蒸发浓缩设备.ppt
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1、第八章第八章 食品浓缩机械与设备食品浓缩机械与设备本章主要内容本章主要内容真空浓缩设备的分类和选择真空浓缩设备的分类和选择单效真空浓缩设备单效真空浓缩设备(中央循环管式浓缩锅中央循环管式浓缩锅)膜式蒸发浓缩设备膜式蒸发浓缩设备(升膜式蒸发器、板式蒸发器升膜式蒸发器、板式蒸发器)真空浓缩装置的辅助设备真空浓缩装置的辅助设备重点:重点:真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩 设备、升降膜式蒸发浓缩设备;设备、升降膜式蒸发浓缩设备;难点:难点:中央循环管式浓缩设备的工作原理。中央循环管式浓缩设备的工作原理。1、平衡浓缩:平衡浓缩:是利用两相在分配上的某种差异而是利用
2、两相在分配上的某种差异而获得获得溶质和溶剂溶质和溶剂分离的方法。分离的方法。2、非平衡浓缩:非平衡浓缩:利用半透膜来分离溶质和溶剂的利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程,即两相用半透膜隔开,因此,分离不是靠过程,即两相用半透膜隔开,因此,分离不是靠两相的直接接触,故称非平衡浓缩。两相的直接接触,故称非平衡浓缩。3、蒸发:蒸发:将稀溶液加热沸腾,使溶剂汽化而将溶将稀溶液加热沸腾,使溶剂汽化而将溶液浓缩的过程。液浓缩的过程。一、有关概念一、有关概念1 1)热能的供应:热能的供应:它包括维持沸腾的温度、补充因它包括维持沸腾的温度、补充因溶剂汽化所带走的热量、设备消耗的热量等;溶剂汽化所带走的热量、设备消
3、耗的热量等;2 2)溶剂蒸汽的排除;溶剂蒸汽的排除;蒸发过程的完成有两个必要条件:蒸发过程的完成有两个必要条件:1 1、按压力分:、按压力分:常压浓缩设备:蒸发面为常压;常压浓缩设备:蒸发面为常压;真空浓缩设备:蒸发面上气化后处于负压状态,真空浓缩设备:蒸发面上气化后处于负压状态,其特点见教材其特点见教材P175P175。二、浓缩设备的分类二、浓缩设备的分类2 2、按蒸汽利用的次数分:、按蒸汽利用的次数分:单效浓缩设备:一次利用单效浓缩设备:一次利用双效浓缩设备:二次利用双效浓缩设备:二次利用多效浓缩设备:三次或三次以上利用多效浓缩设备:三次或三次以上利用带有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用带
4、有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用3 3、按料液的流程分:、按料液的流程分:单程式:单程式:循环式:循环式:自然循环和强制循环自然循环和强制循环4 4、按料液分布状态分:、按料液分布状态分:薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和离心式薄膜蒸发器。和离心式薄膜蒸发器。非膜式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路非膜式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器薄膜式薄膜式:刮板式刮板式 升膜式升膜式
5、管式薄膜蒸发器:降膜式管式薄膜蒸发器:降膜式 离心式离心式 升降膜式升降膜式 板式板式非膜式:中央循环管式蒸发器非膜式:中央循环管式蒸发器 外加热式外加热式 盘管式盘管式 带搅拌的夹套加热式带搅拌的夹套加热式1 1、物料自身的特性、物料自身的特性热敏性:番茄酱等热敏性:番茄酱等后果后果:失活,色泽和风味改变,产品质量降低。失活,色泽和风味改变,产品质量降低。措施措施:低温短时,各种薄膜式或真空度较高的蒸发低温短时,各种薄膜式或真空度较高的蒸发浓缩器浓缩器结垢性:结垢性:后果后果:积垢热阻蒸发效能停产积垢热阻蒸发效能停产措施:措施:高速流防止积垢生成,采用流速大的升膜式高速流防止积垢生成,采用流
6、速大的升膜式第一节第一节 真空浓缩设备真空浓缩设备一、真空浓缩设备的选择一、真空浓缩设备的选择或强制循环的蒸发设备,或电磁防垢、化学防垢,易或强制循环的蒸发设备,或电磁防垢、化学防垢,易于清洗。于清洗。发泡性:浓缩液中产生大量气泡发泡性:浓缩液中产生大量气泡后果:后果:溶液损失、产品损耗;污染其它设备,停产。溶液损失、产品损耗;污染其它设备,停产。措施措施:增加流速,高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽流增加流速,高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽流速,防跑泡现象或设法分离回收泡沫,消除发泡。速,防跑泡现象或设法分离回收泡沫,消除发泡。管内流速很大的升膜式或强制循环、长管薄膜式结晶管内流速很大的升膜式或强制
7、循环、长管薄膜式结晶性:晶体析出;是否需要搅拌装置或强制循环性:晶体析出;是否需要搅拌装置或强制循环结晶性结晶性后果:后果:浓度增加时晶粒析出传热浓度增加时晶粒析出传热措施:措施:夹套带搅拌浓缩器或强制循环夹套带搅拌浓缩器或强制循环粘滞性粘滞性:后果:后果:浓度增大浓度增大 粘度增大粘度增大 流速流速 传热传热措施:措施:选用强制循环,刮板式或降膜式选用强制循环,刮板式或降膜式腐蚀性腐蚀性措施:措施:不锈钢、石墨加热管或耐酸搪瓷夹层蒸发器不锈钢、石墨加热管或耐酸搪瓷夹层蒸发器2 2、满足工艺要求:如浓缩比,浓缩比的收缩率,能、满足工艺要求:如浓缩比,浓缩比的收缩率,能否保持溶液特性;否保持溶液
8、特性;3 3、传热效果好,传热系数高,热利用率高;、传热效果好,传热系数高,热利用率高;4 4、结构合理紧凑,操作清洗更换方便,且安全可靠、结构合理紧凑,操作清洗更换方便,且安全可靠5 5、尽可能小的功率消耗,如搅拌动力或真空动、尽可能小的功率消耗,如搅拌动力或真空动力消耗等力消耗等6 6、合理选择材质和制造维修方便;、合理选择材质和制造维修方便;7 7、符合食品卫生法要求;、符合食品卫生法要求;8 8、有一定的安全防护措施;、有一定的安全防护措施;二、单效真空浓缩设备二、单效真空浓缩设备(一)特点(一)特点1 1、真空下蒸发浓缩,配有抽真空装置;、真空下蒸发浓缩,配有抽真空装置;2 2、蒸汽
9、一次利用,热能利用率高,但是二次蒸汽、蒸汽一次利用,热能利用率高,但是二次蒸汽未充分利用;未充分利用;3 3、结构简单,操作方便,传热系数高,操作控制、结构简单,操作方便,传热系数高,操作控制容易;容易;4 4、传热面积小(管道),生产能力低,料液循、传热面积小(管道),生产能力低,料液循环差,盘管表面易结垢。环差,盘管表面易结垢。5 5、清洗困难。、清洗困难。(二)应用(二)应用 果酱、果汁和炼乳等生产中。果酱、果汁和炼乳等生产中。(三)中央循环管式浓缩锅(三)中央循环管式浓缩锅基本结构基本结构1)锅体:锅体:锅底、加热室锅底、加热室蒸汽容纳空间蒸汽容纳空间2 2)加热器体:)加热器体:中央
10、循环管中央循环管(截面积为总面积的截面积为总面积的40%40%100%100%)和上下管板及加热管)和上下管板及加热管束(直径束(直径25mm25mm75mm)75mm)液料在管内流动而加热蒸液料在管内流动而加热蒸汽在管束之间流动。汽在管束之间流动。3 3)管道(口):真空系)管道(口):真空系统、料液进出口、不统、料液进出口、不凝气出口、冷凝水出凝气出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口口、二次蒸汽出口4 4)蒸发室:)蒸发室:料液液面上料液液面上部圆筒空间部圆筒空间汽液分离,汽液分离,防止料液被二次蒸汽带走防止料液被二次蒸汽带走5 5)附件:)附件:人孔、仪表、人孔、仪表、取样口及视镜等。取样口及
11、视镜等。单效真空浓缩锅(四)使用注意事项(四)使用注意事项1 1、一般开始操作时,先通入加热蒸汽于锅内赶走空气,、一般开始操作时,先通入加热蒸汽于锅内赶走空气,后开启抽真空系统,造成锅内真空;后开启抽真空系统,造成锅内真空;2 2、待加热器体内充满液体后,再开蒸汽阀门;、待加热器体内充满液体后,再开蒸汽阀门;3 3、取样检验,达到所需浓度时,解除真空即可出料;、取样检验,达到所需浓度时,解除真空即可出料;4 4、加热蒸汽压力应视不同物料选择,不宜太高,否则、加热蒸汽压力应视不同物料选择,不宜太高,否则易发生焦管现象。易发生焦管现象。(五)液膜式蒸发浓缩设备(五)液膜式蒸发浓缩设备1 1、特点、
12、特点料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动(上升、下降或上升与下降组合),从而使蒸发(上升、下降或上升与下降组合),从而使蒸发面积增加,提高浓缩效率面积增加,提高浓缩效率。1 1)按液膜形成方式分:自然循环式蒸发器和强)按液膜形成方式分:自然循环式蒸发器和强制循环式蒸发器;制循环式蒸发器;2 2)按液膜运动方向分:升膜式蒸发器、降膜式)按液膜运动方向分:升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和升降膜式蒸发器。蒸发器和升降膜式蒸发器。2 2、分类、分类3 3、升膜式蒸发器、升膜式蒸发器与中央循环管式浓缩锅的区别:与中央循环管式浓缩锅的区别:中央循环管式浓缩锅的料液是依靠
13、传热产生中央循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产生的的重度差重度差排浓缩液,液面上的二次蒸汽靠负压排排浓缩液,液面上的二次蒸汽靠负压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸汽产生出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸汽产生向上的向上的升力升力,二次蒸汽浓缩液进入分离器。,二次蒸汽浓缩液进入分离器。加热管(蒸发器)加热管(蒸发器):直径为直径为30mm-50mm30mm-50mm的管子,长径比为的管子,长径比为100100150150汽液分离器:汽液分离器:碰撞型碰撞型离心型离心型过滤型过滤型 结构结构进口:进口:蒸汽进口、料液进口蒸汽进口、料液进口出口:出口:浓缩液出口、二次蒸浓缩液出口、二次蒸汽出口
14、、冷凝水出口汽出口、冷凝水出口A A、一般为单流型,即料液经一次浓缩基本达到、一般为单流型,即料液经一次浓缩基本达到成品浓度而排出;成品浓度而排出;B B、管内静液面低,由静压头产生的沸点升高很、管内静液面低,由静压头产生的沸点升高很小;小;特点特点C C、蒸发时间短,几秒至十余秒,适用于热敏性、蒸发时间短,几秒至十余秒,适用于热敏性物料;物料;D D、高速二次蒸汽破沫性能好,适用于易起泡沫、高速二次蒸汽破沫性能好,适用于易起泡沫的物料;的物料;E E、二次蒸汽螺旋上升,料液易粘壁,不适用于、二次蒸汽螺旋上升,料液易粘壁,不适用于粘度大的物料。粘度大的物料。料液料液由料液进口进入蒸发器管内,在
15、由料液进口进入蒸发器管内,在管内底部管内底部与蒸汽首先进行对流传递热量(管外蒸汽热量传递与蒸汽首先进行对流传递热量(管外蒸汽热量传递给管内料液),当料液获得一定热量达到沸腾状态,给管内料液),当料液获得一定热量达到沸腾状态,进入进入管中间部管中间部开始产生开始产生蒸汽泡蒸汽泡,使料液产生上升力,使料液产生上升力,由于料液热量的连续获得,产生由于料液热量的连续获得,产生二次蒸汽二次蒸汽,膨胀的,膨胀的二次蒸汽产生强的上升力,料液呈薄膜状在管内上二次蒸汽产生强的上升力,料液呈薄膜状在管内上行,行,工作过程工作过程:到到管顶部管顶部呈呈喷雾状喷雾状,以较,以较高速度进入汽液分离器,二次高速度进入汽液
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