第八章真空濃縮設(shè)備

1、第八章 真空濃縮設(shè)備濃縮濃縮：從溶液中除去部分溶劑的單元操作，是一個傳熱傳質(zhì)過程。如除去果 蔬汁、牛奶等料液中的部分水。目的目的：1、作為干燥、結(jié)晶處理的預(yù)處理； 2、提高產(chǎn)品質(zhì)量； 3、提高產(chǎn)品的貯藏性； 4、減少產(chǎn)品的重量和體積，便于運輸； 5、濃縮用作某些結(jié)晶操作的預(yù)處理； 6、提取果汁中的芳香物質(zhì)要求要求：食品料液中的營養(yǎng)成分如果糖、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、維生素、果膠等屬 熱敏性很強(qiáng)的物質(zhì)。 要求加熱濃縮時：既要保持食品原料的色、香、味， 又要提高濃度；要求工藝流程、設(shè)備選型、制造加工和具體操作較高。發(fā)展方向：低溫、快速、連續(xù)。真空濃縮設(shè)備真空濃縮的優(yōu)點真空濃縮的優(yōu)點: 1、溫度梯度大； 2

2、、可用低壓蒸汽、真空濃縮操作是在較低的溫度下進(jìn)行的，設(shè)備與室內(nèi)的溫度差 小，減少了設(shè)備使用時的熱量損失； 3、減少營養(yǎng)損失，提高食品質(zhì)量， 真空濃縮降低了牛乳蒸發(fā)時的沸騰溫度，可避 免其中的熱敏性物料受高溫影響而使產(chǎn)品質(zhì)量下降。 4、沸點低、設(shè)備熱損失少。 沸騰溫度的降低，提高了加熱蒸汽與沸騰流體之間的 溫度差，增大了傳熱量，使蒸發(fā)過程加快，生產(chǎn)能力提高，為利用二次蒸汽、 節(jié)約能源創(chuàng)造了條件，如雙效、多效濃縮及熱泵等。 其不足之處主要在于其不足之處主要在于： 1、由于真空濃縮必須設(shè)有真空系統(tǒng)，增加了附屬設(shè)備及其動力消耗，相應(yīng)的工程 投資也要增加； 2、由于液體的蒸發(fā)潛熱隨沸點降低而增加，所以真

3、空濃縮的耗熱量大。 真空濃縮設(shè)備的分類 1.按加熱蒸汽被利用的次數(shù)分為單效、雙效、多效濃縮設(shè)備。 2.按濃縮料液的流程：單程式和循環(huán)式 其中循環(huán)式：自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán) 3.按加熱器的結(jié)構(gòu)形式：盤管式、中央循環(huán)管式、升膜式、降膜式、刮板式濃縮 4.按操作的連續(xù)性：間歇式和連續(xù)式 一般間歇式多用于單效濃縮連續(xù)式則多應(yīng)用于雙效及多效濃縮。中央循環(huán)管式濃縮器 中央循環(huán)管的截面積較大，一般為加熱管束總面積的40以上，工作時，料液在管內(nèi)流動，加熱蒸汽在管束間流動，由于中央循環(huán)管與加熱管中的料液熱程度不同，產(chǎn)生重度差，使液料經(jīng)加熱管而沸騰上升，在分離室內(nèi)進(jìn)行氣液分離。二次蒸汽由頂部排出。料液經(jīng)中央循環(huán)管下降

4、，再進(jìn)入加熱管束，形成自然循環(huán)，將水分蒸發(fā)。為了提高傳熱效率，管間可設(shè)若干擋板，形成蒸汽通道，特點：間歇式操作，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，操作方便。液料在設(shè)備中停流時間長，清洗不便。盤管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)組成：由上、下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成在下鍋體內(nèi)裝有四個加熱盤管，分層排列，管內(nèi)通入蒸汽，對管間的料液進(jìn)行加熱，使之沸騰蒸發(fā)。上鍋體為蒸發(fā)室，室一個空心圓筒體，料液分批進(jìn)入鍋內(nèi)進(jìn)行濃縮，二次蒸汽由上部排入氣液分離室，成品由鍋底卸出夾套式蒸發(fā)器圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成 被濃縮的液料置入鍋內(nèi)，通過進(jìn)入夾層內(nèi)的蒸汽加熱，并加攪拌，使水分在低壓條件下蒸發(fā)。二次

5、蒸汽從頂部排除。 適于果醬、蜜餞、糖漿、乳品、豆?jié){品、食用膠等高粘度料液的濃縮長管式降膜式濃縮裝置料液經(jīng)二次蒸汽預(yù)熱后，由加熱管束頂部，通過均分器，在重力作用下，沿加熱管內(nèi)壁成膜狀下降，蒸汽從管外通過，間接對料液加熱，所產(chǎn)生的汽液混合物進(jìn)入分離室進(jìn)行分離，二次蒸汽由頂部排出，濃縮液從底部卸出。連續(xù)作業(yè)，料液通過加熱管后，即達(dá)濃縮要求。特點：蒸發(fā)粘度較大的料液，且受熱時間短，適于熱敏性強(qiáng)的物料；料液在加熱管內(nèi)的沸點均勻且無靜層效應(yīng)，故有效溫差較大，傳熱效果好；適于蒸發(fā)易生泡沫的物料；清洗方便；適于濃度較大，不易結(jié)晶結(jié)垢的物料。升膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)組成：加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。工作工程：工作時料

6、液自加熱室底部進(jìn)入加熱管 內(nèi)。加熱蒸汽在管束間流過，料液在加熱管中部 開始沸騰迅速汽化。在加熱管上部產(chǎn)生的二次蒸 汽并快速上升。料液被二次蒸汽帶動，沿管內(nèi)壁 成膜狀上升并不斷被加熱蒸發(fā)；然后二次蒸汽與 料液，進(jìn)入分離室；由于離心力的作用，使氣液 分離，二次蒸汽排出。濃縮液沿循環(huán)管下降，回 入加熱器底部，與新進(jìn)入的料液混合后，一并進(jìn) 入加熱管內(nèi)，再度受熱蒸發(fā)，如此往復(fù)循環(huán)。優(yōu)點：占地面積小，傳熱效率較高，料液受熱時間短，易起泡和粘度低的液料。缺點：一次濃縮比不大，操作是進(jìn)料量需要很好控制，進(jìn)料過多不易成膜過少則易斷膜干壁，影響產(chǎn)品質(zhì)量。刮板式薄膜濃縮設(shè)備刮板的形式離心式薄膜濃縮設(shè)備片式濃縮裝置附

7、屬裝置捕集器作用：防止二次蒸汽夾帶細(xì)微液滴逸出。分類：慣性型，離心型。附屬裝置-冷凝器1作用：冷凝二次蒸汽，并將不凝結(jié)氣體分離，減輕真空系統(tǒng)的容積負(fù)荷，保證所需真空度。分類：大氣式。表面式。低水位式。1. 噴射式。附屬裝置-冷凝器2附屬裝置-冷凝器3蒸汽噴射泵 往復(fù)泵水環(huán)泵多效真空濃縮設(shè)備有幾個蒸發(fā)器相連接，以生蒸汽加熱的蒸發(fā)器為第一效，利用第一效產(chǎn)生的二次蒸汽加熱的蒸發(fā)器為第二效，依次類推。順流式一效和二效蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部出裝有蒸發(fā)列管外，還有預(yù)熱物料的螺線管。物料流程是被濃縮的料液由平衡槽1，靠進(jìn)料泵2，通過物料預(yù)熱器14，被二效蒸發(fā)器3產(chǎn)生的二次蒸汽加熱，一次經(jīng)第二、一蒸發(fā)器內(nèi)的螺

8、旋管被管外的蒸汽加熱。進(jìn)入殺菌器5，利用蒸汽間接加熱殺菌，并保溫一定時間；速后相繼通過第一、二效蒸發(fā)、分離器，最后濃縮液從第二效分離器底部經(jīng)出料泵9抽出。芳香物質(zhì)的回收設(shè)備工作原理：利用原果汁的芳香物質(zhì)在蒸發(fā)中易揮發(fā)的性質(zhì)，在蒸發(fā)冷凝器中完成的。工作過程：原果汁先送入下板組的通道中，被相隔通道內(nèi)的蒸汽加熱蒸發(fā)，提香后的濃縮液與含芳香物的水蒸汽由下板組上部流出，利用擋板改變方向，使其流向下方，氣液進(jìn)行分離，然后濃縮液由殼體底部排出；含芳香物的水蒸汽上升導(dǎo)入上板組的通道中，被相隔通道內(nèi)的冷卻水降溫冷凝，形成芳香物的水溶液，從上板組的底部排出，而冷卻水由上板組的上部排出。芳香物水溶液，經(jīng)兩次蒸發(fā)冷凝

9、才能制成較純的芳香液。真空濃縮設(shè)備流程1單效。多效:并（順）流；逆流；平流。真空濃縮設(shè)備流程2冷凍濃縮冷凍濃縮是利用冰與水溶液之間的固液相平衡原理的一種濃縮方法。溶液在濃度上是有限度的。冷凍濃縮基本原理：當(dāng)溶液中所含濃度低于低共熔濃度時，則冷卻結(jié)果表現(xiàn)為溶劑（水分）成晶體（冰晶）析出。隨著溶劑成晶體析出的同時，余下溶液中的溶質(zhì)濃度顯然就提高了。冷凍濃縮的優(yōu)點：溶液中水分排除是通過冰晶的相際傳遞，所以可避免芳香物質(zhì)因加熱而揮發(fā)的損失。結(jié)冰操作要盡量避免局部過冷，分離操作要很好地加以控制。冷凍濃縮的缺點：1.不具有殺菌滅酶作用；2.制品濃度不僅受低共熔濃度限制，也受冰晶與濃縮液分離的難易程度影響。

10、一般而言，濃度越高，粘度也越大，分離越困難。3.過程會造成溶質(zhì)損失，且成本高。冷凍濃縮的基本原理稀溶液的相圖如圖1所示，橫坐標(biāo)表示溶液的濃度x，縱坐標(biāo)表示溶液的溫 度T。曲線DABCE是溶液的冰點線，D點是純水的冰點，E是低共溶點。當(dāng) 溶液的濃度增加時，其冰點是下降的(在一定的濃度范圍內(nèi))。 某一稀溶 液起始濃度為xI，溫度在AI點。對該溶液進(jìn)行冷卻降溫，當(dāng)溫度降到冰點 線A點時，如果溶液中無“冰種”，則溶液并不會結(jié)冰，其溫度將繼續(xù)下降至 C點，變成過冷液體。過冷液體是不穩(wěn)定液體，受到外界干擾(如振動)， 溶液中會產(chǎn)生大量的冰晶，并成長變大。此時，溶液的濃度增大為x2，冰 晶的濃度為0(即純水)。如果把溶液 中的冰粒過濾出來，即可達(dá)到濃縮 目的。這個操作過程即為冷凍濃縮。 當(dāng)溶液的濃度大于低共溶點濃度XE 時，如果冷卻溶液，析出的是溶質(zhì) ，使溶液變稀，這即是傳統(tǒng)的結(jié)晶 操作。所以冷凍濃縮工藝與結(jié)晶工 藝是相反的。冷凍濃縮裝置系統(tǒng)冷凍濃縮操作包括結(jié)晶和分離兩個部分一、冷凍濃縮的結(jié)晶裝置：直接冷卻式和間接冷卻式兩種。直接冷卻式可利用水分部分蒸發(fā)的方法，也可利用輔助冷媒（如丁烷）蒸發(fā)的方法。間接冷卻式是利用間壁將冷媒與被加工料液隔開的方法。間接冷卻式又可分為內(nèi)冷式和