食品真空濃縮設備

1、第五章第五章 真空濃縮設備真空濃縮設備一一 真空濃縮的意義真空濃縮的意義 人們生活水平的提高，對食品的要求越來越高。既要人們生活水平的提高，對食品的要求越來越高。既要保持原有的色香味，又要具備較高的營養(yǎng)價值。但是，幾保持原有的色香味，又要具備較高的營養(yǎng)價值。但是，幾乎所有果蔬汁液含有大量的水分（乎所有果蔬汁液含有大量的水分（757590%90%），而果糖、），而果糖、有機酸、維生素、果膠等僅占有機酸、維生素、果膠等僅占5-10%5-10%。所以，濃縮的主要。所以，濃縮的主要目的就是去除水分提高其濃度。然而，所有的果蔬具有熱目的就是去除水分提高其濃度。然而，所有的果蔬具有熱敏感性，蒸汽的溫度對濃

2、縮質量有著較大影響。因此，為敏感性，蒸汽的溫度對濃縮質量有著較大影響。因此，為了防止?jié)饪s過程中發(fā)生氧化，即保持汁液原有的品質，由了防止?jié)饪s過程中發(fā)生氧化，即保持汁液原有的品質，由具有較高的效率，常常采用真空濃縮的方法來達到濃縮的具有較高的效率，常常采用真空濃縮的方法來達到濃縮的目的。目的。 原理：原理：利用蒸汽對真空狀態(tài)下料液進行加熱，使料利用蒸汽對真空狀態(tài)下料液進行加熱，使料液中的水分在減壓狀態(tài)下因受熱氣化而蒸發(fā)濃縮。液中的水分在減壓狀態(tài)下因受熱氣化而蒸發(fā)濃縮。 二二 真空濃縮的特點真空濃縮的特點與常壓濃縮相比與常壓濃縮相比 可利用壓強較低（即溫度可利用壓強較低（即溫度低）的蒸汽作為加熱蒸汽

3、低）的蒸汽作為加熱蒸汽 料液的沸點較料液的沸點較低，濃縮設備低，濃縮設備的熱損失較少的熱損失較少 對料液起熱殺菌作對料液起熱殺菌作用，有利于食品保藏用，有利于食品保藏 加熱蒸汽與加熱蒸汽與沸騰液體之沸騰液體之間的溫度差間的溫度差T T可以增大可以增大 需由真空設備，增加附屬機械及動力；需由真空設備，增加附屬機械及動力； 由于蒸發(fā)潛熱隨沸點降低而增大，所以熱量消耗大。由于蒸發(fā)潛熱隨沸點降低而增大，所以熱量消耗大。缺缺點點分類分類按加熱蒸汽被利用次數分按加熱蒸汽被利用次數分按料液的流程分按料液的流程分按加熱器結構分按加熱器結構分單效、多效、帶熱泵濃縮裝置單效、多效、帶熱泵濃縮裝置單程、循環(huán)（自然、

4、強制循環(huán)）單程、循環(huán)（自然、強制循環(huán)）盤管式盤管式 、中央循環(huán)管式、升膜式、中央循環(huán)管式、升膜式降膜式、片式、刮板式降膜式、片式、刮板式效數：指蒸效數：指蒸汽被利用次汽被利用次數。效數越數。效數越高，熱能利高，熱能利用越大，但用越大，但設備費用越設備費用越高。一般采高。一般采用雙效或三用雙效或三效。效。二二 選擇與要求選擇與要求1.選擇設備需對料液的性質進行考慮選擇設備需對料液的性質進行考慮u結垢性結垢性 加熱面形成結構加熱面形成結構熱阻熱阻傳熱系數傳熱系數 清洗：化學藥品或機械剝除清洗：化學藥品或機械剝除 選擇：易結垢的料液，最好選取流速較大的強制循選擇：易結垢的料液，最好選取流速較大的強制

5、循環(huán)型或升膜式濃縮設備。環(huán)型或升膜式濃縮設備。u結晶性結晶性 有些料液濃度增加時，會有晶粒析出，且沉積有些料液濃度增加時，會有晶粒析出，且沉積 傳熱傳熱面上，面上，傳熱系數，堵塞管道。傳熱系數，堵塞管道。 選擇：采用夾套帶攪拌的濃縮器或強制循環(huán)濃縮器。選擇：采用夾套帶攪拌的濃縮器或強制循環(huán)濃縮器。u粘滯性粘滯性 有些料液濃度增加時，粘度也會有些料液濃度增加時，粘度也會，流速流速傳熱系數和生產能力。傳熱系數和生產能力。 選擇：不宜選自然循環(huán)型，可選強制循環(huán)型、選擇：不宜選自然循環(huán)型，可選強制循環(huán)型、刮板式或降膜式濃縮器。刮板式或降膜式濃縮器。u熱敏性熱敏性 如番茄，加熱溫度過高，會使其顏色變深，

6、如番茄，加熱溫度過高，會使其顏色變深，品質。品質。 選擇：料液停留時間短、蒸發(fā)溫度選擇：料液停留時間短、蒸發(fā)溫度，各種，各種薄膜式、真空度高的設備。薄膜式、真空度高的設備。u發(fā)泡性發(fā)泡性 有些料液濃縮過程中，會有大量氣泡，這些泡易被有些料液濃縮過程中，會有大量氣泡，這些泡易被二次蒸汽帶走，又污染其它設備。二次蒸汽帶走，又污染其它設備。 在濃縮器的結構上，要考慮消除發(fā)泡的可能性，設在濃縮器的結構上，要考慮消除發(fā)泡的可能性，設法分離回收泡沫。法分離回收泡沫。 選擇：強制循環(huán)型和長管薄膜濃縮器，以提高料液選擇：強制循環(huán)型和長管薄膜濃縮器，以提高料液在管內流速。在管內流速。u腐蝕性腐蝕性 食品料液有些

7、是酸度較高的，所以濃縮設備必須抗食品料液有些是酸度較高的，所以濃縮設備必須抗腐蝕。腐蝕。 選擇：不銹鋼材或各種防腐涂層材料的鋼材選擇：不銹鋼材或各種防腐涂層材料的鋼材2.對濃縮設備的要求對濃縮設備的要求（1 1）傳熱效果好，熱能利用率高）傳熱效果好，熱能利用率高（2 2）結構緊湊、操作方便）結構緊湊、操作方便（3 3）汽液分離效果好）汽液分離效果好（4 4）設備性能適應食品料液性質，符合生產工藝要求）設備性能適應食品料液性質，符合生產工藝要求和食品衛(wèi)生。和食品衛(wèi)生。（粘度高（粘度高強制循環(huán)；熱敏性大強制循環(huán)；熱敏性大低溫、高速、短時）低溫、高速、短時）（5 5）具有足夠的強度、耐腐蝕、易制造，

8、便于檢修和）具有足夠的強度、耐腐蝕、易制造，便于檢修和清洗。清洗。三三 真空濃縮裝置操作流程真空濃縮裝置操作流程（一）單效真空濃縮裝置流程（一）單效真空濃縮裝置流程1.結構：結構：濃縮鍋、冷凝器、抽真空裝置濃縮鍋、冷凝器、抽真空裝置2.2.流程：流程：加熱蒸汽對溶液加熱蒸汽對溶液進行加熱濃縮進行加熱濃縮料液進入濃縮鍋后料液進入濃縮鍋后二次蒸汽進入二次蒸汽進入冷凝器冷凝冷凝器冷凝不凝縮氣體由真空裝置抽出不凝縮氣體由真空裝置抽出3.3.應用：果醬生產中應用：果醬生產中( (二二) )多效真空濃縮裝置流程多效真空濃縮裝置流程1.1.并流法并流法（1 1）定義：）定義：溶液與蒸汽的流動方向，即均由第一

9、效順溶液與蒸汽的流動方向，即均由第一效順序至末效。序至末效。（2 2）流程：）流程：兩效三罐番茄醬濃縮裝置兩效三罐番茄醬濃縮裝置 料液：由一效到末效順序流動料液：由一效到末效順序流動 蒸汽：由一效通入，所產生的二次蒸汽供二效蒸汽：由一效通入，所產生的二次蒸汽供二效A A、B B罐作為加熱蒸汽，由于罐作為加熱蒸汽，由于A A、B B罐無壓力差，故罐無壓力差，故A A罐料液罐料液進入進入B B罐時，用濃醬泵輸送，二效的罐時，用濃醬泵輸送，二效的B B罐濃縮液用濃醬罐濃縮液用濃醬泵抽出。泵抽出。并流（順流）濃縮工藝流程圖并流（順流）濃縮工藝流程圖2.2.逆流法逆流法（1 1）定義：）定義：溶液與蒸汽

10、的流向相反。溶液與蒸汽的流向相反。（2 2）流程：）流程：4t/h4t/h雙效三罐番茄醬濃縮裝置雙效三罐番茄醬濃縮裝置 料液：由末效進入，依次用泵送入前一效，最終的料料液：由末效進入，依次用泵送入前一效，最終的料液，由第一效排出。液，由第一效排出。 蒸汽：由一效通入，二次蒸汽順序通入各效至末效。蒸汽：由一效通入，二次蒸汽順序通入各效至末效。 3.3.平流法平流法(1)(1)定義：定義：原料向每效加入，而濃縮液自每效放出的方式。原料向每效加入，而濃縮液自每效放出的方式。(2)(2)過程：過程：加熱蒸汽流向仍由第一效順序至末效加熱蒸汽流向仍由第一效順序至末效逆逆流濃縮工藝流程圖流濃縮工藝流程圖平流

11、濃縮工藝流程圖平流濃縮工藝流程圖第二節(jié)第二節(jié) 單效真空濃縮設備單效真空濃縮設備一一 、中央循環(huán)式（標準式）濃縮鍋中央循環(huán)式（標準式）濃縮鍋1.1.結構：結構： 鍋體、加熱室、蒸發(fā)室鍋體、加熱室、蒸發(fā)室 加熱器加熱器：由沸騰加熱管、中央循環(huán)管和上下管：由沸騰加熱管、中央循環(huán)管和上下管板組成。中央循環(huán)管的管面積板組成。中央循環(huán)管的管面積= =沸騰加熱管（直沸騰加熱管（直徑徑20-75mm20-75mm）的）的40-100%40-100%。高度。高度0.6-2m0.6-2m，采用耐腐，采用耐腐蝕的或不銹鋼管，管長與管徑比蝕的或不銹鋼管，管長與管徑比20-4020-40。蒸發(fā)室：蒸發(fā)室：高度取管長的高

12、度取管長的1.1-1.51.1-1.5倍，以確保料液倍，以確保料液受熱后，汽液充分分離，防止料液被二次蒸汽夾受熱后，汽液充分分離，防止料液被二次蒸汽夾帶走，而造成損失。帶走，而造成損失。 工作原理工作原理 特點： l加熱蒸汽由進氣口進入加熱室，在管束間流動。加熱蒸汽由進氣口進入加熱室，在管束間流動。廖液在管內受管壁加熱，因受熱產生重度差，而廖液在管內受管壁加熱，因受熱產生重度差，而形成自然循環(huán)，并在循環(huán)過程中將其水分蒸發(fā)達形成自然循環(huán)，并在循環(huán)過程中將其水分蒸發(fā)達到濃縮目的。到濃縮目的。l結構簡單、操作方便。鍋內液面容易結構簡單、操作方便。鍋內液面容易控制；但清洗困難，粘度大時，循環(huán)效控制；但

13、清洗困難，粘度大時，循環(huán)效率較差。率較差。二二 盤管式濃縮鍋盤管式濃縮鍋1.結構：主要由罐體、盤管、蒸汽分配管、結構：主要由罐體、盤管、蒸汽分配管、2. 各種閥門及控制系統各種閥門及控制系統u 盤管：盤管：4-54-5盤，每盤盤，每盤1-31-3圈，且每圈，且每盤均有蒸汽進口、冷凝水排出口，各盤均有蒸汽進口、冷凝水排出口，各蒸汽進口均設有閥門充志蒸汽的進量。蒸汽進口均設有閥門充志蒸汽的進量。u鍋體：鍋體：同標準式濃縮鍋一樣。料同標準式濃縮鍋一樣。料液有過體中部切線方向進入，濃縮液液有過體中部切線方向進入，濃縮液由底部排出，二次蒸汽則由頂部排出。由底部排出，二次蒸汽則由頂部排出。2.2.工作流程

14、及參數工作流程及參數 加熱蒸汽以加熱蒸汽以0.7-10.7-1大氣壓，分大氣壓，分別通入各組盤管內，料液以一定速別通入各組盤管內，料液以一定速度由鍋體中部切線方向進入，與盤度由鍋體中部切線方向進入，與盤管外表面進行熱交換，料液因受熱管外表面進行熱交換，料液因受熱汽化而蒸發(fā)濃縮。汽化而蒸發(fā)濃縮。3.3.操作與特點操作與特點（1 1）操作：）操作：開始操作時，應待牛奶浸沒盤管后，開始操作時，應待牛奶浸沒盤管后，才能從下向上依次打開蒸汽閥門（當料液液位降才能從下向上依次打開蒸汽閥門（當料液液位降低使盤管露出，應立即關閉該層蒸汽閥，以防焦低使盤管露出，應立即關閉該層蒸汽閥，以防焦管）并保證液面始終浸沒

15、已開蒸汽閥門的盤管組。管）并保證液面始終浸沒已開蒸汽閥門的盤管組。在正常操作時，應控制進料量，使其蒸發(fā)速度與在正常操作時，應控制進料量，使其蒸發(fā)速度與進料量相等，保持罐內一定液位。進料量相等，保持罐內一定液位。 ( (2)2)特點特點: :結構簡單、操作方便，傳熱系數（結構簡單、操作方便，傳熱系數（1279.3W/m1279.3W/m2 2K K）。適）。適于粘度較高的煉乳生產。但傳熱面積較小，料液循環(huán)差，盤管于粘度較高的煉乳生產。但傳熱面積較小，料液循環(huán)差，盤管表面易結垢，且不能連續(xù)操作，僅適用于中小型工廠。表面易結垢，且不能連續(xù)操作，僅適用于中小型工廠。 三、三、 夾套加熱室?guī)嚢鑶涡饪s

16、裝置夾套加熱室?guī)嚢鑶涡饪s裝置1.1.流程流程將蒸汽加入下鍋體外壁夾套間，對鍋內果將蒸汽加入下鍋體外壁夾套間，對鍋內果醬進行濃縮；醬進行濃縮；橫臥在下鍋體的攪拌器不斷攪拌，以強化橫臥在下鍋體的攪拌器不斷攪拌，以強化流動，更新加熱面外的料液，從而提高濃縮流動，更新加熱面外的料液，從而提高濃縮效果和保證產品質量；效果和保證產品質量；二次蒸汽由水利噴射器進行抽出，以保證二次蒸汽由水利噴射器進行抽出，以保證達到預定的真空度。達到預定的真空度。2 2. .操作和特點操作和特點 特點：特點：結構簡單、操作控制容易；加熱面積結構簡單、操作控制容易；加熱面積小、生產能力低，不能連續(xù)生產。小、生產能力低，不能

17、連續(xù)生產。操作：操作：開始時，先通入加熱蒸汽與鍋內趕開始時，先通入加熱蒸汽與鍋內趕走空氣，才開動走空氣，才開動K K型離心泵或多級離心水型離心泵或多級離心水泵，使水利噴射器工作，造成鍋內真空，泵，使水利噴射器工作，造成鍋內真空，當稀果漿悲吸入鍋內，即開啟蒸汽閥門和當稀果漿悲吸入鍋內，即開啟蒸汽閥門和攪拌器，經取樣檢驗，達到所需濃度時，攪拌器，經取樣檢驗，達到所需濃度時，解除真空即可出料。解除真空即可出料。第三節(jié)第三節(jié) 升膜式、降膜式濃縮設備升膜式、降膜式濃縮設備一、一、 升膜式濃縮設備升膜式濃縮設備1.1.結構：結構：由加熱器件、循環(huán)管和分離器等由加熱器件、循環(huán)管和分離器等 加熱器件：加熱器件

18、：與標準式濃縮鍋的在結構上大同小異，與標準式濃縮鍋的在結構上大同小異，也是由外殼、垂直加熱管及管板等組成。蒸汽在管間也是由外殼、垂直加熱管及管板等組成。蒸汽在管間料液在管內流動。垂直加熱管：料液在管內流動。垂直加熱管：30-50mm30-50mm不銹鋼管管不銹鋼管管長與管徑比：長與管徑比：100-150100-150（長管式：（長管式：6-86-8，短管式，短管式3-4m3-4m）。）。 分離器分離器：不繡鋼圓筒，用以將二次蒸汽分離。：不繡鋼圓筒，用以將二次蒸汽分離。2.2.工作原理及過程工作原理及過程料液由底部進入加熱器管內，被管束間蒸汽加熱料液由底部進入加熱器管內，被管束間蒸汽加熱后沸騰且

19、迅速汽化，后沸騰且迅速汽化，所產生的二次蒸汽及料液便在管內迅速上升，并所產生的二次蒸汽及料液便在管內迅速上升，并不斷被加熱蒸發(fā)、濃縮。不斷被加熱蒸發(fā)、濃縮。至管子頂部出口處，二次蒸汽及濃縮液以較高速至管子頂部出口處，二次蒸汽及濃縮液以較高速度切向進入蒸發(fā)分離室。度切向進入蒸發(fā)分離室。在離心力作用下，使?jié)庖号c二次蒸汽分離，二次在離心力作用下，使?jié)庖号c二次蒸汽分離，二次蒸汽從分離室頂部排出，濃縮液一部分通過循環(huán)管，蒸汽從分離室頂部排出，濃縮液一部分通過循環(huán)管，在進入加熱器底部繼續(xù)濃縮，達到濃度的部分排出。在進入加熱器底部繼續(xù)濃縮，達到濃度的部分排出。3.3.特點：特點： 料液沿管壁成膜狀流動，進行

20、連續(xù)加熱蒸料液沿管壁成膜狀流動，進行連續(xù)加熱蒸發(fā)，傳熱效率高（可達發(fā)，傳熱效率高（可達1744.5W/m1744.5W/m2 2K K）。料液）。料液在管內流動速度快，則受熱時間短。減少了熱在管內流動速度快，則受熱時間短。減少了熱敏感性料液的分解的危險性。適用于易起泡得敏感性料液的分解的危險性。適用于易起泡得料液，同時還能防止結垢的形成及粘性料液的料液，同時還能防止結垢的形成及粘性料液的沉淀。缺點是管子較長，清晰不方便。沉淀。缺點是管子較長，清晰不方便。4.4.使用操作使用操作n操作時要控制耗進液量。一般經過一次濃縮操作時要控制耗進液量。一般經過一次濃縮的蒸發(fā)水分量，不能大于進料量的的蒸發(fā)水分

21、量，不能大于進料量的80%80%。料液。料液過多，加熱蒸汽不足，則管下部積液過多，會過多，加熱蒸汽不足，則管下部積液過多，會形成液柱上升而不能形成液膜，失去液膜蒸發(fā)形成液柱上升而不能形成液膜，失去液膜蒸發(fā)的特點，傳熱效果大大降低。進料量液不能過的特點，傳熱效果大大降低。進料量液不能過小，否則已發(fā)生焦管。小，否則已發(fā)生焦管。n實踐中，料液做好能加熱到接近實踐中，料液做好能加熱到接近沸點狀態(tài)沸點狀態(tài)，再送入加熱器內，以增加再送入加熱器內，以增加液膜液膜在管內比例，從在管內比例，從而提高而提高沸騰傳熱系數沸騰傳熱系數。二二 降膜式濃縮設備降膜式濃縮設備原理：原理：料液由加熱器頂部加入，在重力料液由加

22、熱器頂部加入，在重力作用下沿管壁成液膜狀向下流動作用下沿管壁成液膜狀向下流動 。特點：特點：由于液膜向下加速，克服加速壓頭比由于液膜向下加速，克服加速壓頭比升膜式小，加熱蒸汽與料液溫差大，傳熱效升膜式小，加熱蒸汽與料液溫差大，傳熱效果好。同時與升膜式一樣也屬于自然循環(huán)液果好。同時與升膜式一樣也屬于自然循環(huán)液膜濃縮設備，具有傳熱效率高，受熱時間短膜濃縮設備，具有傳熱效率高，受熱時間短等特點。且操作容易，清洗方便。等特點。且操作容易，清洗方便。三、升降膜式濃縮設備第四節(jié)第四節(jié) 刮板式、離心式薄膜濃縮設備刮板式、離心式薄膜濃縮設備一一 刮板式薄膜濃縮設備刮板式薄膜濃縮設備1.1.結構：結構：l 分為

23、立式和臥式兩類。主要由轉軸、刮板、分離圓盤分為立式和臥式兩類。主要由轉軸、刮板、分離圓盤夾套加熱室。加熱室：為一夾套圓筒體。其直徑夾套加熱室。加熱室：為一夾套圓筒體。其直徑D應適中。應適中。 DF，但阻力距，但阻力距T，功耗，功耗N； DF，二次蒸汽流速，二次蒸汽流速v夾帶量夾帶量效果效果 一般一般D=300-800mm，L/D=5-6，F=3-5m2l 刮板：刮板：4-8塊對稱安裝，并與軸有一轉向相同的夾角塊對稱安裝，并與軸有一轉向相同的夾角，成為導向角成為導向角 推動料液流動推動料液流動 濃縮時間濃縮時間，一般，一般=10 刮板與加熱器的最小間隙為刮板與加熱器的最小間隙為1.50.3mm，

24、刮板線速度，刮板線速度2.5-9.6m/s。2.2.工作原理工作原理（1 1）立式）立式 料液從上部以穩(wěn)定流量進入，經分配盤在其料液從上部以穩(wěn)定流量進入，經分配盤在其離心力作用下，被拋向夾套加熱室的內壁，并受離心力作用下，被拋向夾套加熱室的內壁，并受重力作用沿壁向下流動。與此同時，被刮板刮成重力作用沿壁向下流動。與此同時，被刮板刮成薄膜與加熱面進行熱交換被加熱而蒸發(fā)濃縮。濃薄膜與加熱面進行熱交換被加熱而蒸發(fā)濃縮。濃縮液從底部排出，二次蒸汽則上升到頂部，經旋縮液從底部排出，二次蒸汽則上升到頂部，經旋轉帶孔葉板進一步分離泡沫后從頂部排出。轉帶孔葉板進一步分離泡沫后從頂部排出。（2 2）臥式）臥式

25、料液從穩(wěn)定流量從進料口進入，經刮板在料液從穩(wěn)定流量從進料口進入，經刮板在離心力作用下，拋向夾套加熱室的內壁，并被離心力作用下，拋向夾套加熱室的內壁，并被刮成薄膜。與此同時在導角刮成薄膜。與此同時在導角的作用下液膜沿的作用下液膜沿軸向向后流動，被加熱而蒸發(fā)濃縮。最后與二軸向向后流動，被加熱而蒸發(fā)濃縮。最后與二次蒸汽一起進入分離圓盤，料液在重力作用下次蒸汽一起進入分離圓盤，料液在重力作用下被分離排出，二次蒸汽則從上部排除。被分離排出，二次蒸汽則從上部排除。二二 離心式薄膜濃縮設備離心式薄膜濃縮設備結構：結構：其構造與碟式分離機相似。其構造與碟式分離機相似。工作原理：工作原理：通過離心圓盤所產生的離

26、心力，使料通過離心圓盤所產生的離心力，使料液分布于離心圓盤表面，形成薄膜，與離心盤的夾液分布于離心圓盤表面，形成薄膜，與離心盤的夾套內蒸汽進行熱交換，蒸發(fā)濃縮。套內蒸汽進行熱交換，蒸發(fā)濃縮。特點：特點：傳熱效率很高，蒸發(fā)強度大的新型濃縮設傳熱效率很高，蒸發(fā)強度大的新型濃縮設備；料液受熱時間短，約備；料液受熱時間短，約1-21-2秒，形成秒，形成0.1mm0.1mm的液膜。的液膜。特別適合果汁和其它熱敏性液體食品進行濃縮。由特別適合果汁和其它熱敏性液體食品進行濃縮。由于離心盤間的距離小，故對粘度大、易結晶、易結于離心盤間的距離小，故對粘度大、易結晶、易結垢的區(qū)料不大適用；結構較復雜，造價較高。垢

27、的區(qū)料不大適用；結構較復雜，造價較高。3.3.特點：特點：料液在濃縮時成液膜流動，料液在濃縮時成液膜流動，且不斷更新，故傳熱系數高。且不斷更新，故傳熱系數高。結構簡單。適合于濃縮高粘結構簡單。適合于濃縮高粘度的果汁、蜂蜜或含有懸浮顆度的果汁、蜂蜜或含有懸浮顆粒的料液。粒的料液。第五節(jié)第五節(jié) 片式濃縮裝置片式濃縮裝置1.1.結構：結構同片式換熱器完全相同結構：結構同片式換熱器完全相同2.2.工作原理：工作原理：u料液：料液：由泵強制通入加熱器體，由片由泵強制通入加熱器體，由片1 1與片與片2 2之間上升，然后從片之間上升，然后從片3 3與片與片4 4間下降。間下降。料液加熱后，部分水分蒸發(fā)為二次

28、蒸汽與料液加熱后，部分水分蒸發(fā)為二次蒸汽與濃縮液一起進入底部通道，引入分離時進濃縮液一起進入底部通道，引入分離時進行分離。行分離。u蒸汽：蒸汽：通入片通入片2 2、3 3間和間和1 1、4 4間，通過片間，通過片壁使料液加熱，冷凝排出。壁使料液加熱，冷凝排出。特點特點 結構緊湊、占地面積小、料液受熱時間結構緊湊、占地面積小、料液受熱時間短蒸發(fā)能力大（短蒸發(fā)能力大（2.0kg2.0kg水水/1kg/1kg蒸汽）。蒸汽）。適于濃縮較高濃度產品，且易清洗適于濃縮較高濃度產品，且易清洗。第六節(jié)第六節(jié) 真空濃縮裝置的附屬設備真空濃縮裝置的附屬設備主要包括：捕集器、冷凝器、真空裝置主要包括：捕集器、冷凝器

29、、真空裝置一一 捕集器捕集器作用：作用：防止蒸發(fā)過程中形成細微液滴防止蒸發(fā)過程中形成細微液滴被二次蒸汽夾帶走，減少料液損失。被二次蒸汽夾帶走，減少料液損失。2.2.類型類型（1 1）慣性型：）慣性型：在二次蒸汽流經的通道上，設置若干擋在二次蒸汽流經的通道上，設置若干擋板，使帶液滴的二次蒸汽多次改變方向，同時與擋板碰板，使帶液滴的二次蒸汽多次改變方向，同時與擋板碰撞，從而與氣體分離。正常操作時效果較好，但阻力損撞，從而與氣體分離。正常操作時效果較好，但阻力損失大。失大。（2 2）離心型：）離心型：與旋風分離器相似。只有蒸汽速度很大與旋風分離器相似。只有蒸汽速度很大時（一般時（一般12-30m/s

30、12-30m/s；真空狀態(tài)下可達；真空狀態(tài)下可達60- 70m/s60- 70m/s），操），操作性能才較好，但阻力損失大（作性能才較好，但阻力損失大（40-100mmHg40-100mmHg）。）。（3 3）表面型：）表面型：靠多層金屬網或者磁圈等粘附在其表面?？慷鄬咏饘倬W或者磁圈等粘附在其表面。食品工業(yè)應用少。食品工業(yè)應用少。（2 2）表面式冷凝器）表面式冷凝器結構：結構：由干式真空泵、給水泵、表面冷凝器等。由干式真空泵、給水泵、表面冷凝器等。原理和流程：原理和流程：與管殼式熱交換器相同。二次蒸與管殼式熱交換器相同。二次蒸汽與冷卻水通過管壁間接換熱、冷凝。汽與冷卻水通過管壁間接換熱、冷凝。

31、特點：特點：結構較簡單。由于間接換熱，加之壁垢結構較簡單。由于間接換熱，加之壁垢產生，故二次蒸汽與冷卻水終端溫差大（一般達產生，故二次蒸汽與冷卻水終端溫差大（一般達10-1210-12）。即冷卻水使用不經濟。）。即冷卻水使用不經濟。（3 3）低水位冷凝器）低水位冷凝器3.3.對捕集器的要求對捕集器的要求（1 1）良好的分離效果；）良好的分離效果；（2 2）阻力損失?。唬┳枇p失??；（3 3）料液應能順利流回蒸發(fā)室；）料液應能順利流回蒸發(fā)室；（4 4）結構簡單、尺寸小、易于清洗。）結構簡單、尺寸小、易于清洗。二二 冷凝器冷凝器1.1.作用：作用：將真空濃縮產生的二次蒸汽進行冷凝，以減將真空濃縮產

32、生的二次蒸汽進行冷凝，以減輕真空系統的容積負荷，保證達到所需的真空度。輕真空系統的容積負荷，保證達到所需的真空度。2.2.真空冷凝裝置的種類與構造真空冷凝裝置的種類與構造（1 1）大氣式冷凝器）大氣式冷凝器結構：結構：由干式真空泵、給水泵、大氣冷凝器和汽液由干式真空泵、給水泵、大氣冷凝器和汽液分離器等。分離器等。冷凝器體：鋼板制成的圓筒，同內裝有淋水板。冷凝器體：鋼板制成的圓筒，同內裝有淋水板。淋水板：板面積為冷卻器斷面積的淋水板：板面積為冷卻器斷面積的60-70%60-70%。原理和流程：原理和流程：二次蒸汽與冷卻水直接逆流混合接觸二次蒸汽與冷卻水直接逆流混合接觸換熱、冷凝。換熱、冷凝。（4

33、 4）噴射式冷凝器）噴射式冷凝器結構：結構：u由噴嘴、吸氣室、混合室、擴散室組成。由噴嘴、吸氣室、混合室、擴散室組成。u噴嘴：按同心圓排列噴嘴：按同心圓排列1-31-3圈，大小按工況選擇。圈，大小按工況選擇。u圓錐導向擋板：對水流起緩沖、導向作用。圓錐導向擋板：對水流起緩沖、導向作用。u混合室：候部截面積混合室：候部截面積F2F2與噴嘴出口總截面積與噴嘴出口總截面積F1F1之比之比F2 /F2 =3-4F2 /F2 =3-4。工作原理：工作原理：工作時，借助離心水泵的動力，將水壓工作時，借助離心水泵的動力，將水壓入噴嘴，使水流以入噴嘴，使水流以15-30m/s15-30m/s的高速射入混合室及

34、擴散的高速射入混合室及擴散室，這樣在吸氣室形成低壓區(qū)（室，這樣在吸氣室形成低壓區(qū)（P+rv2/2gP+rv2/2g，v Pv P）。）。因此，二次蒸汽便被不斷地吸入，與水流混合、冷卻因此，二次蒸汽便被不斷地吸入，與水流混合、冷卻排出，并起抽真空作用。排出，并起抽真空作用。特點：特點：結構簡單、造價低廉；結構簡單、造價低廉；兼有冷凝及抽真空的雙重作兼有冷凝及抽真空的雙重作用，故不必再配真空裝置；用，故不必再配真空裝置；整個冷凝氣功耗?。徽麄€冷凝氣功耗??；可用于抽吸腐蝕性氣體?？捎糜诔槲g性氣體。但是，不能獲得較高的真空但是，不能獲得較高的真空度（一般度（一般600-700mmHg600-700

35、mmHg）安裝注意事項安裝注意事項二次蒸汽的吸入管，應按蒸汽流速二次蒸汽的吸入管，應按蒸汽流速50-80m/s50-80m/s選擇管選擇管 徑，以盡量減少阻力損失；徑，以盡量減少阻力損失；進水管路應盡量減少管件（如接頭、彎管等），減進水管路應盡量減少管件（如接頭、彎管等），減少阻力損失；少阻力損失；排水管要求垂直無彎頭。若必須曲折，折角不大于排水管要求垂直無彎頭。若必須曲折，折角不大于4545，并折彎不得多于兩次。，并折彎不得多于兩次。管路及各接口應嚴密，出水管下端應在水面下約管路及各接口應嚴密，出水管下端應在水面下約200mm200mm；運轉時，供水泵壓力要穩(wěn)定。操作停止時，應先破運轉時，供

36、水泵壓力要穩(wěn)定。操作停止時，應先破壞濃縮國內真空度，然后再關閉水泵，避免冷水倒流壞濃縮國內真空度，然后再關閉水泵，避免冷水倒流至濃縮鍋內。至濃縮鍋內。三種冷凝裝置比較三種冷凝裝置比較 對同一級蒸汽處理量來說，大氣式對同一級蒸汽處理量來說，大氣式用水量省，僅為表面和噴射的一半。就用水量省，僅為表面和噴射的一半。就功耗而言，噴射式小，一般省功功耗而言，噴射式小，一般省功30-40%30-40%。又噴射式的冷卻水可以循環(huán)使用。故在又噴射式的冷卻水可以循環(huán)使用。故在真空度要求不是很高的情況下一般選用真空度要求不是很高的情況下一般選用噴射式冷凝器。噴射式冷凝器。計算計算a a）冷卻水消耗量）冷卻水消耗量

37、 由熱量平衡進行計算。即二次蒸汽由熱量平衡進行計算。即二次蒸汽冷凝釋放出的熱量等于冷卻水所吸收的熱冷凝釋放出的熱量等于冷卻水所吸收的熱量量 W=DW=D（i-i0i-i0）/C/C（tK-tHtK-tH） （kg/hkg/h） D D：二次蒸汽量：二次蒸汽量 （kg/hkg/h） i i：二次蒸汽熱焓：二次蒸汽熱焓 （J/kgJ/kg） i i0 0：二次蒸汽冷凝熱焓：二次蒸汽冷凝熱焓 （J/kgJ/kg） t tK K：冷卻水進口溫度：冷卻水進口溫度 （K K） t tH H：冷卻水出口溫度：冷卻水出口溫度 （K K） C C：冷卻水的比熱：冷卻水的比熱 （J/kgKJ/kgK）b b）抽射

38、系數）抽射系數 0=Va/V Va：被吸入不凝結氣體體積流量（：被吸入不凝結氣體體積流量（m3/h）；）； V：工作介質（冷水）的體積流量（：工作介質（冷水）的體積流量（m3/h） 0=K（Pb/Pc）1/2-1c）噴管與噴嘴截面積）噴管與噴嘴截面積d d） 排水管直徑排水管直徑三三 真空裝置真空裝置1.作用：作用：抽取不凝結氣體，保證整個濃縮裝置抽取不凝結氣體，保證整個濃縮裝置處于真空狀態(tài)下，使料液在低溫下沸騰蒸發(fā)濃處于真空狀態(tài)下，使料液在低溫下沸騰蒸發(fā)濃縮，以利于提高食品的質量?？s，以利于提高食品的質量。 根據經驗，不凝結氣體量根據經驗，不凝結氣體量 G=0.0025（Qg+Qs）+0.0

39、1 Qg (kg/h)2.2.常用真空裝置常用真空裝置 機械泵：水環(huán)式、往復式（濕式、干式）機械泵：水環(huán)式、往復式（濕式、干式） 噴射泵：水利噴射、蒸汽噴射噴射泵：水利噴射、蒸汽噴射 （1 1）濕式真空泵：可將冷卻水和不凝結氣體）濕式真空泵：可將冷卻水和不凝結氣體一同抽出。機體笨重、真空度低、功耗大、效率一同抽出。機體笨重、真空度低、功耗大、效率差、維護費用高。差、維護費用高。 （2 2）干式真空泵：）干式真空泵：與干式逆流冷凝器配合使與干式逆流冷凝器配合使用，只抽吸不凝結氣體。效果較好、使用廣泛。用，只抽吸不凝結氣體。效果較好、使用廣泛。一般真空度可達一般真空度可達750mmHg750mmH

40、g。（3 3）水環(huán)式真空泵：）水環(huán)式真空泵： 結構類似于離心水泵。利用葉輪在輪殼中旋結構類似于離心水泵。利用葉輪在輪殼中旋轉，連續(xù)不斷地抽吸與排出氣體。結構簡單、緊轉，連續(xù)不斷地抽吸與排出氣體。結構簡單、緊湊、操作可靠、排氣量均勻。但因轉速較高，泵湊、操作可靠、排氣量均勻。但因轉速較高，泵內水環(huán)沖擊磨損是真空度降低。一般極限真空度內水環(huán)沖擊磨損是真空度降低。一般極限真空度730-740mmHg730-740mmHg。（4 4）水利噴射泵：）水利噴射泵： 同噴射式冷凝器完全一樣。同噴射式冷凝器完全一樣。（5 5）蒸汽噴射泵：）蒸汽噴射泵： 原理同水利噴射。主要區(qū)別是采用較原理同水利噴射。主要區(qū)別

41、是采用較高壓力的蒸汽作為動力源。特點是安裝高度高壓力的蒸汽作為動力源。特點是安裝高度（10m10m），可采用多級串聯組合，以達到較），可采用多級串聯組合，以達到較高真空度。一般單級真空度最高可達高真空度。一般單級真空度最高可達720720、雙級雙級740-750740-750、三級可達、三級可達755-758 mmHg755-758 mmHg。 【蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型】考慮原則考慮原則1.1.料液在蒸發(fā)過程中的停留時間料液在蒸發(fā)過程中的停留時間 時間時間，則熱敏性料液的品質，則熱敏性料液的品質 終端料液粘度終端料液粘度，傳熱效果，傳熱效果 熱敏性料液：熱敏性料液： 應選升降膜式或刮板式應選

42、升降膜式或刮板式2.2.總傳熱系數總傳熱系數 傳熱面積和溫差一定，傳熱面積和溫差一定， 傳熱系數傳熱系數，傳熱量，傳熱量，蒸發(fā)量，蒸發(fā)量 高粘度料液：高粘度料液： 選降膜式選降膜式 低粘度料液：低粘度料液： 選升、降膜式、刮板式選升、降膜式、刮板式3.3.生產強度：生產強度： 指單位時間內蒸發(fā)面積上的蒸發(fā)水分量。指單位時間內蒸發(fā)面積上的蒸發(fā)水分量。 真空濃縮鍋：傳熱面積小、溫差大、生真空濃縮鍋：傳熱面積小、溫差大、生產強度高；產強度高； 多小蒸發(fā)器：效數越多，溫差損失多小蒸發(fā)器：效數越多，溫差損失，生產強度生產強度盡管多效盡管多效了經濟性，但了經濟性，但生生產強度。產強度。蒸發(fā)器的主要性質蒸發(fā)

43、器的主要性質第七節(jié)第七節(jié) 真空濃縮裝置的主要工藝計算真空濃縮裝置的主要工藝計算一一 物料衡算物料衡算（一）單效濃縮設備（一）單效濃縮設備蒸發(fā)水分量（或二次蒸汽量）：蒸發(fā)水分量（或二次蒸汽量）：W=SW=S（1-B0/B11-B0/B1） （kg/hkg/h）S S：料液進料量：料液進料量 （kg/hkg/h）B B0 0：原料液濃度：原料液濃度 （% %）B B1 1：濃縮液濃度：濃縮液濃度 （% %）（二）多效濃縮設備（二）多效濃縮設備 1.蒸發(fā)水分量蒸發(fā)水分量 W=S（1-B0/Bn） （kg/h） Bn：末效濃縮液濃度：末效濃縮液濃度 （%） 2.最終產品的量最終產品的量 S0n= S

44、B0/Bn （kg/h） 3.料液最終濃度料液最終濃度 Bn = S B0/( S-W1- W2 -Wn) （%） Wn：各效所蒸發(fā)的水分量：各效所蒸發(fā)的水分量 （kg/h）三三 熱量計算熱量計算（一）單效濃縮設備（一）單效濃縮設備1.熱能消耗：熱能消耗： Q總總= Q1+ Q2+ Q3+ Q4 蒸發(fā)水分耗熱蒸發(fā)水分耗熱Q1 消耗于進料的加熱消耗于進料的加熱Q2；如果進料的溫度等；如果進料的溫度等于料液煮沸的溫度于料液煮沸的溫度t2，則在進料加熱上的熱，則在進料加熱上的熱損失為零；若損失為零；若t1t2，則熱量的消耗為負數；，則熱量的消耗為負數； 消耗于濃縮器的加熱消耗于濃縮器的加熱Q3；消耗

45、于向周圍介質熱損失消耗于向周圍介質熱損失Q4 Q1=W L1 （J） Q2=SC（t1-t2） （J） Q3= W1C1（t1t2） （J） Q4= （Q1+ Q2+ Q3）3% （J）式中式中 L1 ：二次蒸汽氣化潛熱（：二次蒸汽氣化潛熱（J/kg）L1 =i2-t2C C：料液比熱（：料液比熱（J/kg K） i2：二次蒸汽熱焓（：二次蒸汽熱焓（J/kg） t1、t2：料液進料溫度和濃縮液溫度（：料液進料溫度和濃縮液溫度（） t1、t2：濃縮開始溫度和濃縮鍋蒸發(fā)溫度（：濃縮開始溫度和濃縮鍋蒸發(fā)溫度（） W1：濃縮鍋的重量（：濃縮鍋的重量（kg） C1：濃縮鍋的比熱（：濃縮鍋的比熱（J/kg

46、 K）2.2.蒸汽消耗量蒸汽消耗量 D=QD=Q總總/ /（i i1 1-i-iK K） （kg/hkg/h）i i1 1：加熱蒸汽熱焓：加熱蒸汽熱焓 （J/kgJ/kg）i iK K：加熱蒸汽冷凝水熱焓（：加熱蒸汽冷凝水熱焓（J/kgJ/kg）（二）多效濃縮設備（二）多效濃縮設備1.1.自蒸發(fā)系數自蒸發(fā)系數 n n= =（t tn-1n-1-t-tn n）/ /（i i n n - t - tn n C C） i i n n ：第：第n n效中所產生的二次蒸汽熱焓（效中所產生的二次蒸汽熱焓（J/kgJ/kg） t tn-1n-1 、t tn n：分別為：分別為n-1n-1、n n效中的溶液溫

47、度（效中的溶液溫度（K K） 一般并流式一般并流式n n=0.01-0.1=0.01-0.12.2.蒸發(fā)系數蒸發(fā)系數 n n= =（I In n-t-tK K C CK K）/ /（i i n n - t - tn n C C） I In n ：第：第n n效加熱蒸汽的熱焓（效加熱蒸汽的熱焓（J/kgJ/kg） t tK K：第：第n n效加熱蒸汽的冷凝水溫度（效加熱蒸汽的冷凝水溫度（K K） 如果溶劑是水，則如果溶劑是水，則n n可近似取可近似取1.01.03.蒸發(fā)水分量及第一效加熱蒸汽量蒸發(fā)水分量及第一效加熱蒸汽量 第第n效效 Wn=Dnn+（SC-W1-W2-Wn-1）n n 第一效第一

48、效 W1=D11+SC1 1 第二效第二效 W2=D22+（SC-W1）2 2 式中：式中：n：熱損失系數（：熱損失系數（0.97-0.98） D1: 第一效加熱蒸汽量第一效加熱蒸汽量(kg/h) 將上面各式變?yōu)榈暮瘮凳綄⑸厦娓魇阶優(yōu)榈暮瘮凳?W1=D1a1+b1 W2=D1a2+b2 Wn=D1an+bn 則則 W=W1+W2+Wn=A D1+B 化簡第一效加熱蒸汽化簡第一效加熱蒸汽 D1= （W-B）/ A (kg/h) 三三 傳熱面積計算傳熱面積計算（一）單效濃縮設備（一）單效濃縮設備 F=Q總總/（KT） （m2） K：傳熱系數（W/ m2K） T：加熱蒸汽溫度（t1）與濃縮 料夜的溫度（t2）之差（K）（二）多效濃縮設備（二）多效濃縮設備 根據濃縮操作得出，任何效的加熱蒸汽溫根據濃縮操作得出，任何效的加熱蒸汽溫度（度（T）必須高于溶液的沸點溫度（）必須高于溶液的沸點溫度（t），保持一），保持一定溫差（定溫差（T-t），濃縮操作才能正常進行。），濃縮操作才能正常進行。 各效溫度差用各效溫度差用tn表示，則表示，則t1=T1-t1，t2=T2-t2，tn=Tn-tn，如果無溫度損失，如果無溫度損失t，則溶液的沸點即