純化與精制真空濃縮

1、11.2.4純化(chn hu)與精制-真 空 濃 縮共六十四頁真空濃縮裝置的分類(fn li)、操作流程中央循環(huán)管濃縮器夾套加熱、膜式蒸發(fā)器真空濃縮附屬設(shè)備2022/7/182主要(zhyo)內(nèi)容共六十四頁一、液體濃縮技術(shù)概述 1、濃縮是從溶液中除去部分溶劑的單元操作，是溶質(zhì)和溶劑均勻混合液的部分分離過程。2、濃縮和干燥的區(qū)別濃縮過程中，水分在物料內(nèi)部是借對流擴散作用從液相內(nèi)部達到液相表面而后除去，最低水分含量約30%(質(zhì)量)，一般為穩(wěn)定狀態(tài)的過程。干燥過程中，水分在物料內(nèi)部借分子擴散作用從固相中幾乎(jh)完全除去，且一般為不穩(wěn)定狀態(tài)的過程。共六十四頁液體的濃縮意味著溶劑的脫除，在大多數(shù)情

2、況(qngkung)下是水的脫除。 減少干燥費用； 增加結(jié)晶； 減少貯藏和運輸費用； 降低水的活性，以增加產(chǎn)品微生物及化學方面的穩(wěn)定性； 從廢液中回收副產(chǎn)品2022/7/184共六十四頁2022/7/185共六十四頁在真空條件下對液體進行(jnxng)蒸發(fā)濃縮的方法始于1913年，其工藝是建立在英國科學家E.C.Howard專利基礎(chǔ)之上的，它包含一個蒸汽加熱的帶有冷凝器和空氣泵的雙底真空釜。2022/7/186共六十四頁一 、分類（一）根據(jù)加熱蒸汽被利用的次數(shù)(csh)來分1.單效濃縮裝置2.多效濃縮裝置3.帶有熱泵的濃縮裝置2022/7/187第一節(jié)分類(fn li)和選擇及操作流程共六十四

3、頁（二）根據(jù)料液流程來分 1.循環(huán)式（自然循環(huán)和強制循環(huán)） 2.單程式（三）根據(jù)加熱器結(jié)構(gòu)(jigu)型式來分 1. 盤管式濃縮器 2.中央循環(huán)管式濃縮器 3.升膜式濃縮器 4.降膜式濃縮器等2022/7/188共六十四頁 （一）結(jié)垢(ji u)性:選取流速較大的強制循環(huán)型或升膜式的濃縮設(shè)備。（二）結(jié)晶性：采用夾套帶攪拌器或強制循環(huán)濃縮器。（三）粘滯性選強制循環(huán)型、刮板式或降膜式薄膜濃縮器。2022/7/189二 、選擇(xunz)原則共六十四頁（四）熱敏性運用各種薄膜式或真空度較高的濃縮器。（五）發(fā)泡性采用強制循環(huán)型或長管薄膜濃縮器。（六）腐蝕性通常(tngchng)使用不銹鋼材料或采用各種

4、防腐涂層材料的鋼材。2022/7/1810共六十四頁（1）傳熱效果好，熱能利用率高，即傳熱系數(shù)高和有效溫度差大。（2）結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。（3）汽液分離效果好。（4）設(shè)備性能適應(yīng)料液的性質(zhì)，符合生產(chǎn)工藝要求和衛(wèi)生。（5）易于制造、檢修、清洗。（6）具有(jyu)足夠的機械強度，金屬消耗量少，耐腐蝕。2022/7/1811三、對濃縮(nn su)設(shè)備的要求共六十四頁（一）單效真空濃縮裝置(zhungzh)流程由一臺濃縮鍋和冷凝器及抽真空裝置組合而成。（二）多效真空濃縮裝置流程常見有并流法、逆流法、平流法2022/7/1812四、 真空濃縮裝置操作(cozu)流程共六十四頁1、順流(shn li)

5、法2022/7/1813共六十四頁單元(dnyun)操作：蒸發(fā)效效效加熱(ji r)蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水并流（順流） 效蒸發(fā)流程圖共六十四頁順流法是指蒸汽和料液的流動方向相同，均從第一效到末效。在蒸發(fā)室內(nèi)，由于(yuy)壓力依次遞減，所以料液在各效間流動不需用泵，利用壓差供料，料液的沸點也依次遞減，因此當前效料液進入后效時，在降溫的同時可放出其顯熱，供一小步分水分汽化，增加蒸發(fā)器的蒸發(fā)量。2022/7/1815共六十四頁順流法操作時，料液濃度依效次序遞增，而料溫則逐漸降低(jingd)，故對于濃縮熱敏性產(chǎn)品是有利的，但粘度逐漸升高，使末效蒸發(fā)增加困難，需增加末效傳熱面積。2

6、022/7/1816共六十四頁2022/7/1817 2、 逆流(nli)法 共六十四頁單元操作(cozu)：蒸發(fā)效效效加熱(ji r)蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流 效蒸發(fā)流程圖共六十四頁逆流法指料液與蒸汽流動方向相反。原料液由最后一效進入，依次用泵送入前效，最后濃縮制品從第一效排除。隨著料液向前效流動，料溫和蒸發(fā)溫度越來越高，溫差(wnch)較穩(wěn)定，有利于提高傳熱效率，濃度溫度的提高使料液粘度較穩(wěn)定，有利于其循環(huán)，但各效間料液流動要用泵輸送，同時高溫、高濃度的料液由高溫熱蒸汽加熱，易形成局部過熱，造成結(jié)焦和營養(yǎng)破壞。2022/7/1819共六十四頁單元操作(cozu)：蒸發(fā)三

7、效逆流真空(zhnkng)濃縮機 主要用于果醬的濃縮蒸發(fā)量：12000 kg/h 1效 2效 3效料液溫度：72 57 42 0C加熱溫度：143 72 57 0C加熱面積： 15 200 150 m2成品濃度：528共六十四頁2022/7/18213、 平流(pn li)法共六十四頁單元(dnyun)操作：蒸發(fā)效效效加熱(ji r)蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流 效蒸發(fā)流程圖完成液完成液共六十四頁平流法指原料液分別加入各效加熱器進行濃縮，濃縮后的濃縮液分別從各效放出。加熱蒸汽(zhn q)是從第一效通入，二次蒸汽(zhn q)則順序通入各下以至末效。因此從各效蒸發(fā)器得到的濃縮液

8、濃度相同，并且二次蒸汽(zhn q)的熱量能得到充分利用。只用于蒸發(fā)濃縮操作進行的同時有晶體析出的場合，比如食鹽溶液的濃縮。2022/7/1823共六十四頁2022/7/1824共六十四頁對于效數(shù)多的蒸發(fā)(zhngf)濃縮設(shè)備操作也有順流和逆流并用的，有些效間用順流，有些用逆流。起協(xié)調(diào)順流和逆流優(yōu)缺點的作用，對于粘度極高的料液很有用處，特別是在料液粘度隨濃度增大而顯著增加的場合下，可以用混流法。2022/7/18254. 混流法共六十四頁第二節(jié)單效真空濃縮(nn su)設(shè)備一 、中央循環(huán)管式主要用于果醬、果汁、煉乳等 的生產(chǎn)（一）作用原理 料液經(jīng)過由沸騰管和中央循環(huán)管所組成的豎式管加熱面進行加

9、熱，由于傳熱產(chǎn)生重度差，形成了自然循環(huán)，而將其水分(shufn)蒸發(fā)，從而達到濃縮目的。2022/7/1826共六十四頁2022/7/1827共六十四頁（二）主要構(gòu)造1. 加熱器由沸騰(fitng)管及中央循環(huán)管、中央循環(huán)管和上下管板 所 組 成的豎 式加熱管束組 成。 中央循環(huán)管和沸騰加熱管一般采用脹管法或焊接法固定在上下管板上，組成一個豎式加熱管束。2022/7/1828共六十四頁中央循環(huán)管是位于加熱器中央的一根直徑較大的管子，截面積為總加熱管束總面積的40%-50%，材料為不銹鋼或其他耐腐蝕材料。為提高傳熱效果，可在管間增設(shè)若干擋板或抽去幾排加熱管，形成蒸汽通道，同時配合不凝性氣體排出管

10、的合理分布，有利于加熱蒸汽均勻分布，從而(cng r)提高傳熱及冷凝效果。2022/7/1829共六十四頁2. 蒸發(fā)室加熱室上部的圓筒體，連接(linji)在加熱體上部。料液經(jīng)加熱汽化產(chǎn)生的二次蒸汽中夾帶有大量的液滴，直接冷凝造成料液損失，在多效濃縮時還會將下效加熱室污染，并降低傳熱效果，所以蒸發(fā)室要具有一定的高度和空間。一般為加熱管長度的1.1-1.5倍。2022/7/1830共六十四頁蒸發(fā)(zhngf)室外側(cè)有視鏡、人孔、洗水、照明、儀表、取樣等裝置。在頂部又捕集器，以對二次蒸汽夾帶的汁液進行分離，保證二次蒸汽的潔凈，減少料液的損失。二次蒸汽由頂部的二次蒸汽出口排出。2022/7/1831

11、共六十四頁(三)特點結(jié)構(gòu)簡單、操作(cozu)方便、鍋內(nèi)液面容易控制。清洗較困難，粘度大時循環(huán)效果較差。2022/7/1832共六十四頁夾套加熱室?guī)嚢鑶涡饪s裝置食品廠大量使用的濃縮裝置結(jié)構(gòu)特點下鍋體底部有一夾套，在夾套內(nèi)通入蒸汽加熱濃縮物料，鍋體內(nèi)裝有攪拌器，攪拌器上有4片槳葉，通過其攪拌可以使鍋內(nèi)壁表面被加熱的物料層不斷更換(gnhun)，使水蒸氣蒸發(fā)，上鍋體的二次蒸汽出口處接有汽液分離器。2022/7/1833共六十四頁工作原理工作時，先通入加熱蒸汽趕走鍋內(nèi)空氣，再啟動抽真空裝置，造成鍋內(nèi)真空將物料吸入鍋內(nèi)，達到容量要求(yoqi)后，開啟蒸汽閥門，使蒸汽進入夾套加熱，同時開啟攪拌器，

12、不斷攪拌強化流動，不斷更新加熱面外的物料，使其均勻濃縮，產(chǎn)生的二次蒸汽不斷抽出，以保證鍋內(nèi)的真空度。2022/7/1834共六十四頁優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。缺點加熱面積小，生產(chǎn)能力(shn chn nn l)低，不能連續(xù)生產(chǎn)。適用于濃料液和黏度大的料液增濃，如果醬、蜜餞、煉乳。2022/7/1835共六十四頁一、 升膜式濃縮設(shè)備屬于液膜式濃縮器，液體沿管壁成膜狀流動，進行連續(xù)(linx)蒸發(fā)，液體在濃縮器停留時間較短，約幾秒至幾十秒。2022/7/1836第三節(jié) 升膜式、降膜式濃縮(nn su)設(shè)備 共六十四頁（一）結(jié)構(gòu) 由多根垂直管束的加熱器體和一個蒸發(fā)分離室及循環(huán)管組成(z chn)。為自

13、然循環(huán)式。 2022/7/1837共六十四頁結(jié)構(gòu)特點管內(nèi)料液的加熱與蒸汽分為三部分：最低部分管內(nèi)完全充滿料液，熱量靠對流傳遞；料液在中間部分開始產(chǎn)生蒸汽泡并上升(shngshng)；在管上部分由于膨脹的二次蒸汽而產(chǎn)生強的上升力，使料液成薄膜狀在管內(nèi)上升，在管頂部成噴霧狀，以較高速度進入氣液分離器，在離心力的作用下使氣液分離。2022/7/1838共六十四頁工作原理料液從加熱器底部進入管內(nèi)，加熱蒸汽在管束間通過管壁加熱、冷凝。料液在管內(nèi)被加熱迅速汽化(qhu)，所產(chǎn)生的二次蒸汽及料液沿管內(nèi)高速上升。溶液被高速上升的二次蒸汽帶動，在壁內(nèi)成膜狀上升，不斷被加熱蒸發(fā)。料液被逐漸濃縮，二次蒸汽從頂部排出

14、，濃縮液從蒸發(fā)分離室底部排出。2022/7/1839共六十四頁注意事項注意進料量、溫度、黏度(nind)對成膜的影響。特點結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，占地面積及空間體積小，投資少，經(jīng)濟實用。減少了熱敏性料液的分解，形成泡沫少，適用于易起泡的料液；能防治結(jié)垢，適用于果汁及乳制品的生產(chǎn)。2022/7/1840共六十四頁2022/7/1841二、工作(gngzu)過程共六十四頁共六十四頁升膜蒸發(fā)器底部結(jié)構(gòu)圖共六十四頁二 、降膜式濃縮(nn su)設(shè)備（一）結(jié)構(gòu)(jigu)2022/7/1844共六十四頁結(jié)構(gòu)特點由加熱器、分離室、泡沫捕集器組成。與升膜式蒸發(fā)器相比，其分離室處于加熱氣體的下方，料液從加熱器體的

15、頂部加入，液體在重力的作用下沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動。為了使其料液均勻分布于各加熱管，在加熱管頂部或管內(nèi)安裝(nzhung)了降膜分布器。2022/7/1845共六十四頁降膜分布器有以下幾種(j zhn)多孔板噴霧型齒形溢流口螺紋導流桿錐形導流桿多孔板與錐形導流相結(jié)合旋流導流器2022/7/1846共六十四頁 （二）降膜分布(fnb)器2022/7/1847共六十四頁2022/7/1848共六十四頁工作(gngzu)原理料液從頂部進入加熱器內(nèi)，在降膜分布器的作用下，均勻地進入加熱管中，二次蒸汽的快速流動和料液本身的重力作用下，沿著管內(nèi)壁成膜狀自然向下流動，不斷受熱蒸發(fā)濃縮?；旌蠚庖哼M入蒸發(fā)分離

16、室進行分離。濃縮液從底部抽出。2022/7/1849共六十四頁2022/7/1850共六十四頁2022/7/1851共六十四頁設(shè)備類型蒸汽耗量（T）水耗量每蒸發(fā)1噸水每生產(chǎn)1噸粉每蒸發(fā)1噸水每生產(chǎn)1噸粉國產(chǎn)單效蒸發(fā)器不帶熱泵1.157.63.0192國產(chǎn)雙效帶熱泵0.4631064丹麥五效帶熱泵使用蒸汽壓力0.8Mpa0.140.94帶冷卻水塔，循環(huán)使用幾乎不耗水2022/7/1852共六十四頁升降(shngjing)膜式蒸發(fā)器將升膜與降膜的優(yōu)缺點互補。安裝兩組加熱管束，一組為升膜式，一組為降膜式。料液先進入升膜加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至頂部，然后轉(zhuǎn)入另一組加熱器，再進行降膜蒸發(fā)，濃

17、縮液從下部進入汽液分離器，分離后，二次蒸汽從分離器上部排入冷凝器，濃縮液從下部排出。2022/7/1853共六十四頁2022/7/1854板式(bnsh)蒸發(fā)器共六十四頁共六十四頁共六十四頁共六十四頁一 、汽液分離器（一）作用安裝在濃縮裝置(zhungzh)的蒸發(fā)分離室頂部或側(cè)面。其作用主要防止蒸發(fā)過程中形成的細微液滴，被二次蒸汽夾帶逸出。對汽液進行分離，要減少料液的損失，同時防止污染管道及其它濃縮器的加熱面。2022/7/1858第三節(jié) 真空濃縮(nn su)裝置的附屬設(shè)備 共六十四頁（二）類型1、碰撞型捕集器2、離心(lxn)型捕集器3、過濾型捕集器2022/7/1859共六十四頁（一）作

18、用將真空濃縮(nn su)所產(chǎn)生的二次蒸汽進行冷凝，并將其中的不凝結(jié)氣體(空氣、二氧化碳等)分離，以減輕真空系統(tǒng)的容積負荷，同時保證達到的所需的真空度。2022/7/1860二 、蒸汽(zhn q)冷凝器共六十四頁（二）類型1、大氣式冷凝器2、表面(biomin)式冷凝器3、低水位冷凝器4、噴射式冷凝器2022/7/1861共六十四頁（一）作用 主要作用是抽取不凝結(jié)(nngji)氣體，保證整個濃縮裝置處于真空狀態(tài)，并且降低濃縮鍋內(nèi)壓力，從而使料液在低溫下沸騰，有利于提高食品的質(zhì)量。2022/7/1862三、抽真空(zhnkng)裝置共六十四頁（二）常用(chn yn)的真空裝置 1、復式真空泵（1）濕式真空泵（2）干式真空泵2022/7/1863共六十四頁內(nèi)容摘要1。2022/1/28。1、濃縮(nn su)是從溶液中除去部分溶劑的單元操作，是溶質(zhì)和溶劑均勻混合液的部分分