食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件

第八章食品濃縮機(jī)械與設(shè)備第八章食品濃縮機(jī)械與設(shè)備1一、濃縮的概念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，旨在提高溶液的濃度。濃縮過程中，水分在物料內(nèi)部借對(duì)流擴(kuò)散作用從液相內(nèi)部達(dá)液相表面而后除去，最低水分含量約為30%（質(zhì)量），一般為穩(wěn)定狀態(tài)的過程。常用的濃縮方法：常壓濃縮、真空濃縮、冷凍濃縮、結(jié)晶濃縮等。在食品工業(yè)中，常用于濃縮果汁、果醬、濃縮乳、功能食品等的生產(chǎn)。一、濃縮的概念2

濃縮方法從原理上說分為：平衡濃縮和非平衡濃縮兩種方法。（1）平衡濃縮是利用兩相在分配上的某種差異而獲得溶質(zhì)和溶劑分離的方法，如蒸發(fā)濃縮和冷凍濃縮即屬此法。其中蒸發(fā)是利用溶劑和溶質(zhì)揮發(fā)度的差異，從而獲得一個(gè)有利的汽液平衡條件，達(dá)到分離的目的，在實(shí)踐上是利用加入熱能使部分溶劑汽化，并將此汽化水分從余下的被濃縮溶液中分離出去，這種方法目前仍然是食品工業(yè)最廣泛應(yīng)用的一種濃縮方法。濃縮方法從原理上說分為：平衡濃縮和非平衡濃縮兩種方法。3冷凍濃縮是利用有利的液固平衡條件，冷凍濃縮時(shí)，部分水分因放熱而結(jié)冰，而后用機(jī)械方法將濃縮液與冰晶分離。蒸發(fā)和冷凍濃縮，兩相都是直接接觸的，故稱平衡濃縮。冷凍濃縮是利用有利的液固平衡條件，冷凍濃縮時(shí)，部分水分因放熱4（2）非平衡濃縮是利用半透膜來分離溶質(zhì)和溶劑的過程，兩相用膜隔開，因此分離不是兩相的直接接觸，故稱非平衡濃縮。利用半透膜的方法不僅可以分離溶質(zhì)和溶劑，而且也可以分離各種不同大小的溶質(zhì)，因此，統(tǒng)稱為膜分離。（2）非平衡濃縮5二、濃縮的目的1.除去食品中大量水分，減少包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用。例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁濃縮至含固形物28%的番茄醬，重量減至18噸，體積縮小與此相同。這樣可大大降低包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用。2.提高制品濃度，增加制品的保藏性。用濃縮方法提高制品的糖分或鹽分可使水分的活度降低，使制品達(dá)到微生物學(xué)上安全的程度，延長(zhǎng)制品的有效保藏期。二、濃縮的目的1.除去食品中大量水分，減少包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)63.滿足食品加工過程的工藝要求，濃縮經(jīng)常用作干燥脫水或結(jié)晶的預(yù)處理過程。這種情況特別適用于原液含大量水分，而用濃縮法排除這部分水分比用干燥法更為節(jié)約時(shí)，如制造奶粉時(shí)，牛奶先經(jīng)預(yù)濃縮至固形物45%~52%以后再進(jìn)行干燥。4.在濃縮過程中，可提取果汁中的芳香物質(zhì)。3.滿足食品加工過程的工藝要求，濃縮經(jīng)常用作干燥脫水或結(jié)晶的7三、食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)：

料液的性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)有很大的影響，特別是食品多屬生物系統(tǒng)的物料，比一般化工遇到的物料更為復(fù)雜多變，在選擇和設(shè)計(jì)蒸發(fā)器時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)這種影響。食品物料的蒸發(fā)濃縮具有如下幾方面的特點(diǎn)：三、食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)：

料液的性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)有很大的影響，81.熱敏性生物系統(tǒng)的物料多由蛋白質(zhì)、脂肪、糖漿、維生素以及其他許多色、香、味成分所組成，這些物質(zhì)在高溫下或長(zhǎng)期受熱時(shí)受破壞，變性、氧化等作用，從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，許多食品的蒸發(fā)要嚴(yán)格考慮加熱溫度和加熱時(shí)間，加熱溫度和加熱時(shí)間是不可分割的。食品蒸發(fā)的安全性與此二因素同時(shí)相關(guān)，這就是“溫時(shí)結(jié)合”的概念，即把溫度和時(shí)間作為統(tǒng)一體來考慮。1.熱敏性9從食品蒸發(fā)的安全性看，力求“低溫短時(shí)”，但還要考慮工藝上的經(jīng)濟(jì)性。在保證食品質(zhì)量的前提下，為提高生產(chǎn)能力，常采用“高溫短時(shí)”蒸發(fā)。由于料液的沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，低溫相應(yīng)就是低壓，所以真空蒸發(fā)是食品工業(yè)蒸發(fā)應(yīng)用的顯著特點(diǎn)之一。為了縮短蒸發(fā)操作時(shí)的加熱時(shí)間，一方面必須縮小料液在蒸發(fā)器內(nèi)的平均停留時(shí)間，另一方面，還要解決局部性的停留時(shí)間問題。關(guān)于這一點(diǎn)，目前已發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)管膜式蒸發(fā)器在物料停留時(shí)間問題上具有很大的優(yōu)點(diǎn)，從而在食品工藝上獲得廣泛的應(yīng)用。從食品蒸發(fā)的安全性看，力求“低溫短時(shí)”，但還要考慮工藝上的經(jīng)102.粘稠性許多食品含有豐富的蛋白質(zhì)、糖份、果膠等成分，其粘稠性較高。高粘性物料的蒸發(fā)，首先從流體動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，有一個(gè)層流傾向問題，即使物料受到強(qiáng)烈的攪拌，傳熱附近總存在不能忽視的層流內(nèi)層，這就會(huì)嚴(yán)重影響傳熱的速率。同時(shí)，由于上述原因，也還會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，局部停留時(shí)間等一系列問題。料液的粘稠性隨濃度而增加，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，料液的粘度也必然逐漸增加，所以蒸發(fā)過程中的傳熱速率預(yù)期也逐漸降低。對(duì)于粘性制品的蒸發(fā)，一般采用由外力強(qiáng)制的循環(huán)或攪拌措施。

2.粘稠性113.結(jié)垢性：蛋白質(zhì)、糖、果膠等受熱過度會(huì)產(chǎn)生變性、結(jié)塊、焦化等現(xiàn)象。通常在傳熱面附近，物料溫度最高。發(fā)生這種現(xiàn)象就會(huì)在傳熱壁上形成污垢，嚴(yán)重影響傳熱速率.解決結(jié)垢問題的積極措施就是提高液速，經(jīng)驗(yàn)證明，在其他條件相同時(shí)，提高液速，可顯著減輕污垢的形成，這是由于高液速的洗刷作用所致。因此在可能發(fā)生嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象的情況下，采用強(qiáng)制循環(huán)法是有效的。另外，對(duì)不可避免的結(jié)垢問題，必須有定期的清理措施。3.結(jié)垢性：124.泡沫性某些食品物料沸騰時(shí)要形成穩(wěn)定的泡沫，特別是真空蒸發(fā)和液層靜壓高的場(chǎng)合下更為顯著。泡沫易被二次蒸汽帶走，一方面污染其他加熱設(shè)備，另一方面，增加產(chǎn)品的損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成不能操作。一般，可使用表面活性劑以控制泡沫的形成，也可用各種機(jī)械裝置以消滅泡沫。4.泡沫性135.腐蝕性特別是酸性食品，如果汁、蔬菜汁的濃縮，設(shè)計(jì)蒸發(fā)器必須考慮腐蝕性問題，對(duì)于食品，即使是輕度的腐蝕，其所引起污染往往為產(chǎn)品規(guī)格所不允許。一般蒸發(fā)器接觸液體部分多采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。5.腐蝕性146.結(jié)晶性有些溶液在濃度增大時(shí)，會(huì)有粒晶析出，大量結(jié)晶積沉則會(huì)妨礙加熱面的熱傳導(dǎo)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞加熱管。對(duì)于這類料液，要選擇帶攪拌的或強(qiáng)制循環(huán)濃縮器。6.結(jié)晶性15四、對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的要求

1.工藝上的要求1）適應(yīng)物料性質(zhì)，符合工藝要求和食品衛(wèi)生；2）保證達(dá)到要求的濃度；2.熱能利用上的要求合理使用加熱蒸汽和二次蒸汽，降低全廠耗汽量和燃料耗用量。四、對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的要求

1.工藝上的要求163.設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求1）在一定容積內(nèi)盡量增大其加熱面積，以減少金屬耗量和占地面積；2）蒸發(fā)效能好，具有較高的傳熱系數(shù)，熱能利用率高；3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、維修和清洗方便；3.設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求17第一節(jié)真空濃縮設(shè)備真空濃縮原理和特點(diǎn)

特點(diǎn)：(1)料液沸點(diǎn)低，濃縮速度快。(2)能用低壓蒸汽為熱源。(3)利于保持食品營(yíng)養(yǎng)成分。(4)設(shè)備熱損失相對(duì)少。(5)真空系統(tǒng)投資大，功耗大。(6)沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)潛熱增大。第一節(jié)真空濃縮設(shè)備真空濃縮原理和特點(diǎn)特點(diǎn)：18真空濃縮設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)一、分類(一)按二次蒸汽利用次數(shù)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。(二)按料液流程分：1、循環(huán)式：自然與強(qiáng)制循環(huán)。2、單程式(三)按料液蒸發(fā)時(shí)的分布狀態(tài)分：1、非膜式：分盤管式濃縮器和中央循環(huán)管式濃縮器2、薄膜式：分為升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心式濃縮器等。二、基本結(jié)構(gòu)加熱室、蒸發(fā)室所組成的蒸發(fā)器，除沫器，冷凝器及真空裝置。真空濃縮設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)一、分類19六真空濃縮裝置操作流程1.單效真空濃縮裝置：是由一臺(tái)濃縮罐、冷卻器和真空泵組成的。目前，果醬類生產(chǎn)中，采用這種流程較多。六真空濃縮裝置操作流程202.多效真空濃縮流程1）并流法2)逆流法3)平流法4)混流5)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

2.多效真空濃縮流程211）并流法：溶液與蒸汽的流動(dòng)方向相同，即均由第一效順序至末效。1）并流法：22特點(diǎn)：原料液由泵泵入一效罐。由于蒸發(fā)室壓力由一效至末效依次遞減，故料液在效間流動(dòng)不需用泵；由于料液沸點(diǎn)依效序遞降，因而當(dāng)前效料液進(jìn)入后效時(shí)，便在降溫的同時(shí)放出其顯熱，供一小部分水分汽化（自蒸發(fā)），可產(chǎn)生更多蒸汽，節(jié)省蒸汽;由于后效溶液濃度較前效大，且溫度低，使傳熱系數(shù)降低，影響傳熱（末效蒸發(fā)困難）。(但高濃度料液處于低溫)對(duì)濃縮熱敏食品是有利的。特點(diǎn)：232)逆流法：此法料液和蒸汽流動(dòng)方向相反，即原料由最后一效進(jìn)入，依次用泵送入前效，最后的濃縮制品從一效排出。蒸汽由一效進(jìn)入，一效蒸汽進(jìn)入二效，????，最后一效蒸汽進(jìn)入冷凝器。2)逆流法：24特點(diǎn)：隨著料液向前流動(dòng)，濃度愈來愈高，而蒸發(fā)溫度也愈來愈高。故黏度增加沒有順流的顯著。這對(duì)改善循環(huán)條件，提高傳熱系數(shù)有利。但高溫加熱面上濃溶液的局部過熱有引起結(jié)焦和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞的危險(xiǎn)。效間料液流動(dòng)要用泵，沒有自蒸發(fā)，水分蒸發(fā)量稍減。適宜處理黏度隨溫度和濃度變化較大的溶液，不宜處理熱敏性物料。

特點(diǎn)：253)平流法：

此法每效都平行送入原料液和排出成品。蒸汽的流向由一效至末效依次流動(dòng)。此流程適用于在蒸發(fā)過程中伴有結(jié)晶析出的溶液。3)平流法：

此法每效都平行送入原料液和排出成品。蒸汽的流向264)混流

順逆流并用。此法對(duì)黏度相當(dāng)高的料液很有用處。特點(diǎn)：在料液黏度隨濃度顯著增加的場(chǎng)合下，可采用混流。4)混流

順逆流并用。此法對(duì)黏度相當(dāng)高的料液很有用處。275)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

在多效蒸發(fā)流程中，有時(shí)將一效的二次蒸汽引出一部分用作預(yù)熱蒸發(fā)器的進(jìn)料，或用做其他的加熱目的。這種中間抽出的二次蒸汽，稱為額外蒸汽。

5)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

在多效蒸發(fā)流程中，有時(shí)將一28一、夾套式真空濃縮鍋中小型濃縮設(shè)備。由圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成。適于果醬、糖漿、乳品、豆?jié){晶、食用膠等高粘度料液的濃縮。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作控制容易；傳熱面積小，受熱時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)能力低，不能連續(xù)工作。一、夾套式真空濃縮鍋中小型濃縮設(shè)備。特點(diǎn)29二、盤管式濃縮鍋由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。料液分批濃縮。二次蒸汽由上部排入汽液分離室，成品由鍋底卸出。二次蒸汽進(jìn)入分離室，在離心力作用下，使夾帶的液滴與不凝氣體分離，氣體排出，被分離后的料液回流再進(jìn)行蒸發(fā)。二、盤管式濃縮鍋由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。30單元操作：蒸發(fā)盤管式真空濃縮機(jī)組成:蒸發(fā)器、加熱盤管分離器、儀表箱水力分離器特點(diǎn)：體積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定、蒸發(fā)速度快、間歇出料型號(hào)：1000型700型300型蒸發(fā)量：300－1000kg/h加熱面積：3－10m2單元操作：蒸發(fā)盤管式真空濃縮機(jī)31三、標(biāo)準(zhǔn)式濃縮鍋中央循環(huán)管式濃縮鍋。加熱室中中央循環(huán)管的截面一般為加熱管束總面積的40％以上。料液由于受熱程度不同，產(chǎn)生重度差，從邊上上升、中間下降，在分離室進(jìn)行汽液分離。二次蒸汽由頂部排出。料液經(jīng)中央循環(huán)管下降，再進(jìn)入加熱管束，形成自然循環(huán)。濃縮后的制品由底部卸出。該類蒸發(fā)器在國(guó)內(nèi)糖廠應(yīng)用較多。三、標(biāo)準(zhǔn)式濃縮鍋中央循環(huán)管式濃縮鍋。32四、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環(huán)泵組成。料液強(qiáng)制循環(huán)，在加熱器出口減壓、沸騰，分離室內(nèi)進(jìn)行汽液分離；該蒸發(fā)器為分批作業(yè)優(yōu)點(diǎn)為流速大，達(dá)3-4m/s，傳熱系數(shù)較高，可防止料液結(jié)垢；當(dāng)加熱蒸汽與料液之間的溫差較小時(shí)（3-5℃），仍可進(jìn)行操作。不足是動(dòng)力消耗大．四、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環(huán)泵組33單元操作：蒸發(fā)外循環(huán)連續(xù)式真空濃縮機(jī)生產(chǎn)能力：1000kg/h單元操作：蒸發(fā)外循環(huán)34五、升膜式濃縮設(shè)備由加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。料液在加熱管中部沸騰汽化。在上部產(chǎn)生二次蒸汽，流速可達(dá)100—l60m/s。料液沿管內(nèi)壁成膜狀上升，并不斷蒸發(fā)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,占地少，設(shè)備投資少，生產(chǎn)能力大,傳熱效率較高，料液受熱時(shí)間短，蒸汽消耗量低,設(shè)備檢修方便。適于濃縮熱敏、易起泡和粘度低的液料。缺點(diǎn)是一次濃縮比低，進(jìn)料量需嚴(yán)格控制,生產(chǎn)需連續(xù)進(jìn)行，管子較長(zhǎng),清洗不方便。五、升膜式濃縮設(shè)備由加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。35六、降膜式濃縮設(shè)備與升膜式濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)相似，其主要區(qū)別是料液從加熱器頂部加入，經(jīng)分配器導(dǎo)流管分配進(jìn)入加熱管，沿管壁呈膜狀向下流，故稱降膜式。為使料液能均勻分布各管道，并沿管內(nèi)壁下流，在管的頂部或管內(nèi)安裝有降膜分配器。六、降膜式濃縮設(shè)備與升膜式濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)相似，其主要區(qū)別是料液36食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件37降膜式濃縮設(shè)備特點(diǎn)①利用重力作用成膜，能蒸發(fā)粘度較大的料液，且受熱時(shí)間短，適于熱敏性強(qiáng)的物料；②料液在加熱管表面形成膜狀，傳熱系數(shù)高，并可避免泡沫的形成；③采用熱泵，熱能經(jīng)濟(jì)，冷卻水消耗量少；④利用二次蒸汽作為熱源，由于其夾帶微量的料液液滴，加熱管表面易生成污垢，影響傳熱；⑤加熱管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，如有結(jié)焦，清洗困難，不適宜于高濃度及粘稠性物料的濃縮；⑥生產(chǎn)過程中，不能隨意中斷生產(chǎn)，否則，易結(jié)垢或結(jié)晶。目前這類設(shè)備在乳品、果汁等食品工業(yè)中應(yīng)用最廣。降膜式濃縮設(shè)備特點(diǎn)38七、刮板式蒸發(fā)器有立式、臥式兩類。有固定刮板式和活動(dòng)刮板式兩種。加熱時(shí)間為2～45S。加熱區(qū)域可分成幾段，采用不同壓力的蒸汽特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，適于高粘度（最高達(dá)100Pa.s）的料液或含有懸浮顆粒的料液。七、刮板式蒸發(fā)器有立式、臥式兩類。39多功能刮板濃縮罐立式刮板式濃縮器多功能刮板濃縮罐立式刮板式濃縮器40八、板式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)時(shí)間很短，2s左右，液流分布均勻，不易結(jié)垢。傳熱系數(shù)高，可達(dá)10.45～16.72MJ/M2·h·℃。可處理高粘度的料液，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸清洗方便可用于牛奶、果汁、糖汁，低鹽醬油等多種食品的濃縮。八、板式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)時(shí)間很短，2s左右，液流分布均勻，不41板式濃縮裝置板式濃縮裝置42板式四效蒸發(fā)器1效2效3效4效板式四效蒸發(fā)器1效2效3效4效43第四效蒸發(fā)器第四效蒸發(fā)器44九、離心式蒸發(fā)器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度高料液停留時(shí)間極短，約1s，制品品質(zhì)優(yōu)良，能較好保持原有色、香、昧和營(yíng)養(yǎng)成分。適于熱敏性、易發(fā)泡的物料，是一種新型、高效的濃縮設(shè)備。但對(duì)粘度大、易結(jié)晶的料液不適用，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。九、離心式蒸發(fā)器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度高45原料液完成液加熱蒸汽冷凝水二次蒸汽原料液完成液加熱蒸汽冷凝水二次蒸汽46第二節(jié)真空濃縮設(shè)備的附屬裝置

主要附屬裝置：捕集器、冷凝器、蒸汽噴射器和真空裝置等。一、捕集器(汽液分離器)（一）慣性捕集器：在二次蒸汽流的通道上設(shè)置擋板，一般其直徑比二次熱汽入口直徑大2.5～3倍。（二）離心型捕集器：利用離心力分離。在蒸汽流速較大時(shí)，分離效果較好，但阻力亦較大。第二節(jié)真空濃縮設(shè)備的附屬裝置主要附屬裝置：捕集器47二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，對(duì)不凝氣體分離，減輕真空系統(tǒng)負(fù)荷。（一）間接式冷凝器

二次蒸汽與冷卻水間接傳熱，有列管式、板式、螺旋板式和淋水管式。特點(diǎn)：冷凝液可回收利用，但傳熱效率低，故用作冷凝的較少。（二）直接式冷凝器（混合式）

分為逆流式和噴射式。二次蒸汽與冷卻水直接接觸而冷凝。二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，對(duì)不凝氣體分離，減輕真空系統(tǒng)48三、真空裝置(一)作用：抽出不凝結(jié)氣體，保證系統(tǒng)的真空度，降低濃縮鍋內(nèi)壓力，使料液在低溫下沸騰。

不凝氣體來源：①溶解于冷卻水中的空氣。②料液中分解的氣體。③設(shè)備泄漏。(二)常用真空裝置

1、蒸汽噴射泵2、往復(fù)式真空泵3、水環(huán)式真空泵三、真空裝置(一)作用：抽出不凝結(jié)氣體，保證系統(tǒng)的真空度49蒸汽噴射泵蒸汽噴射泵的優(yōu)點(diǎn)是抽氣量大，真空度高，安裝運(yùn)行和維修簡(jiǎn)便，價(jià)廉，占地面積小。其缺點(diǎn)是要求蒸汽壓力較高，蒸汽量穩(wěn)定，需要較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，才能達(dá)所需真空度。排出的氣體還有微小壓強(qiáng)。蒸汽噴射泵蒸汽噴射泵的優(yōu)點(diǎn)是抽氣量大，真空度高，安裝運(yùn)行和維50四、真空泵（一）往復(fù)式真空泵四、真空泵（一）往復(fù)式真空泵51（二）水環(huán)式真空泵（水環(huán)泵）這類泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電機(jī)直聯(lián)，內(nèi)部不需潤(rùn)滑，可使排出氣體免受污染，排氣量較均勻，工作平穩(wěn)可靠。但因高速運(yùn)轉(zhuǎn)，水的沖擊使葉輪與輪殼磨損，造成真空度下降，需經(jīng)常更換零件。效率較低，為30％～50％。真空度較低，為2.0～4.0kPa。（二）水環(huán)式真空泵（水環(huán)泵）這類泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。易于制造，操作可52水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵53第三節(jié)單效真空濃縮設(shè)備（一）單效降膜式真空濃縮設(shè)備

以德國(guó)WINGGAND公司引進(jìn)的單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)為例

主要由加熱室、分離室、熱壓泵（蒸汽噴射器)、物料泵、冷凝水泵、水環(huán)式真空泵、螺桿泵及貯料桶等組成。適用于牛乳濃縮。

主要技術(shù)參數(shù)：水分蒸發(fā)量：800kg/h；進(jìn)料量：1210kg／h（進(jìn)料總?cè)楣腆w含量25.65％);生產(chǎn)率：410kg／h（出料總?cè)楣腆w含量74％);蒸汽耗量：465（kg／h）（蒸汽表壓800KPa);耗水量：水壓300kPa（表壓),22℃15m3/h；電機(jī)總功率：約10.4kw。本設(shè)備的特點(diǎn)是能量消耗少，操作穩(wěn)定，清洗方便。第三節(jié)單效真空濃縮設(shè)備（一）單效降膜式真空濃縮設(shè)備主要技54（二）單效離心式真空濃縮設(shè)備以瑞典引進(jìn)的ALFA-LAVAL公司引進(jìn)的單效離心式真空濃縮設(shè)備為例：設(shè)備由雙聯(lián)過濾器、平衡桶、輸送泵、離心蒸發(fā)器、真空、冷凝和清洗裝置等組成。特點(diǎn)是產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良、濃度高（一次濃縮至84％固形物),傳熱效率高，清洗維護(hù)方便。（二）單效離心式真空濃縮設(shè)備以瑞典引進(jìn)的ALFA-LAVAL55單效離心式真空濃縮設(shè)備單效離心式真空濃縮設(shè)備56多效真空濃縮操作流程（三效為例）第四節(jié)多效真空濃縮設(shè)備多效真空濃縮操作流程（三效為例）第四節(jié)多效真空濃縮設(shè)備57單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水并流（順流）３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷58單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷59單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流３效蒸發(fā)流程圖完成液完成液?jiǎn)卧僮鳎赫舭l(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷60單元操作：蒸發(fā)三效逆流真空濃縮機(jī)

主要用于果醬的濃縮蒸發(fā)量：12000kg/h1效2效3效料液溫度：7257420C加熱溫度：14372570C加熱面積：15200150m2成品濃度：5％－28％單元操作：蒸發(fā)三效逆流真空濃縮機(jī)61一、順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備（一）組成與流程（二）用途和特點(diǎn)這種設(shè)備適用于牛乳、果汁等熱敏性物料的濃縮，效果好，質(zhì)量高，蒸汽與冷卻水的消耗量均較低，并配有清洗裝置，操作方便。(三)主要技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)能力（水分蒸發(fā)量）為1200kg／h；殺菌條件為86—92℃保溫24s；一效加熱溫度為83～90℃；一效蒸發(fā)溫度為70～75℃；二效加熱溫度為68～74℃；二效蒸發(fā)溫度48～52℃；物料受熱時(shí)間為3min；蒸汽壓力（表壓）為500kPa；蒸汽消耗量為620kg／h；冷卻水耗量為12t/h。一、順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備（一）組成與流程62單元操作：蒸發(fā)雙效降膜真空濃縮機(jī)

主要用于奶、果汁的濃縮蒸發(fā)量：2400kg/h1效2效料液溫度：73480C加熱溫度：84700C加熱面積：23.612.2m2成品濃度：45％－50％單元操作：蒸發(fā)雙效降膜真空濃縮機(jī)63

蒸發(fā)器的選用(以乳制品加工為例)

從溶液中汽化水需消耗很多能量，這種能量是以蒸汽的形式提供的，為了減少蒸汽消耗量，蒸發(fā)設(shè)備通常被設(shè)計(jì)成多效的。

⑴盤管式

⑵循環(huán)升膜式濃縮罐

⑶降膜式濃縮罐

蒸發(fā)器的選用(以乳制品加工為例)64單效蒸發(fā)器

單效蒸發(fā)器上部

單效蒸發(fā)器單效蒸發(fā)器上部65食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件66食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件67

多效蒸發(fā)蒸發(fā)過程

多效蒸發(fā)器是將兩臺(tái)蒸發(fā)器串聯(lián)起來，其中第一效蒸發(fā)器的真空度高于第二效（這樣做可降低二次蒸汽的溫度）。從第一效蒸發(fā)器出來的蒸汽以后可用作第二效的加熱介質(zhì)，第二效的真空度高，蒸發(fā)溫度低。這樣，大約用1.2kg的一次蒸汽，可以從牛乳中蒸發(fā)掉2kg的水。

串聯(lián)三臺(tái)或者四臺(tái)蒸發(fā)器可以節(jié)約蒸汽，但設(shè)備造價(jià)高，操作更為復(fù)雜。此外，要求提高第一效的溫度，并且隨著效數(shù)的增加，在整個(gè)系統(tǒng)中奶料的總量要增加，這對(duì)處理熱敏感的物料是不利的。多效蒸發(fā)蒸發(fā)過程串聯(lián)三臺(tái)或者四臺(tái)蒸發(fā)器可以節(jié)約蒸汽，68

多效蒸發(fā)蒸發(fā)過程

如圖3-16是帶機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)的三效蒸發(fā)器，機(jī)械或蒸汽壓縮系統(tǒng)是將蒸發(fā)器里的所有蒸汽抽出，經(jīng)壓縮后再返回到蒸發(fā)器中。壓力的增加是通過機(jī)械能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)來完成的，無(wú)熱能提供給蒸發(fā)器（除了一效巴氏殺菌的蒸汽），無(wú)多余的蒸汽被冷凝。多效蒸發(fā)蒸發(fā)過程69

圖3-16帶機(jī)械式蒸汽壓縮的三效蒸發(fā)器1－壓縮機(jī)2－真空泵3－機(jī)械式蒸汽壓縮泵4－第一效5－第二效6－第三效7－蒸汽分離器8－產(chǎn)品加熱器9－板式冷卻器

圖3-16帶機(jī)械式蒸汽壓縮的三效蒸發(fā)器70食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件71食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件724.真空濃縮操作要點(diǎn)及工藝

①先清洗罐內(nèi)（熱水70℃左右）再蒸汽消毒之后。關(guān)閉各閥門。②將水箱內(nèi)放滿冷水③啟動(dòng)水泵抽真空④當(dāng)真空度抽到真空表不再繼續(xù)上升時(shí)，可開啟進(jìn)料閥，進(jìn)行吸料。⑤正常運(yùn)行15—20分鐘，料液可達(dá)到所需之濃度，然后開啟離心出料泵，半分鐘后打開出料塞進(jìn)行出料，符合要求的濃度，料可連續(xù)出料，同時(shí)，調(diào)節(jié)進(jìn)料量。⑥濃縮結(jié)束時(shí)，可在貯存缸內(nèi)充入少量清潔的沸水，注意待吸入少量沸水后，立即關(guān)閉進(jìn)料閥。⑦工作完畢后，將設(shè)備清洗干凈，清洗時(shí)可能料液的性質(zhì)采用洗滌劑，加熱循環(huán)清洗。4.真空濃縮操作要點(diǎn)及工藝73第五節(jié)冷凍濃縮機(jī)械與設(shè)備冷凍濃縮的原理和特點(diǎn)利用冰與水溶液之間的固液相平穩(wěn)原理的一種濃縮方法。第五節(jié)冷凍濃縮機(jī)械與設(shè)備冷凍濃縮的原理和特點(diǎn)74冷凍濃縮的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)熱敏性物料，尤其是食品物料的濃縮非常有利，對(duì)低沸點(diǎn)的芳香物質(zhì)成分可避免因揮發(fā)造成的損失。缺點(diǎn)：工藝對(duì)溶液的濃度有要求，冰晶與濃縮液的分離技術(shù)要求高，溶液的粘度越大，分離越困難；制成品相對(duì)濃度較低，微生物活性未能受到抑制，加工后需加熱等后處理或需冷凍貯藏；晶液分離時(shí)，部分濃縮液會(huì)因冰晶夾帶而損失；生產(chǎn)成本相對(duì)較高。冷凍濃縮的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：75冷凍濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用冷凍濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用76冷凍濃縮設(shè)備應(yīng)用冷凍濃縮設(shè)備應(yīng)用77果汁濃縮設(shè)備舉例果汁濃縮主要方法：常壓濃縮、真空濃縮和冷凍濃縮。果汁濃縮設(shè)備舉例果汁濃縮主要方法：常壓濃縮、真空濃縮和冷凍濃78本章思考題1.多小真空濃縮設(shè)備常見的流程有幾種，各有何特點(diǎn)？2.升膜式濃縮設(shè)備與降膜式濃縮設(shè)備的工作原理、特點(diǎn)及其差異；3.真空濃縮的附屬設(shè)備主要包括哪些，各有何作用？4.冷凍濃縮的原理和特點(diǎn)。本章思考題79第八章食品濃縮機(jī)械與設(shè)備第八章食品濃縮機(jī)械與設(shè)備80一、濃縮的概念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，旨在提高溶液的濃度。濃縮過程中，水分在物料內(nèi)部借對(duì)流擴(kuò)散作用從液相內(nèi)部達(dá)液相表面而后除去，最低水分含量約為30%（質(zhì)量），一般為穩(wěn)定狀態(tài)的過程。常用的濃縮方法：常壓濃縮、真空濃縮、冷凍濃縮、結(jié)晶濃縮等。在食品工業(yè)中，常用于濃縮果汁、果醬、濃縮乳、功能食品等的生產(chǎn)。一、濃縮的概念81

濃縮方法從原理上說分為：平衡濃縮和非平衡濃縮兩種方法。（1）平衡濃縮是利用兩相在分配上的某種差異而獲得溶質(zhì)和溶劑分離的方法，如蒸發(fā)濃縮和冷凍濃縮即屬此法。其中蒸發(fā)是利用溶劑和溶質(zhì)揮發(fā)度的差異，從而獲得一個(gè)有利的汽液平衡條件，達(dá)到分離的目的，在實(shí)踐上是利用加入熱能使部分溶劑汽化，并將此汽化水分從余下的被濃縮溶液中分離出去，這種方法目前仍然是食品工業(yè)最廣泛應(yīng)用的一種濃縮方法。濃縮方法從原理上說分為：平衡濃縮和非平衡濃縮兩種方法。82冷凍濃縮是利用有利的液固平衡條件，冷凍濃縮時(shí)，部分水分因放熱而結(jié)冰，而后用機(jī)械方法將濃縮液與冰晶分離。蒸發(fā)和冷凍濃縮，兩相都是直接接觸的，故稱平衡濃縮。冷凍濃縮是利用有利的液固平衡條件，冷凍濃縮時(shí)，部分水分因放熱83（2）非平衡濃縮是利用半透膜來分離溶質(zhì)和溶劑的過程，兩相用膜隔開，因此分離不是兩相的直接接觸，故稱非平衡濃縮。利用半透膜的方法不僅可以分離溶質(zhì)和溶劑，而且也可以分離各種不同大小的溶質(zhì)，因此，統(tǒng)稱為膜分離。（2）非平衡濃縮84二、濃縮的目的1.除去食品中大量水分，減少包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用。例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁濃縮至含固形物28%的番茄醬，重量減至18噸，體積縮小與此相同。這樣可大大降低包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用。2.提高制品濃度，增加制品的保藏性。用濃縮方法提高制品的糖分或鹽分可使水分的活度降低，使制品達(dá)到微生物學(xué)上安全的程度，延長(zhǎng)制品的有效保藏期。二、濃縮的目的1.除去食品中大量水分，減少包裝，貯藏和運(yùn)輸費(fèi)853.滿足食品加工過程的工藝要求，濃縮經(jīng)常用作干燥脫水或結(jié)晶的預(yù)處理過程。這種情況特別適用于原液含大量水分，而用濃縮法排除這部分水分比用干燥法更為節(jié)約時(shí)，如制造奶粉時(shí)，牛奶先經(jīng)預(yù)濃縮至固形物45%~52%以后再進(jìn)行干燥。4.在濃縮過程中，可提取果汁中的芳香物質(zhì)。3.滿足食品加工過程的工藝要求，濃縮經(jīng)常用作干燥脫水或結(jié)晶的86三、食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)：

料液的性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)有很大的影響，特別是食品多屬生物系統(tǒng)的物料，比一般化工遇到的物料更為復(fù)雜多變，在選擇和設(shè)計(jì)蒸發(fā)器時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)這種影響。食品物料的蒸發(fā)濃縮具有如下幾方面的特點(diǎn)：三、食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)：

料液的性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)有很大的影響，871.熱敏性生物系統(tǒng)的物料多由蛋白質(zhì)、脂肪、糖漿、維生素以及其他許多色、香、味成分所組成，這些物質(zhì)在高溫下或長(zhǎng)期受熱時(shí)受破壞，變性、氧化等作用，從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，許多食品的蒸發(fā)要嚴(yán)格考慮加熱溫度和加熱時(shí)間，加熱溫度和加熱時(shí)間是不可分割的。食品蒸發(fā)的安全性與此二因素同時(shí)相關(guān)，這就是“溫時(shí)結(jié)合”的概念，即把溫度和時(shí)間作為統(tǒng)一體來考慮。1.熱敏性88從食品蒸發(fā)的安全性看，力求“低溫短時(shí)”，但還要考慮工藝上的經(jīng)濟(jì)性。在保證食品質(zhì)量的前提下，為提高生產(chǎn)能力，常采用“高溫短時(shí)”蒸發(fā)。由于料液的沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，低溫相應(yīng)就是低壓，所以真空蒸發(fā)是食品工業(yè)蒸發(fā)應(yīng)用的顯著特點(diǎn)之一。為了縮短蒸發(fā)操作時(shí)的加熱時(shí)間，一方面必須縮小料液在蒸發(fā)器內(nèi)的平均停留時(shí)間，另一方面，還要解決局部性的停留時(shí)間問題。關(guān)于這一點(diǎn)，目前已發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)管膜式蒸發(fā)器在物料停留時(shí)間問題上具有很大的優(yōu)點(diǎn)，從而在食品工藝上獲得廣泛的應(yīng)用。從食品蒸發(fā)的安全性看，力求“低溫短時(shí)”，但還要考慮工藝上的經(jīng)892.粘稠性許多食品含有豐富的蛋白質(zhì)、糖份、果膠等成分，其粘稠性較高。高粘性物料的蒸發(fā)，首先從流體動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，有一個(gè)層流傾向問題，即使物料受到強(qiáng)烈的攪拌，傳熱附近總存在不能忽視的層流內(nèi)層，這就會(huì)嚴(yán)重影響傳熱的速率。同時(shí)，由于上述原因，也還會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，局部停留時(shí)間等一系列問題。料液的粘稠性隨濃度而增加，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，料液的粘度也必然逐漸增加，所以蒸發(fā)過程中的傳熱速率預(yù)期也逐漸降低。對(duì)于粘性制品的蒸發(fā)，一般采用由外力強(qiáng)制的循環(huán)或攪拌措施。

2.粘稠性903.結(jié)垢性：蛋白質(zhì)、糖、果膠等受熱過度會(huì)產(chǎn)生變性、結(jié)塊、焦化等現(xiàn)象。通常在傳熱面附近，物料溫度最高。發(fā)生這種現(xiàn)象就會(huì)在傳熱壁上形成污垢，嚴(yán)重影響傳熱速率.解決結(jié)垢問題的積極措施就是提高液速，經(jīng)驗(yàn)證明，在其他條件相同時(shí)，提高液速，可顯著減輕污垢的形成，這是由于高液速的洗刷作用所致。因此在可能發(fā)生嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象的情況下，采用強(qiáng)制循環(huán)法是有效的。另外，對(duì)不可避免的結(jié)垢問題，必須有定期的清理措施。3.結(jié)垢性：914.泡沫性某些食品物料沸騰時(shí)要形成穩(wěn)定的泡沫，特別是真空蒸發(fā)和液層靜壓高的場(chǎng)合下更為顯著。泡沫易被二次蒸汽帶走，一方面污染其他加熱設(shè)備，另一方面，增加產(chǎn)品的損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成不能操作。一般，可使用表面活性劑以控制泡沫的形成，也可用各種機(jī)械裝置以消滅泡沫。4.泡沫性925.腐蝕性特別是酸性食品，如果汁、蔬菜汁的濃縮，設(shè)計(jì)蒸發(fā)器必須考慮腐蝕性問題，對(duì)于食品，即使是輕度的腐蝕，其所引起污染往往為產(chǎn)品規(guī)格所不允許。一般蒸發(fā)器接觸液體部分多采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。5.腐蝕性936.結(jié)晶性有些溶液在濃度增大時(shí)，會(huì)有粒晶析出，大量結(jié)晶積沉則會(huì)妨礙加熱面的熱傳導(dǎo)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞加熱管。對(duì)于這類料液，要選擇帶攪拌的或強(qiáng)制循環(huán)濃縮器。6.結(jié)晶性94四、對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的要求

1.工藝上的要求1）適應(yīng)物料性質(zhì)，符合工藝要求和食品衛(wèi)生；2）保證達(dá)到要求的濃度；2.熱能利用上的要求合理使用加熱蒸汽和二次蒸汽，降低全廠耗汽量和燃料耗用量。四、對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的要求

1.工藝上的要求953.設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求1）在一定容積內(nèi)盡量增大其加熱面積，以減少金屬耗量和占地面積；2）蒸發(fā)效能好，具有較高的傳熱系數(shù)，熱能利用率高；3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝、維修和清洗方便；3.設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求96第一節(jié)真空濃縮設(shè)備真空濃縮原理和特點(diǎn)

特點(diǎn)：(1)料液沸點(diǎn)低，濃縮速度快。(2)能用低壓蒸汽為熱源。(3)利于保持食品營(yíng)養(yǎng)成分。(4)設(shè)備熱損失相對(duì)少。(5)真空系統(tǒng)投資大，功耗大。(6)沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)潛熱增大。第一節(jié)真空濃縮設(shè)備真空濃縮原理和特點(diǎn)特點(diǎn)：97真空濃縮設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)一、分類(一)按二次蒸汽利用次數(shù)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。(二)按料液流程分：1、循環(huán)式：自然與強(qiáng)制循環(huán)。2、單程式(三)按料液蒸發(fā)時(shí)的分布狀態(tài)分：1、非膜式：分盤管式濃縮器和中央循環(huán)管式濃縮器2、薄膜式：分為升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心式濃縮器等。二、基本結(jié)構(gòu)加熱室、蒸發(fā)室所組成的蒸發(fā)器，除沫器，冷凝器及真空裝置。真空濃縮設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)一、分類98六真空濃縮裝置操作流程1.單效真空濃縮裝置：是由一臺(tái)濃縮罐、冷卻器和真空泵組成的。目前，果醬類生產(chǎn)中，采用這種流程較多。六真空濃縮裝置操作流程992.多效真空濃縮流程1）并流法2)逆流法3)平流法4)混流5)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

2.多效真空濃縮流程1001）并流法：溶液與蒸汽的流動(dòng)方向相同，即均由第一效順序至末效。1）并流法：101特點(diǎn)：原料液由泵泵入一效罐。由于蒸發(fā)室壓力由一效至末效依次遞減，故料液在效間流動(dòng)不需用泵；由于料液沸點(diǎn)依效序遞降，因而當(dāng)前效料液進(jìn)入后效時(shí)，便在降溫的同時(shí)放出其顯熱，供一小部分水分汽化（自蒸發(fā)），可產(chǎn)生更多蒸汽，節(jié)省蒸汽;由于后效溶液濃度較前效大，且溫度低，使傳熱系數(shù)降低，影響傳熱（末效蒸發(fā)困難）。(但高濃度料液處于低溫)對(duì)濃縮熱敏食品是有利的。特點(diǎn)：1022)逆流法：此法料液和蒸汽流動(dòng)方向相反，即原料由最后一效進(jìn)入，依次用泵送入前效，最后的濃縮制品從一效排出。蒸汽由一效進(jìn)入，一效蒸汽進(jìn)入二效，????，最后一效蒸汽進(jìn)入冷凝器。2)逆流法：103特點(diǎn)：隨著料液向前流動(dòng)，濃度愈來愈高，而蒸發(fā)溫度也愈來愈高。故黏度增加沒有順流的顯著。這對(duì)改善循環(huán)條件，提高傳熱系數(shù)有利。但高溫加熱面上濃溶液的局部過熱有引起結(jié)焦和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞的危險(xiǎn)。效間料液流動(dòng)要用泵，沒有自蒸發(fā)，水分蒸發(fā)量稍減。適宜處理黏度隨溫度和濃度變化較大的溶液，不宜處理熱敏性物料。

特點(diǎn)：1043)平流法：

此法每效都平行送入原料液和排出成品。蒸汽的流向由一效至末效依次流動(dòng)。此流程適用于在蒸發(fā)過程中伴有結(jié)晶析出的溶液。3)平流法：

此法每效都平行送入原料液和排出成品。蒸汽的流向1054)混流

順逆流并用。此法對(duì)黏度相當(dāng)高的料液很有用處。特點(diǎn)：在料液黏度隨濃度顯著增加的場(chǎng)合下，可采用混流。4)混流

順逆流并用。此法對(duì)黏度相當(dāng)高的料液很有用處。1065)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

在多效蒸發(fā)流程中，有時(shí)將一效的二次蒸汽引出一部分用作預(yù)熱蒸發(fā)器的進(jìn)料，或用做其他的加熱目的。這種中間抽出的二次蒸汽，稱為額外蒸汽。

5)有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程

在多效蒸發(fā)流程中，有時(shí)將一107一、夾套式真空濃縮鍋中小型濃縮設(shè)備。由圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成。適于果醬、糖漿、乳品、豆?jié){晶、食用膠等高粘度料液的濃縮。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作控制容易；傳熱面積小，受熱時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)能力低，不能連續(xù)工作。一、夾套式真空濃縮鍋中小型濃縮設(shè)備。特點(diǎn)108二、盤管式濃縮鍋由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。料液分批濃縮。二次蒸汽由上部排入汽液分離室，成品由鍋底卸出。二次蒸汽進(jìn)入分離室，在離心力作用下，使夾帶的液滴與不凝氣體分離，氣體排出，被分離后的料液回流再進(jìn)行蒸發(fā)。二、盤管式濃縮鍋由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。109單元操作：蒸發(fā)盤管式真空濃縮機(jī)組成:蒸發(fā)器、加熱盤管分離器、儀表箱水力分離器特點(diǎn)：體積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定、蒸發(fā)速度快、間歇出料型號(hào)：1000型700型300型蒸發(fā)量：300－1000kg/h加熱面積：3－10m2單元操作：蒸發(fā)盤管式真空濃縮機(jī)110三、標(biāo)準(zhǔn)式濃縮鍋中央循環(huán)管式濃縮鍋。加熱室中中央循環(huán)管的截面一般為加熱管束總面積的40％以上。料液由于受熱程度不同，產(chǎn)生重度差，從邊上上升、中間下降，在分離室進(jìn)行汽液分離。二次蒸汽由頂部排出。料液經(jīng)中央循環(huán)管下降，再進(jìn)入加熱管束，形成自然循環(huán)。濃縮后的制品由底部卸出。該類蒸發(fā)器在國(guó)內(nèi)糖廠應(yīng)用較多。三、標(biāo)準(zhǔn)式濃縮鍋中央循環(huán)管式濃縮鍋。111四、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環(huán)泵組成。料液強(qiáng)制循環(huán)，在加熱器出口減壓、沸騰，分離室內(nèi)進(jìn)行汽液分離；該蒸發(fā)器為分批作業(yè)優(yōu)點(diǎn)為流速大，達(dá)3-4m/s，傳熱系數(shù)較高，可防止料液結(jié)垢；當(dāng)加熱蒸汽與料液之間的溫差較小時(shí)（3-5℃），仍可進(jìn)行操作。不足是動(dòng)力消耗大．四、強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環(huán)泵組112單元操作：蒸發(fā)外循環(huán)連續(xù)式真空濃縮機(jī)生產(chǎn)能力：1000kg/h單元操作：蒸發(fā)外循環(huán)113五、升膜式濃縮設(shè)備由加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。料液在加熱管中部沸騰汽化。在上部產(chǎn)生二次蒸汽，流速可達(dá)100—l60m/s。料液沿管內(nèi)壁成膜狀上升，并不斷蒸發(fā)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,占地少，設(shè)備投資少，生產(chǎn)能力大,傳熱效率較高，料液受熱時(shí)間短，蒸汽消耗量低,設(shè)備檢修方便。適于濃縮熱敏、易起泡和粘度低的液料。缺點(diǎn)是一次濃縮比低，進(jìn)料量需嚴(yán)格控制,生產(chǎn)需連續(xù)進(jìn)行，管子較長(zhǎng),清洗不方便。五、升膜式濃縮設(shè)備由加熱室、分離室和循環(huán)管等組成。114六、降膜式濃縮設(shè)備與升膜式濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)相似，其主要區(qū)別是料液從加熱器頂部加入，經(jīng)分配器導(dǎo)流管分配進(jìn)入加熱管，沿管壁呈膜狀向下流，故稱降膜式。為使料液能均勻分布各管道，并沿管內(nèi)壁下流，在管的頂部或管內(nèi)安裝有降膜分配器。六、降膜式濃縮設(shè)備與升膜式濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)相似，其主要區(qū)別是料液115食品濃縮機(jī)械與設(shè)備介紹課件116降膜式濃縮設(shè)備特點(diǎn)①利用重力作用成膜，能蒸發(fā)粘度較大的料液，且受熱時(shí)間短，適于熱敏性強(qiáng)的物料；②料液在加熱管表面形成膜狀，傳熱系數(shù)高，并可避免泡沫的形成；③采用熱泵，熱能經(jīng)濟(jì)，冷卻水消耗量少；④利用二次蒸汽作為熱源，由于其夾帶微量的料液液滴，加熱管表面易生成污垢，影響傳熱；⑤加熱管長(zhǎng)度較長(zhǎng)，如有結(jié)焦，清洗困難，不適宜于高濃度及粘稠性物料的濃縮；⑥生產(chǎn)過程中，不能隨意中斷生產(chǎn)，否則，易結(jié)垢或結(jié)晶。目前這類設(shè)備在乳品、果汁等食品工業(yè)中應(yīng)用最廣。降膜式濃縮設(shè)備特點(diǎn)117七、刮板式蒸發(fā)器有立式、臥式兩類。有固定刮板式和活動(dòng)刮板式兩種。加熱時(shí)間為2～45S。加熱區(qū)域可分成幾段，采用不同壓力的蒸汽特點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，適于高粘度（最高達(dá)100Pa.s）的料液或含有懸浮顆粒的料液。七、刮板式蒸發(fā)器有立式、臥式兩類。118多功能刮板濃縮罐立式刮板式濃縮器多功能刮板濃縮罐立式刮板式濃縮器119八、板式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)時(shí)間很短，2s左右，液流分布均勻，不易結(jié)垢。傳熱系數(shù)高，可達(dá)10.45～16.72MJ/M2·h·℃?？商幚砀哒扯鹊牧弦?，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸清洗方便可用于牛奶、果汁、糖汁，低鹽醬油等多種食品的濃縮。八、板式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)時(shí)間很短，2s左右，液流分布均勻，不120板式濃縮裝置板式濃縮裝置121板式四效蒸發(fā)器1效2效3效4效板式四效蒸發(fā)器1效2效3效4效122第四效蒸發(fā)器第四效蒸發(fā)器123九、離心式蒸發(fā)器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度高料液停留時(shí)間極短，約1s，制品品質(zhì)優(yōu)良，能較好保持原有色、香、昧和營(yíng)養(yǎng)成分。適于熱敏性、易發(fā)泡的物料，是一種新型、高效的濃縮設(shè)備。但對(duì)粘度大、易結(jié)晶的料液不適用，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。九、離心式蒸發(fā)器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度高124原料液完成液加熱蒸汽冷凝水二次蒸汽原料液完成液加熱蒸汽冷凝水二次蒸汽125第二節(jié)真空濃縮設(shè)備的附屬裝置

主要附屬裝置：捕集器、冷凝器、蒸汽噴射器和真空裝置等。一、捕集器(汽液分離器)（一）慣性捕集器：在二次蒸汽流的通道上設(shè)置擋板，一般其直徑比二次熱汽入口直徑大2.5～3倍。（二）離心型捕集器：利用離心力分離。在蒸汽流速較大時(shí)，分離效果較好，但阻力亦較大。第二節(jié)真空濃縮設(shè)備的附屬裝置主要附屬裝置：捕集器126二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，對(duì)不凝氣體分離，減輕真空系統(tǒng)負(fù)荷。（一）間接式冷凝器

二次蒸汽與冷卻水間接傳熱，有列管式、板式、螺旋板式和淋水管式。特點(diǎn)：冷凝液可回收利用，但傳熱效率低，故用作冷凝的較少。（二）直接式冷凝器（混合式）

分為逆流式和噴射式。二次蒸汽與冷卻水直接接觸而冷凝。二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，對(duì)不凝氣體分離，減輕真空系統(tǒng)127三、真空裝置(一)作用：抽出不凝結(jié)氣體，保證系統(tǒng)的真空度，降低濃縮鍋內(nèi)壓力，使料液在低溫下沸騰。

不凝氣體來源：①溶解于冷卻水中的空氣。②料液中分解的氣體。③設(shè)備泄漏。(二)常用真空裝置

1、蒸汽噴射泵2、往復(fù)式真空泵3、水環(huán)式真空泵三、真空裝置(一)作用：抽出不凝結(jié)氣體，保證系統(tǒng)的真空度128蒸汽噴射泵蒸汽噴射泵的優(yōu)點(diǎn)是抽氣量大，真空度高，安裝運(yùn)行和維修簡(jiǎn)便，價(jià)廉，占地面積小。其缺點(diǎn)是要求蒸汽壓力較高，蒸汽量穩(wěn)定，需要較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，才能達(dá)所需真空度。排出的氣體還有微小壓強(qiáng)。蒸汽噴射泵蒸汽噴射泵的優(yōu)點(diǎn)是抽氣量大，真空度高，安裝運(yùn)行和維129四、真空泵（一）往復(fù)式真空泵四、真空泵（一）往復(fù)式真空泵130（二）水環(huán)式真空泵（水環(huán)泵）這類泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電機(jī)直聯(lián)，內(nèi)部不需潤(rùn)滑，可使排出氣體免受污染，排氣量較均勻，工作平穩(wěn)可靠。但因高速運(yùn)轉(zhuǎn)，水的沖擊使葉輪與輪殼磨損，造成真空度下降，需經(jīng)常更換零件。效率較低，為30％～50％。真空度較低，為2.0～4.0kPa。（二）水環(huán)式真空泵（水環(huán)泵）這類泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。易于制造，操作可131水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵132第三節(jié)單效真空濃縮設(shè)備（一）單效降膜式真空濃縮設(shè)備

以德國(guó)WINGGAND公司引進(jìn)的單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)為例

主要由加熱室、分離室、熱壓泵（蒸汽噴射器)、物料泵、冷凝水泵、水環(huán)式真空泵、螺桿泵及貯料桶等組成。適用于牛乳濃縮。

主要技術(shù)參數(shù)：水分蒸發(fā)量：800kg/h；進(jìn)料量：1210kg／h（進(jìn)料總?cè)楣腆w含量25.65％);生產(chǎn)率：410kg／h（出料總?cè)楣腆w含量74％);蒸汽耗量：465（kg／h）（蒸汽表壓800KPa);耗水量：水壓300kPa（表壓),22℃15m3/h；電機(jī)總功率：約10.4kw。本設(shè)備的特點(diǎn)是能量消耗少，操作穩(wěn)定，清洗方便。第三節(jié)單效真空濃縮設(shè)備（一）單效降膜式真空濃縮設(shè)備主要技133（二）單效離心式真空濃縮設(shè)備以瑞典引進(jìn)的ALFA-LAVAL公司引進(jìn)的單效離心式真空濃縮設(shè)備為例：設(shè)備由雙聯(lián)過濾器、平衡桶、輸送泵、離心蒸發(fā)器、真空、冷凝和清洗裝置等組成。特點(diǎn)是產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良、濃度高（一次濃縮至84％固形物),傳熱效率高，清洗維護(hù)方便。（二）單效離心式真空濃縮設(shè)備以瑞典引進(jìn)的ALFA-LAVAL134單效離心式真空濃縮設(shè)備單效離心式真空濃縮設(shè)備135多效真空濃縮操作流程（三效為例）第四節(jié)多效真空濃縮設(shè)備多效真空濃縮操作流程（三效為例）第四節(jié)多效真空濃縮設(shè)備136單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水并流（順流）３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷137單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流３效蒸發(fā)流程圖單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷138單元操作：蒸發(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流３效蒸發(fā)流程圖完成液完成液?jiǎn)卧僮鳎赫舭l(fā)１效２效３效加熱蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷139單元操作：蒸發(fā)三效逆流真空濃縮機(jī)

主要用于果醬的濃縮蒸發(fā)量：12000kg/h1效2效3效料液溫度：7257420C加熱溫度：14372570C加熱面積：15200150m2成品濃度：5％－28％單元操作：蒸發(fā)三效逆流真空濃縮機(jī)140一、順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備（一）組成與流程（二）用途和特點(diǎn)這種設(shè)備適