食品工廠機械與設(shè)備教材(濃縮設(shè)備)課件

07十月2023食品工廠機械與設(shè)備教材(濃縮設(shè)備)05八月2023食品工廠機械與設(shè)備教材(濃縮設(shè)備)1第八章濃縮設(shè)備濃縮與食品加工食品工業(yè)中的濃縮設(shè)備第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備

第二節(jié) 冷凍濃縮設(shè)備本章小結(jié)

思考題

自測題2第八章濃縮設(shè)備濃縮與食品加工22自測題一、判斷題二、填充題三、選擇題四、對應(yīng)題3自測題一、判斷題33四、對應(yīng)題1．找出以下蒸發(fā)設(shè)備與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第二列的字母填入第一列對應(yīng)項的括號中。（）1自然循環(huán)管式濃縮鍋 A 加熱蒸汽與料液呈并流（）2帶攪拌的夾套式真空濃縮鍋 B 加熱蒸汽與料液呈逆流（）3強制循環(huán)外加熱式真空濃縮鍋 C 黏度大時循環(huán)效果差（）4升膜式蒸發(fā)器 D 不能連續(xù)生產(chǎn)（）5降膜式蒸發(fā)器 E 循環(huán)速度可調(diào)4四、對應(yīng)題1．找出以下蒸發(fā)設(shè)備與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第二列4四、對應(yīng)題2．找出以下蒸發(fā)設(shè)備與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第二列的字母填入第一列對應(yīng)項的括號中。（）1刮板薄膜式蒸發(fā)器 A 加熱蒸汽與料液呈并流（）2離心式薄膜蒸發(fā)器 B 加熱蒸汽與料液呈逆流（）3板式蒸發(fā)器C 料液停留時間極短（）4升膜式板式蒸發(fā)器 D 蒸發(fā)器面積可方便增減（）5降膜式蒸發(fā)器 E 加熱器為夾套式5四、對應(yīng)題2．找出以下蒸發(fā)設(shè)備與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第二列5四、對應(yīng)題3．找出以下蒸發(fā)輔助裝置與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第二列的字母填入第一列對應(yīng)項的括號中。（）1水力噴射泵 A 普通真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)（）2蒸汽噴射泵 B 要求較高的蒸汽壓力（）3混合式冷凝器 C 真空度易隨季節(jié)而變（）4干式真空泵 D 前面需要接不凝氣分離器（）5水環(huán)式真空泵 E 與低位冷凝器接6四、對應(yīng)題3．找出以下蒸發(fā)輔助裝置與其特點的對應(yīng)關(guān)系，并將第6三、選擇題下列哪種機件不可能在真空蒸發(fā)系統(tǒng)中出現(xiàn)。

A.冷凝器B.蒸汽噴射泵C.換熱器D.熱風(fēng)分配器下列幾種真空裝置中，

產(chǎn)生的真空度最易受季節(jié)影響。A.蒸汽噴射泵B.水力噴射泵C.干式真空泵D.水環(huán)真空泵降膜式蒸發(fā)器出口處的二次蒸汽速度約有＿＿m／s。Ａ．10B.50C.150D.3007三、選擇題下列哪種機件不可能在真空蒸發(fā)系統(tǒng)中出現(xiàn)。7三、選擇題加熱管內(nèi)徑為40mm的升膜式蒸發(fā)器，其高度至少有____m。A.4B.6C.8D.20升膜式蒸發(fā)器一般采用_____流方式加熱。A.順B.逆C.混D.錯需要預(yù)熱到接觸沸點進料的蒸發(fā)器有

。A.降膜式B.升膜式C.強制循環(huán)式D.A和B8三、選擇題加熱管內(nèi)徑為40mm的升膜式蒸發(fā)器，其高度至少有_8三、選擇題真空蒸發(fā)系統(tǒng)中的不凝性氣體來自于

。A.料液B.加熱蒸汽C.冷卻水D.A和C7.需要用進料泵進料的真空蒸發(fā)器有

。A.降膜式B.升膜式C.強制循環(huán)式D.帶攪拌夾層式料液在蒸發(fā)器中滯留時間最短的蒸發(fā)器是

。A.離心薄膜式B.升膜式C.降膜式D.外加熱強制循環(huán)式9三、選擇題真空蒸發(fā)系統(tǒng)中的不凝性氣體來自于。99三、選擇題料液在蒸發(fā)器中滯留時間最長的蒸發(fā)器是

。A.帶攪拌夾層式B.升膜式C.降膜式D.板式蒸發(fā)系統(tǒng)中，

是主要用來抽不凝性氣體的裝置。A.水力噴射泵B.蒸汽噴射泵C.水環(huán)式真空泵D.往復(fù)式真空泵食品物料蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中不采用過濾型汽液分離器的原因是

。A.分離效果差B.結(jié)垢清洗困難C.流動阻力大D.影響真空度冷凍濃縮系統(tǒng)中冰晶在

中生成。A.括板式換熱器B.括板式換熱器后面的管路C.結(jié)晶罐D(zhuǎn).B和C10三、選擇題料液在蒸發(fā)器中滯留時間最長的蒸發(fā)器是。110二、填充題1．食品料液可用

、

或

方式進行濃縮，其中以

方式最為常用。2．自然循環(huán)管式濃縮鍋的特點是：

、

、

、

。3．帶攪拌的夾套式真空濃縮鍋的特點是結(jié)構(gòu)簡單，

容易，適用

的料液增濃。但

小，

長，

低，不能連續(xù)生產(chǎn)。4.外加熱式強制循環(huán)式真空蒸發(fā)濃縮鍋的特點是:可調(diào)節(jié)

速度、可改善

條件、使幾個

共用一個

成為可能。

11二、填充題1．食品料液可用、或11二、填充題5.升膜式蒸發(fā)器的特點是：①

短，適用于

料液；②高速二次蒸汽具有良好的

作用，故尤其適用于

；③

引起沸點升高，故最好控制

進料；④一般組成

效流程使用；⑤不適用于

的料液；⑥加熱蒸汽與

呈

流。6.降膜式蒸發(fā)器

頂部設(shè)有將

均勻分布到

內(nèi)使其形成

的料液

。操作時，一般料液以

狀態(tài)進料。這種蒸發(fā)器的特點是：①加熱蒸汽與

呈

流方式；②

短，為

流型，適用于熱敏性料液；③不適于

的料液濃縮；④大多組成

效、

效的蒸發(fā)設(shè)備。7.刮板薄膜式蒸發(fā)器的特點是：適用于

料液的濃縮，但

小，設(shè)備

要求高。12二、填充題5.升膜式蒸發(fā)器的特點是：①短12二、填充題8.離心薄膜式蒸發(fā)器的特點是：①

很高（

力將料液作用成約

mm的膜而蒸發(fā)，

被離心力甩出，即成滴狀冷凝狀態(tài)；②

在器內(nèi)停留時間短（約

s），適于熱敏物料；③離心力有

作用，適合于發(fā)泡性物料的蒸發(fā)；④

高。9.板式蒸發(fā)器有兩種型式，即：

式和

式。板式蒸發(fā)器的特點是：①傳熱系數(shù)高；②物料停留時間短（

s），適用于熱敏物料；③

小，

可隨意調(diào)整，

清洗；④

易老化而泄漏，使用

有限。13二、填充題8.離心薄膜式蒸發(fā)器的特點是：①13二、填充題10.真空濃縮系統(tǒng)常見的輔助設(shè)備有_________、_________、_________。常用于真空濃縮系統(tǒng)的汽液分離器有_______型、_______型和______型三種，其中，

型雖然

小，

小，但由于

不易清洗，因此在食品工業(yè)中很少采用。11.真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中的冷凝器主要作用是將來自

的

冷凝成水，從而降低了后續(xù)

系統(tǒng)的負(fù)荷。冷凝器有

式和

式兩種型式。一般的蒸發(fā)系統(tǒng)多采用

者，從這種型式的冷凝器出來的不凝性氣體主要來自

和

。不凝性氣體可用

或

加以抽吸。12.水力噴射泵是一種起

和

雙重作用的裝置.其特點是：結(jié)構(gòu)簡單，本身

運動部件，造價

；能耗

；適于抽

氣體；但不能獲得

(其大小與

有關(guān))。14二、填充題10.真空濃縮系統(tǒng)常見的輔助設(shè)備有______14二、填充題13.蒸汽噴射泵是一種采用

作動力源的

裝置；可采用

級

聯(lián)組合，以使蒸發(fā)系統(tǒng)獲得高

，（在各級泵之間一般配置

式冷凝器）。蒸汽噴射泵的特點：

大，

高，安裝運行和維修簡便，價廉，占地面積

；但要求較高的

壓力，且

要穩(wěn)定。14.通常在真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中，表面式

后面用

式真空泵(多用

式泵)；而

式冷凝器后常接

式真空泵、

、不凝氣體分離器+

式真空泵(如往復(fù)式泵)。15二、填充題13.蒸汽噴射泵是一種采用作動力15二、填充題15.往復(fù)式

有

式和

式之分，

者僅適合于抽吸冷凝器中的

氣體，常需要在其前面再設(shè)一個

分離器；

者可以把冷凝器中的水蒸氣和不凝氣體一起抽出，這種形式的

在食品工業(yè)中使用

多。16.水環(huán)式

是一種

式真空泵，可以將

氣體與

一起抽走。它的特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電動機直聯(lián)，內(nèi)部不需

，排氣量較均勻；但

磨損較大，

消耗較大。17.冷凍濃縮的特點是：適用于

物料濃縮，可避免

的損失；能獲得的

濃度

，且

；制品的保存

需要其它

配合；成本

。16二、填充題15.往復(fù)式有式和16一、判斷題自然循環(huán)管式蒸發(fā)器的加熱器可以水平安裝。夾套式真空濃縮鍋的加熱夾套有蒸汽進口和冷凝水出口各一個。多個外加熱式真空蒸發(fā)器可共用一個分離器。升膜式蒸發(fā)器不適用于易起泡物料的濃縮，但可得到高濃度的濃縮液。升膜式蒸發(fā)器物料與加熱器蒸汽呈逆流走向。降膜式蒸發(fā)器物料與加熱器蒸汽呈并流走向。刮板薄膜式蒸發(fā)器適用于高黏度料液的濃縮。料液在離心式薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的停留時間很短，只有十幾秒鐘。所有蒸發(fā)器類型中，只有板式蒸發(fā)器的加熱面積可變。17一、判斷題自然循環(huán)管式蒸發(fā)器的加熱器可以水平安裝。1717一、判斷題使用水力噴射泵的真空蒸發(fā)系統(tǒng)一般不再專門設(shè)二次蒸汽冷凝器。如果需要回收被濃縮液的香氣成分，則可采用混合式冷凝器。真空蒸發(fā)系統(tǒng)的不凝性氣體主要來自于料液。管式加熱外循環(huán)蒸發(fā)器的分離器可裝在加熱器的正上方。過濾型分離器在食品工業(yè)中使用很少，原因是它的阻力損失大。水力噴射泵既起冷凝也起抽真空作用。雖然濕式往復(fù)式真空泵可以抽水汽，但在食品工業(yè)中使用不多。用于蒸汽噴射泵的蒸汽壓力較高，且要求壓力穩(wěn)定。由于冷凍濃縮在低溫下進行，因此有較好的貯藏穩(wěn)定性。冷凍濃縮可避免芳香成分的損失。18一、判斷題使用水力噴射泵的真空蒸發(fā)系統(tǒng)一般不再專門設(shè)二次蒸汽18濃縮與食品加工濃縮是除去食品料液中部分水分的單元操作，在食品加工中有著重要的地位。例如鮮乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液（如咖啡、茶）、生物處理（酶解、發(fā)酵）分離液等均含有大量的水分，為便于運輸、貯存、后續(xù)加工以及方便使用等，往往需要進行濃縮。19濃縮與食品加工濃縮是除去食品料液中部分水分的單元19思考題液體食品物料可用哪些類型的設(shè)備濃縮？最常用的是哪些類型？真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備一般由幾部分構(gòu)成？各部分起什么作用？常有哪些具體型式？需回收溶液中的芳香成分，真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備的冷凝器應(yīng)采用什么型式？冷凍濃縮設(shè)備系統(tǒng)一般由哪些部分構(gòu)成？各部分起什么作用？常有哪些具體型式？20思考題液體食品物料可用哪些類型的設(shè)備濃縮？最常用的是哪些類型20本章小結(jié)食品料液可用蒸發(fā)、冷凍濃縮和膜濃縮等方式進行濃縮。目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設(shè)備是各種形式的真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備。真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要由蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等構(gòu)成。蒸發(fā)器的型式有夾套式、盤管式、外加熱式、長管式、板式和離心薄膜式等，其中，以長管式的升降膜蒸發(fā)器應(yīng)用最為普遍。冷凝器多采用高位或低位式混合式冷凝器。真空設(shè)備可采用濕式或干式機械真空泵、蒸汽噴射泵和水力噴射泵等。21本章小結(jié)食品料液可用蒸發(fā)、冷凍濃縮和膜濃縮等方式進行濃縮。目21本章小結(jié)先進的真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備多為多效式，并且常容預(yù)熱、殺菌、熱能回收、芳香成分回收、物料冷卻和CIP清洗等功能于一體。冷凍濃縮設(shè)備對于含熱敏性和揮發(fā)性成分料液的濃縮極為有利，通常由冷卻結(jié)晶器和冰晶溶液分離器兩大部分組成。結(jié)晶器有真空式、內(nèi)冷式和外冷式等，其中真空式結(jié)晶器容易造成料液中芳香成分的損失。外冷式結(jié)晶器一般為刮板式換熱器，它的夾套是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器。冰晶溶液分離器可為過濾器、壓榨機和洗滌塔等，壓榨機與洗滌塔結(jié)合可獲得較好的冰晶與溶液分離的效果。22本章小結(jié)先進的真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備多為多效式，并且常容預(yù)熱、殺菌22食品工業(yè)的濃縮設(shè)備食品濃縮可以采用真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備、冷凍濃縮設(shè)備和膜濃縮設(shè)備等。目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設(shè)備是真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備。冷凍濃縮設(shè)備對于含熱敏性和揮發(fā)性成分料液的濃縮有很大吸引力。膜濃縮設(shè)備本質(zhì)上是膜分離設(shè)備，本章不作介紹，可參見本書第四章內(nèi)容。23食品工業(yè)的濃縮設(shè)備食品濃縮可以采用真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備、冷凍濃縮23第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要由蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等構(gòu)成。具體形式較多，主要差異表現(xiàn)在蒸發(fā)器的形式和效數(shù)、二次蒸汽利用以及操作連續(xù)性等方面。真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點一、蒸發(fā)器二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備三、典型真空濃縮系統(tǒng)24第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要由蒸發(fā)器、冷凝器24真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點優(yōu)點：（1）在真空狀態(tài)下料液的沸點降低，加速了水分蒸發(fā)，避免了料液的高溫處理，適合于處理熱敏性物料。（2）熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽。（3）由于料液的沸點較低，使?jié)饪s設(shè)備的熱損失減少。（4）對料液起加熱殺菌作用，有利于食品的保藏。缺點：（1）須有抽真空系統(tǒng)，從而增加附屬機械設(shè)備及動力。（2）由于蒸發(fā)潛熱隨沸點降低而增大，所以熱能消耗大。25真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點優(yōu)點：2525一、蒸發(fā)器（一）夾套式蒸發(fā)器（二）盤管式蒸發(fā)器（三）外加熱式蒸發(fā)器（四）長管式蒸發(fā)器（五）刮板式蒸發(fā)器（六）板式蒸發(fā)器（七）離心薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)器是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主體，由加熱室與分離室兩部分構(gòu)成，食品料液在此受到加熱發(fā)生汽化，產(chǎn)生濃縮液和二次蒸汽。食品物料蒸發(fā)濃縮往往需要考慮其熱敏性、結(jié)垢性、發(fā)泡性、結(jié)晶性、黏滯性等特點，要求的濃縮程度也不一致，因此蒸發(fā)器有多種形式。蒸發(fā)器的分類26一、蒸發(fā)器（一）夾套式蒸發(fā)器蒸發(fā)器是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主體，26蒸發(fā)器的分類蒸發(fā)器按料液流程可分為循環(huán)式（有自然循環(huán)式與強制循環(huán)式之分）和單程式；按加熱器結(jié)構(gòu)可分為夾套式、盤管式、中央循環(huán)管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心外加熱式濃縮器等。27蒸發(fā)器的分類蒸發(fā)器按料液流程可分為循環(huán)式（有自然循環(huán)式27（一）夾套式蒸發(fā)器又稱為攪拌式真空濃縮鍋，屬于間歇式中小型食品濃縮設(shè)備。如圖8.1所示，主要由圓筒形夾套殼體、犁刀式攪拌器、汽液分離器等組成。被濃縮的料液投入鍋內(nèi)，通過供入夾套內(nèi)的蒸汽進行加熱，在攪拌器的強制性翻動下，料液形成對流而受到較為均勻的加熱，并釋放出二次蒸汽。二次蒸汽從上部抽出。夾套式蒸發(fā)器的特點28（一）夾套式蒸發(fā)器又稱為攪拌式真空濃縮鍋，屬于間歇式中小型食28夾套式蒸發(fā)器的特點這種蒸發(fā)器的加熱面積小，料液溫度不均衡，加熱時間長，料液通道寬，通過強制攪拌加強了加熱器表面料液的流動，減少了加熱死角，適宜于果醬、煉乳等高黏度料液的濃縮。29夾套式蒸發(fā)器的特點這種蒸發(fā)器的加熱面積小，料液溫度不均衡29（二）盤管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)工作過程特點30（二）盤管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)3030結(jié)構(gòu)如圖8.2所示，主要由盤管加熱器、蒸發(fā)室、泡沫捕集器、進出料閥及各種控制儀表所組成。鍋體為立式圓筒密閉結(jié)構(gòu)，上部空間為蒸發(fā)室，下部空間為加熱室。泡沫捕集器為離心式，安裝于濃縮鍋的上部外側(cè)。泡沫捕集器中心立管與真空系統(tǒng)連接。31結(jié)構(gòu)如圖8.2所示，主要由盤管加熱器、蒸發(fā)室、泡沫捕集器、31加熱室加熱室設(shè)有3~5組加熱盤管，分層排列，每盤1~3圈，各組盤管分別裝有可單獨操作的加熱蒸汽進口及冷凝水出口，進出口布置有兩種，如圖8.3所示。32加熱室加熱室設(shè)有3~5組加熱盤管，分層排列，每盤32工作過程工作時，料液沿鍋體切線方向通過進料管進入鍋內(nèi)。外層盤管間料液受熱后體積膨脹而上浮，盤管中部位的料液，因受熱相對較少，密度大，自然下降回流。從而形成了料液沿外層盤管間上升，又沿盤管中心下降回流的自然循環(huán)。蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽從濃縮鍋上部中央排出，二次蒸汽中夾帶的料液霧滴在捕集器的作用下被分離下降流回鍋中。當(dāng)濃縮鍋內(nèi)的物料濃度經(jīng)檢測達(dá)到要求時，即可停止加熱，打開鍋底出料閥出料。操作過程中，不得往露出液面的盤管內(nèi)通蒸汽，只有液料淹沒后才能通蒸汽。由于盤管結(jié)構(gòu)尺寸較大，加熱蒸汽壓力不宜過高，一般為0.7~1.0MPa。33工作過程工作時，料液沿鍋體切線方向通過進料管進入鍋內(nèi)。外層盤33盤管式蒸發(fā)器的特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、操作穩(wěn)定、易于控制；盤管為扁圓形截面，液料流動阻力小，通道大，適于黏度較高的液料；由于加熱管較短，管壁溫度均勻，冷凝水能及時排除，傳熱面利用率較高；便于根據(jù)料液的液面高度獨立控制各層盤管內(nèi)加熱蒸汽通斷及其壓力，以滿足生產(chǎn)或操作的需要。缺點：傳熱面積小，液料對流循環(huán)差，易結(jié)垢；料液受熱時間長，在一定程度上對產(chǎn)品質(zhì)量有影響。34盤管式蒸發(fā)器的特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、操作穩(wěn)定、易于控34（三）外加熱式蒸發(fā)器分類操作過程優(yōu)缺點用途35（三）外加熱式蒸發(fā)器分類3535分類外加熱式蒸發(fā)器的特征是加熱室和分離室分開。根據(jù)物料在加熱室與分離室間循環(huán)的方式，可分為強制循環(huán)式和自然循環(huán)式兩種。36分類外加熱式蒸發(fā)器的特征是加熱室和分離室分開。3636強制循環(huán)外蒸發(fā)器如圖8.4（1）所示，主要由列管式加熱器、分離室和循環(huán)泵等構(gòu)成。需要指出的是，這種蒸發(fā)器的加熱器，除了如圖中所示可水平安裝以外，還可以垂直安裝或傾斜安裝。37強制循環(huán)外蒸發(fā)器如圖8.4（1）所示，主要由列管式加熱器、37自然循環(huán)外蒸發(fā)器如圖8.4（2）所示。除無循環(huán)泵以外，基本構(gòu)成與強制循環(huán)式相同。但加熱室只能垂直安裝。38自然循環(huán)外蒸發(fā)器如圖8.4（2）所示。除無循環(huán)泵以外38操作過程兩種外加熱式蒸發(fā)器均可以連續(xù)方式操作，也可以間歇方式操作。連續(xù)操作時，最初的一段時間為非穩(wěn)定期，這時不出料，當(dāng)循環(huán)內(nèi)料液濃度達(dá)到預(yù)定濃度時，通過離心泵抽吸出料。圖8.4（2）所示的自然循環(huán)蒸發(fā)器，也可在濃縮液出口處加接管與出料離心泵相連。間歇操作時，最終出料的體積不得小于加熱室與分離室最少能循環(huán)的容積。39操作過程兩種外加熱式蒸發(fā)器均可以連續(xù)方式操作，也可以間歇方39優(yōu)缺點優(yōu)點：蒸發(fā)器的加熱室與分離室分開后，可調(diào)節(jié)兩者之間的距離和循環(huán)速度，使料液在加熱室中不沸騰，而恰在高出加熱管頂端處沸騰，加熱管不易被析出的晶體所堵塞；分離室獨立分開后，形式上可以做成離心分離式，從而有利于改善霧沫分離條件；此外，還可以由幾個加熱室合用一個分離室，提高了操作的靈活性；自然循環(huán)外加熱式蒸發(fā)器的循環(huán)速度較大，可達(dá)1.5m/s，而用泵強制循環(huán)的蒸發(fā)器，循環(huán)速度還要大；這種蒸發(fā)器的檢修、清洗也較方便。缺點：溶液反復(fù)循環(huán)，在設(shè)備中平均停留時間較長，對熱敏性物料不利。40優(yōu)缺點優(yōu)點：蒸發(fā)器的加熱室與分離室分開后，可調(diào)節(jié)兩者之間的距40用途這種蒸發(fā)器可用于對熱敏性和風(fēng)味成分保留要求不高的產(chǎn)品濃縮，如用于噴霧干燥前牛乳和蛋白水解液等的濃縮。41用途這種蒸發(fā)器可用于對熱敏性和風(fēng)味成分保留要求不高的產(chǎn)品濃縮41（四）長管式蒸發(fā)器對熱敏性成分保留有較嚴(yán)要求的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)采用單程式蒸發(fā)器，料液只通過其加熱室一次即達(dá)到需要的濃度。一般結(jié)構(gòu)特點與類型升膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器42（四）長管式蒸發(fā)器對熱敏性成分保留有較嚴(yán)要求的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)采用42一般結(jié)構(gòu)特點與類型長管式蒸發(fā)器一般采用內(nèi)徑25~50mm，長徑比為100~150的長管制成。由于長徑比大，單位體積料液的受熱面積較大，因而，料液進入加熱器后很快汽化而使?jié)饪s液呈膜狀在管內(nèi)移動，因此這種蒸發(fā)器也是典型的膜式蒸發(fā)器。長管式蒸發(fā)器可以分為升膜式、降膜式和升降膜式蒸發(fā)器(圖8.5)。43一般結(jié)構(gòu)特點與類型長管式蒸發(fā)器一般采用內(nèi)徑25~50mm，長434444441.升膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖8.5（1）所示。蒸汽由加熱器上部引入，而物料由下部進入，因此蒸汽與物料在加熱器內(nèi)呈逆流。由于從下面進料，所以為防止靜壓效應(yīng)引起的沸點升高，進入蒸發(fā)器的料液溫度應(yīng)控制在接近沸點。工作過程特點451.升膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖8.5（1）所示。4545工作過程預(yù)熱后接近沸點的料液從加熱室底部進入，自下而上流動。在加熱作用和減壓狀態(tài)下，部分料液迅速氣化，產(chǎn)生二次蒸汽，并以80~200m/s的速度帶動濃縮液沿管內(nèi)壁成膜狀上升。在加熱室頂部，達(dá)到所需濃度的濃縮液與二次蒸汽的混合物，以較高的速度進入分離室，在離心力作用下兩者產(chǎn)生分離，濃縮液從分離室底部排出，二次蒸汽則從頂部排出。46工作過程預(yù)熱后接近沸點的料液從加熱室底部進入，自46特點優(yōu)點：料液在加熱室內(nèi)停留時間很短，傳熱系數(shù)高，適用于熱敏性料液濃縮；高速二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤其適用于易起泡沫的料液。缺點：一次濃縮比不夠大，因此一般組成雙效或多效流程使用；由于薄膜料液的上升必須克服自身重力與管壁的摩擦阻力，故不適用于處理高黏度、易結(jié)垢或易結(jié)晶的溶液。47特點優(yōu)點：料液在加熱室內(nèi)停留時間很短，傳熱系數(shù)高，適用于熱敏47降膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖8.5（2）所示，其分離室位于加熱室的下方。加熱室項部有布膜器（又稱料液分布器），其作用是使料液在加熱管內(nèi)均勻成膜并阻止二次蒸汽上升。

工作過程特點48降膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖8.5（2）所示，其分離室位于加熱室的48料液布膜器這種蒸發(fā)器操作關(guān)鍵是使料液在加熱管內(nèi)均勻布膜。圖8.6為幾種常用的布膜器。圖中（1）的導(dǎo)流管是有螺旋形溝槽的圓柱體；（2）的導(dǎo)流管下端錐體端面向內(nèi)凹入，以免液體再向中央聚集；（3）是利用加熱管上端管口的齒縫來分流液體；（4）是靠管子上端的旋液器分流液體。49料液布膜器這種蒸發(fā)器操作關(guān)鍵是使料液在加熱管內(nèi)49工作過程液體在重力作用下經(jīng)料液分布器進入加熱管，然后沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動，由于單位體積料液的受熱面積大，所以料液很快沸騰汽化，又由于向下加速，克服的流動阻力比升膜式小，產(chǎn)生的二次蒸汽能以很高的速度帶動料液下降，所以傳熱效果好。汽液混合物進入蒸發(fā)分離室進行分離，二次蒸汽由分離室頂部排出，濃縮液則由底部抽出。降膜式的料液經(jīng)蒸發(fā)后，流下的液體基本達(dá)到需要的濃度。50工作過程液體在重力作用下經(jīng)料液分布器進入加熱管，50特點（1）加熱蒸汽與料液呈并流方式。（2）蒸發(fā)時間短，為單流型，適用于熱敏性料液濃縮。（3）不適于高黏度的料液濃縮。（4）大多以雙效或多效形式組成蒸發(fā)設(shè)備，以提高濃縮比。（5）不適用于處理易結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液。51特點（1）加熱蒸汽與料液呈并流方式。5151（五）刮板式蒸發(fā)器也稱刮板式薄膜蒸發(fā)器，是利用外加動力的膜式蒸發(fā)器。結(jié)構(gòu)特點52（五）刮板式蒸發(fā)器也稱刮板式薄膜蒸發(fā)器，是利用外加動力的膜式52結(jié)構(gòu)主體由刮板式加熱器（參見第七章內(nèi)容）與分離室構(gòu)成。分離室與加熱器制成一體，在加熱室與分離室的分界面處設(shè)濃縮料液引出口，二次蒸汽則自分離室引出。分離室也可加熱室分開，如右圖所示。濃縮液與二次蒸汽一起流入分離室，在此濃縮液從底部流出，而二次蒸汽則從左上側(cè)引出。根據(jù)刮板加熱器軸線的取向，這種加熱器有立式和臥式兩種類型，但以立式為多。53結(jié)構(gòu)主體由刮板式加熱器（參見第七章內(nèi)容）與分離室構(gòu)成。5353特點優(yōu)點：處理黏度高達(dá)50~100Pa?s的黏性料液時仍能保持較高的傳熱速率。故特別適用于濃縮糖含量高、蛋白含量高的物料，如雞蛋、蜂蜜和麥芽汁等料液。缺點：設(shè)備加工精度要求高，生產(chǎn)能力小。因而一般用于后道濃縮。54特點優(yōu)點：處理黏度高達(dá)50~100Pa?s的黏性料液時仍能保54（六）板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)降膜式板式蒸發(fā)器升膜式板式蒸發(fā)器升降膜式板式蒸發(fā)器

特點55（六）板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)5555565656結(jié)構(gòu)主要由板式加熱器與分離室組合而成。加熱器的總體結(jié)構(gòu)與組合方式與本書第七章介紹的板式換熱器的類似，但一般直接利用蒸汽或二次蒸汽進行加熱。根據(jù)料液與蒸汽在加熱板上的流動方向，板式蒸發(fā)器的加熱板有升膜式、降膜式兩種結(jié)構(gòu)。出于加熱蒸汽分布和產(chǎn)品分布均勻要求，它們的換熱板結(jié)構(gòu)與普通板式熱交換器的換熱板有所不同，主要是供產(chǎn)品進出和加熱介質(zhì)進出的開孔大小、數(shù)量、形狀位置不同。57結(jié)構(gòu)主要由板式加熱器與分離室組合而成。5757降膜式板式蒸發(fā)器構(gòu)成如圖8.9圖所示。加熱板全為降膜式。料液從加熱器左上側(cè)進入后分兩路均勻地分布在各加熱片上。料液流道兩側(cè)為加熱蒸汽室，也從加熱板上方進入，因此，與產(chǎn)品流向相同，為并流（情況與長管降膜式蒸發(fā)器類似）。濃縮液二次蒸汽混合物通過加熱器下方的通道出來，進入分離器后兩者分離，濃縮液從分離器下方引出，二次蒸汽則從上方引出。58降膜式板式蒸發(fā)器構(gòu)成如圖8.9圖所示。5858升膜式板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)與降膜式的類似，只是所用的加熱板全為升膜式，并且稀料液與加熱蒸汽的走向為逆流，情形與長管升膜式蒸發(fā)器的類似。濃縮液二次蒸汽混合物通過上方的通道從加熱器出來，進入分離器后兩者分離。59升膜式板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)與降膜式的類似，只是所用的加熱板全為升膜59升降膜式板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)較為特殊，分別由升膜板、降膜板和蒸汽板交替疊成。由蒸汽板、升膜板、蒸汽板、降膜板和蒸汽板構(gòu)成一個蒸發(fā)單元，一個加熱器的蒸發(fā)單元數(shù)根據(jù)產(chǎn)量而進行調(diào)整。這種蒸發(fā)器中，料液輸入口及濃縮液-二次蒸汽混合的輸出口均位于加熱器的下方。混合物從加熱器出來后在分離器分離成濃縮液和二次蒸汽。60升降膜式板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)較為特殊，分別由升膜板、降膜板和蒸汽板60特點傳熱系數(shù)高；物料停留時間短（數(shù)秒），適用于熱敏性物料；體積小，加熱面積可隨意調(diào)整，易清洗；因一次通過的濃縮比不高，因此常常構(gòu)成二效或三效式蒸發(fā)系統(tǒng)；密封墊圈易老化而泄漏，使用壓力有限。61特點傳熱系數(shù)高；6161（七）離心薄膜蒸發(fā)器離心薄膜蒸發(fā)器是一種利用錐形蒸發(fā)面高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使料液成膜及流動的高效蒸發(fā)設(shè)備。結(jié)構(gòu)工作過程特點62（七）離心薄膜蒸發(fā)器離心薄膜蒸發(fā)器是一種利用錐形蒸發(fā)面高速旋62結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)如圖8.10所示。真空殼體內(nèi)設(shè)置一高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓由錐形空心碟片疊裝而成。碟片間保持有一定加熱蒸發(fā)空間，空心夾層內(nèi)通加熱蒸汽，外圓徑向開有與外界連接的通孔，供加熱蒸汽進入和冷凝水離開。碟片的下外表面為工作面，故整機具有較大的工作面，外圈開有環(huán)形凹槽和軸向通孔，定向疊裝后形成濃縮液環(huán)形聚集區(qū)和連續(xù)的軸向通道。轉(zhuǎn)鼓上部為濃縮液聚集槽，插有濃縮液引出管。63結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)如圖8.10所示。6363工作過程料液經(jīng)真空殼體上的分配管穿過疊錐轉(zhuǎn)鼓的中心部，注入旋轉(zhuǎn)圓錐的下面。注入后很快展成厚0.1mm的液膜，在1s左右的時間內(nèi)沿加熱面流過。因液膜很薄，水分很快汽化。二次蒸汽通過疊錐中央逸出到機殼內(nèi)，然后排出。濃縮液則聚集于圓錐外緣內(nèi)側(cè)的一組圓環(huán)內(nèi)，經(jīng)豎向孔道引至疊錐上方的排料室，最后由固定于機殼上的排料管排出。蒸汽從下部進入，經(jīng)空心軸至疊錐外緣的汽室，然后流經(jīng)圓環(huán)上的小孔進入錐形元件之間的空間，蒸汽在圓錐表面冷凝，且一旦形成水滴，立即被離心力甩向外錐體排出，故不存在冷凝液膜，減小了傳熱熱阻，傳熱系數(shù)可達(dá)8000W/(m2

·K）。64工作過程料液經(jīng)真空殼體上的分配管穿過疊錐轉(zhuǎn)鼓的中心部，注入旋64特點結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、蒸發(fā)面積大、料液受熱時問很短、具有很強的蒸發(fā)能力，特別適合果汁和其它熱敏性液體食品的濃縮。由于料液呈極薄的膜狀流動，流動阻力大，而流動的推動力僅為離心力，故不適用于黏度大、易結(jié)晶、易結(jié)垢物料的濃縮。設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高，傳動系統(tǒng)的密封易泄漏，影響高真空。65特點結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、蒸發(fā)面積大、料液受熱時問很短、具有65二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備是蒸發(fā)器，但它必須與適當(dāng)?shù)母綄僭O(shè)備配合，才能在真空狀態(tài)下對料液進行正常的蒸發(fā)濃縮操作。真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備通常有進料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、蒸汽再壓縮泵等。蒸發(fā)器與這些輔助設(shè)備進行適當(dāng)?shù)呐浜希梢缘玫讲煌问降恼婵照舭l(fā)濃縮系統(tǒng)。（一）進料缸（二）泵（三）冷凝器（四）間接式換熱器66二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備是蒸66（一）進料缸進料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀料液通過進料管進入缸體。缸內(nèi)的液位由浮球閥控制維持相對穩(wěn)定。系統(tǒng)濃縮液的輸出一般裝有支路，當(dāng)濃度達(dá)不到要求時由此支路管回流到進料缸，重新與稀料液混合后再進行蒸發(fā)濃縮。另外當(dāng)濃縮操作結(jié)束后，進料缸通入清水后也可作為就地清洗的清水缸用。進料缸與蒸發(fā)器之間一般利用管路連接就可進料，前提是必須克服料液流動阻力，否則需加泵，例如對于升膜式蒸發(fā)器，系統(tǒng)的真空度不足使料液引入到蒸發(fā)器的頂部，因此必須由泵提供動力。加工過程簡單的生產(chǎn)線，尤其是產(chǎn)量不大的間歇式生產(chǎn)線，不一定設(shè)進料缸，可直接將前道工序的料罐作為進料缸用。67（一）進料缸進料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀料液通過進料管進入67（二）泵真空蒸發(fā)系統(tǒng)中所用的泵有以下三類：物料泵冷凝水排除泵真空泵68（二）泵真空蒸發(fā)系統(tǒng)中所用的泵有以下三類：6868物料泵真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，因此，連續(xù)蒸發(fā)操作時，濃縮液的出料一般要用泵抽吸完成。所用的泵可以用離心泵，但多用正位移泵。除了強制循環(huán)式蒸發(fā)器中的循環(huán)泵以外，多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，上一效蒸發(fā)器出來的濃縮液進入下一效蒸發(fā)器，一般也須用泵輸送。69物料泵真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，因此，連續(xù)蒸發(fā)操作時，濃69冷凝水排除泵此類泵用于排除負(fù)壓狀態(tài)加熱器中加熱蒸汽產(chǎn)生的冷凝水。當(dāng)蒸發(fā)器的加熱器與真空系統(tǒng)相連，進入加熱器的蒸汽（生蒸汽、二次蒸汽或兩者的混合物）均可通過適當(dāng)形式的調(diào)節(jié)控制，成為負(fù)壓狀態(tài)（負(fù)壓狀態(tài)的蒸汽對應(yīng)的溫度低于100℃）。此時加熱器的冷凝水也為負(fù)壓，必須通過離心泵抽吸才能排出加熱器。70冷凝水排除泵此類泵用于排除負(fù)壓狀態(tài)加熱器中加熱蒸汽產(chǎn)生的冷凝70真空泵真空泵為蒸發(fā)系統(tǒng)提供所需的真空度。通常采用的真空泵形式有復(fù)往式真空泵、水環(huán)式真空泵、蒸汽噴射泵和水力噴射泵等。除了水力噴射泵以外，其它形式的真空泵一般接在冷凝器后面。真空泵的另一個作用是排除系統(tǒng)中產(chǎn)生的不凝性氣體。系統(tǒng)的不凝性氣體主要來自二次蒸汽，直接式冷凝器用的冷卻水也夾帶不凝性氣體。因此，除了與冷凝器相連接以外，真空泵還與再利用二次蒸汽作加熱劑的加熱器相連。71真空泵真空泵為蒸發(fā)系統(tǒng)提供所需的真空度。7171（三）冷凝器作用:對系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，同時使其中的不凝結(jié)氣體分離，以減輕后面真空系統(tǒng)的負(fù)荷，維持系統(tǒng)所要求的真空度。冷凝器一般以水為冷卻介質(zhì)，對于以水為溶劑的料液，真空蒸發(fā)系統(tǒng)中多采用直接式（混合式）冷凝器。而對于需要回收芳香成分的料液，則需要采用間接式冷凝器。對于含有機溶劑的料液（如乙醇提取液），為了回收有機溶劑，也需要采用間接式冷凝器。無論是間接式還是直接式冷凝器，均有不凝性氣體排出口與真空泵相連。在真空度要求不高的蒸發(fā)系統(tǒng)中，可用水力噴射泵來對二次蒸汽進行冷凝，同時將系統(tǒng)的不凝性氣體抽走。72（三）冷凝器作用:對系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，同時使其中的72（四）間接式換熱器間接式熱交換器對稀料液進行殺菌或預(yù)熱，這種熱交換器可由生蒸汽也可以用二次蒸汽加熱。這些換熱器可以為單程列管式換熱器，單獨用生蒸汽加熱；或與蒸發(fā)器的列管式換熱器并聯(lián)，用相同的負(fù)壓蒸汽進行加熱；還可以盤管狀結(jié)構(gòu)通過蒸發(fā)器列管式加熱器的殼體。73（四）間接式換熱器間接式熱交換器對稀料液進行殺菌或預(yù)熱，這種73747474757575767676777777787878三、典型真空濃縮系統(tǒng)單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)順流式雙效真空降膜濃縮設(shè)備混流式三效降膜真空濃縮設(shè)備混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備79三、典型真空濃縮系統(tǒng)單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)7979單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成：以圖8.11所示的德國WIEGDN單效降膜式真空濃縮設(shè)備為例。該系統(tǒng)適用于牛乳的濃縮。它具有能量消耗少、操作穩(wěn)定、清洗方便等特點。系統(tǒng)特點工作過程80單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成：以圖8.11所示的德國W80818181系統(tǒng)特點主要由降膜式蒸發(fā)器、蒸汽噴射器（熱泵）、料液泵（離心泵和螺桿泵）、水泵、真空泵及貯液筒等組成。降膜式蒸發(fā)器所有加熱管束使用同一加熱蒸汽，但管束內(nèi)部分隔為加熱面積大小不同的兩部分，同時冷凝器設(shè)置于加熱器外側(cè)的夾套內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。系統(tǒng)中的熱泵用來將部分二次蒸汽壓縮后作為加熱蒸汽使用；同時，通過在進料缸內(nèi)引入冷凝水管道及在分離室內(nèi)設(shè)置夾套預(yù)熱裝置，對原料進行預(yù)熱，回收了冷凝水和二次蒸汽的殘留熱量，提高了能量利用效率。82系統(tǒng)特點主要由降膜式蒸發(fā)器、蒸汽噴射器（熱泵）、料液泵（離心82工作過程原料牛乳從貯料筒經(jīng)流量計進入分離器，利用二次蒸汽間接加熱，蒸發(fā)部分水分；然后由料液泵送至加熱器第一部分加熱管束頂部，經(jīng)分布器使其均勻地流入各加熱管內(nèi)，呈膜狀向下流動，同時受熱蒸發(fā)；經(jīng)第一部分加熱管束蒸發(fā)濃縮后的牛乳，由料液泵送入第二部分加熱管束進一步加熱蒸發(fā)，達(dá)到濃度后的濃縮牛乳由螺桿泵送出。經(jīng)分離器排出的二次蒸汽，一部分由蒸汽噴射器增壓后送入加熱器作為加熱蒸汽使用，另一部分進入位于加熱室外側(cè)夾套內(nèi)的冷凝器，在冷卻水盤管作用下冷凝成水，并與加熱器內(nèi)的冷凝水匯合在一起，由冷凝水泵送出。節(jié)流孔板a、b、c、d用于流量控制所需的在線流量檢測。83工作過程原料牛乳從貯料筒經(jīng)流量計進入分離器，利用二次蒸汽間接83順流式雙效真空降膜濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)組成工作過程適用性及特點84順流式雙效真空降膜濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)組成8484結(jié)構(gòu)組成某順流式雙效真空濃縮設(shè)備流程如圖8.12所示，它主要由一、二效蒸發(fā)器、熱泵、殺菌器、水力噴射器、預(yù)熱器、液料泵等構(gòu)成。一、二效蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)部除蒸發(fā)管束外，還設(shè)有預(yù)熱盤管。殺菌器為列管結(jié)構(gòu)。85結(jié)構(gòu)組成某順流式雙效真空濃縮設(shè)備流程如圖8.12所示，它85工作過程工作時，料液由泵從平衡槽抽出，通過由二效蒸發(fā)器二次蒸汽加熱的預(yù)熱器，然后依次經(jīng)二效、一效蒸發(fā)器內(nèi)的盤管進一步預(yù)熱。預(yù)熱后的料液在列管式殺菌殺菌（86~92℃），并在保持管內(nèi)保持24s；隨后相繼通過一效蒸發(fā)器（加熱溫度83~90℃，蒸發(fā)溫度70~75℃）、二效蒸發(fā)器（加熱溫度68~74℃，蒸發(fā)溫度48~52℃），最后由出料泵抽出。生蒸汽（500kPa）經(jīng)分汽包分別向殺菌器、一效蒸發(fā)器和熱壓泵供汽。一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，一部分通過熱壓泵作為一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，其余的被導(dǎo)入二效蒸發(fā)器作為加熱蒸汽。二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，先通過預(yù)熱器，在對料液進行預(yù)熱的同時受到冷凝，余下二次蒸汽與不凝性氣體一起由水力噴射器冷凝抽出。各處加熱蒸汽產(chǎn)生的冷凝水由泵抽出。貯槽內(nèi)的酸堿洗滌液用于設(shè)備的就地清洗。86工作過程工作時，料液由泵從平衡槽抽出，通過由二效蒸發(fā)器二次蒸86適用性及特點該設(shè)備適用于牛乳、果汁等熱敏性料液的濃縮，效果好，質(zhì)量高，蒸汽與冷卻水的消耗量較低，并配有就地清洗裝置，使用、操作方便。87適用性及特點該設(shè)備適用于牛乳、果汁等熱敏性料液的濃縮，效果好87888888混流式三效降膜真空濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)組成工作過程適用性及特點89混流式三效降膜真空濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)組成8989909090結(jié)構(gòu)組成如圖8.13所示，全套設(shè)備包括三個降膜式蒸發(fā)器、混合式冷凝器、料液平衡槽、熱壓泵、液料泵和水環(huán)式真空泵等，其中第二效蒸發(fā)器為組合蒸發(fā)器。91結(jié)構(gòu)組成如圖8.13所示，全套設(shè)備包括三個降膜式蒸發(fā)器、混91工作過程平衡槽內(nèi)（固形物含量12%）的料液由泵抽吸供料，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，先進入第一效蒸發(fā)器（蒸發(fā)溫度70℃），通過降膜受熱蒸發(fā)，進入第一效分離器分離出的初步濃縮料液，由循環(huán)液料泵送入第三效蒸發(fā)器（蒸發(fā)溫度57℃）。從第三效分離器出來的濃縮液由循環(huán)液料泵送入第二效蒸發(fā)器（蒸發(fā)溫度44℃），最后由出料泵從第二效分離器將濃縮液（固形物含量48%）抽吸排出，其中不合格產(chǎn)品送回平衡槽。生蒸汽首先被引入第一效蒸發(fā)器和與第一效蒸發(fā)器連通的預(yù)熱器；第一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，一部分通過（與生蒸汽混合的）熱壓泵增壓后作為第一效蒸發(fā)器和預(yù)熱器的加熱蒸汽使用：第二效分離器所產(chǎn)生的二次蒸汽，被引入第三效蒸發(fā)器作為熱源蒸汽；第三效分離器處的二次蒸汽導(dǎo)入冷凝器，經(jīng)與冷卻水混合冷凝后由冷凝水泵排出。各效產(chǎn)生的不凝氣體均進入冷凝器，由水環(huán)式真空泵抽出。92工作過程平衡槽內(nèi)（固形物含量12%）的料液由泵抽吸供料，經(jīng)預(yù)92適用性及特點該套設(shè)備適用于牛乳等熱敏性料液的濃縮，料液受熱時間短、蒸發(fā)溫度低、處理量大，蒸汽消耗量低。例如，處理鮮乳3600~4000kg/h，每蒸發(fā)1kg水僅需0.267kg生蒸汽，比單效蒸發(fā)節(jié)約生蒸汽76%，比雙效蒸發(fā)節(jié)約46％。93適用性及特點該套設(shè)備適用于牛乳等熱敏性料液的濃縮，料液受熱時93949494混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備圖8.14所示為一混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備流程，用于牛乳的殺菌與濃縮。牛乳首先經(jīng)預(yù)熱后進行殺菌，然后順序經(jīng)由第四效、第一效、第二效和第三效蒸發(fā)器進行濃縮。采用了多個蒸發(fā)器夾套內(nèi)的預(yù)熱器，并增設(shè)有閃蒸冷卻器用于牛乳殺菌后的降溫。二次蒸汽的冷凝采用效率較高的混合式冷凝器。95混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備圖8.14所示為一混流式四效降95第二節(jié)

冷凍濃縮設(shè)備一般情形基本原理冷凍濃縮的特點冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備一、冷卻結(jié)晶設(shè)備二、冰與濃縮液的分離設(shè)備三、冷凍濃縮設(shè)備的裝置系統(tǒng)96第二節(jié) 冷凍濃縮設(shè)備一般情形9696冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備冷凍濃縮主要包括料液冷卻結(jié)晶和冰晶與濃縮液分離兩步，因而冷凍濃縮設(shè)備主要也由冷卻結(jié)晶設(shè)備和冰晶懸浮液分離設(shè)備兩大部分組成。97冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備冷凍濃縮主要包括料液冷卻結(jié)晶和冰晶與濃縮液分97冷凍濃縮的一般情形冷凍濃縮是使溶液中的一部分水以冰的形式析出，并將其從液相中分離出去，從而使溶液濃縮的方法。冷凍濃縮特別有利于熱敏性食品的濃縮，具有以下優(yōu)點：低溫操作、氣液界面小、微生物增殖少、溶質(zhì)劣化及揮發(fā)性芳香成分損失可控制在極低的水平等。濃縮的制品或直接作為成品，或作為冷凍干燥過程中的半成品使用。98冷凍濃縮的一般情形冷凍濃縮是使溶液中的一部分水以冰的形式析出98冷凍濃縮的基本原理水溶液均有如圖8.15所示的平衡關(guān)系（凍結(jié)曲線）。利用冰與水溶液之間的固-液相平衡原理，使低于低共熔點濃度的溶液冷卻，其結(jié)果表現(xiàn)為溶劑（水）呈晶體（冰晶）析出；將冰晶與母液分離后，即得到增濃的溶液。99冷凍濃縮的基本原理水溶液均有如圖8.15所示的平衡關(guān)系99冷凍濃縮的特點優(yōu)點：由于是在低溫下對溶液的濃縮，因而，對熱敏性物料，尤其是食品物料的濃縮非常有利；冷凍濃縮中溶劑水的排除不是通過加熱蒸發(fā)，而是依靠從溶液到冰晶的相際傳遞，因此，可避免低沸點的芳香物質(zhì)成分因揮發(fā)造成的損失。缺點：濃縮比較低，物料最終濃度不超過其低共熔濃度；晶液的分離技術(shù)要求高，且溶液的黏度越大，分離越困難，冰晶的夾帶損失也越大；成品中的微生物活性未能受到抑制，加工后仍需采用加熱等后處理或需要冷凍貯藏；生產(chǎn)成本較高。100冷凍濃縮的特點優(yōu)點：由于是在低溫下對溶液的濃縮，因而，對熱敏100一、冷卻結(jié)晶設(shè)備冷凍濃縮中的冷卻結(jié)晶設(shè)備實現(xiàn)兩個功能：冷卻除去結(jié)晶熱和進行結(jié)晶。根據(jù)冷卻方法可分為直接冷卻式結(jié)晶器和間接冷卻式結(jié)晶器，間接式又可分為內(nèi)冷式結(jié)晶器與外冷式結(jié)晶器。（一）直接冷卻式真空結(jié)晶器（二）內(nèi)冷式結(jié)晶器（三）外冷式結(jié)晶器101一、冷卻結(jié)晶設(shè)備冷凍濃縮中的冷卻結(jié)晶設(shè)備實現(xiàn)兩個功能：冷卻除101（一）直接冷卻式真空結(jié)晶器直接冷卻式結(jié)晶是指結(jié)晶熱直接由溶液中發(fā)生汽化相變?yōu)榱硪徊糠治镔|(zhì)帶走的結(jié)晶方法。發(fā)生汽化的物質(zhì)可以是水，也可以是制冷劑。部分水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器

直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點應(yīng)用舉例102（一）直接冷卻式真空結(jié)晶器直接冷卻式結(jié)晶是指結(jié)晶熱直接由溶液102部分水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器工作原理：真空狀態(tài)下部分水分從溶液中吸收熱量發(fā)生汽化，而溶液中另一部分水則因熱量的除去而結(jié)晶成冰。這種部分水汽化，部分水結(jié)冰的過程基本可使體系的溫度保持穩(wěn)定。例如，在絕對壓力267Pa直接冷卻式結(jié)晶器中，溶液所對應(yīng)的沸騰約為-3℃，此時每蒸發(fā)掉1kg水需要吸收的蒸發(fā)潛熱可使7.14kg的水結(jié)晶成冰。直接冷卻比間接冷卻有兩大明顯的優(yōu)點。首先，它省掉了冷卻面，不用昂貴的刮板式換熱器。其次，如果能將低壓力二次蒸汽再壓縮提高其絕對壓力，并利用分離到的冰晶對此壓縮后的二次蒸汽進行冷凝，還可進一步降低能耗。103部分水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器工作原理：真空狀態(tài)下部分水分從溶液中吸103直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點設(shè)備費和能耗相對較低。由于減壓蒸發(fā)時，芳香物也損失了，以致濃縮液質(zhì)量較差。對于多數(shù)果汁，如果能用吸收器吸收芳香物，就能減少芳香物的損失。104直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點設(shè)備費和能耗相對較低。104104應(yīng)用舉例圖8.16為一種具有芳香物回收的真空結(jié)晶裝置。料液進入真空結(jié)晶器后，在267Pa絕對壓強下部分蒸發(fā)，部分水分成為冰晶。從結(jié)晶器出來的冰晶懸浮液經(jīng)分離器分離后，冰晶排出，濃縮液從頂部進入吸收器。而從真空結(jié)晶器出來的帶芳香物的蒸汽先經(jīng)冷凝器除去水分后，從底部進入吸收器。在吸收器內(nèi)，濃縮液與芳香物的惰性氣體逆流流動，芳香物被濃縮液吸收，然后惰性氣體由吸收器頂部排出，而吸收了芳香物的濃縮液從吸收器底部排出。105應(yīng)用舉例圖8.16為一種具有芳香物回收的真空結(jié)晶裝置。10105（二）內(nèi)冷式結(jié)晶器這類結(jié)晶器有兩種：產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器

106（二）內(nèi)冷式結(jié)晶器這類結(jié)晶器有兩種：106106產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器這種結(jié)晶器中，沒有攪拌的液體與冷卻壁面相接觸，直至水分幾乎完全固化，所以在原理上它屬于層狀凍結(jié)。凍結(jié)的晶體成片狀或“雪”狀，然后用機械方法除去。在這種結(jié)晶器中，即使非常稀的溶液也能一步濃縮至40％濃度的濃縮液，甚至還可能更高。但是由于冰晶非常薄，濃縮液與冰晶的分離比較困難。107產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器這種結(jié)晶器中，沒有攪拌的液體與107產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器這種結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送懸浮液，在冷凍濃縮中多數(shù)結(jié)晶器屬于這種。典型的設(shè)備中，晶體懸浮液在冷卻結(jié)晶器中僅停留幾分鐘。由于停留時間短，故晶體非常?。?lt;50μm）。刮板式換熱器是典型的產(chǎn)生可泵送冰晶懸浮液的結(jié)晶器。108產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器這種結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送懸浮液，在冷凍濃縮108（三）外冷式結(jié)晶器外冷式結(jié)晶器有三種主要型式:型式一型式二型式三109（三）外冷式結(jié)晶器外冷式結(jié)晶器有三種主要型式:109109型式一先使料液過冷，過冷度高達(dá)-6℃。過冷的無晶體料液在結(jié)晶器中釋放出“冷量”。為了減少冷卻器中的晶核形成和結(jié)晶器中的意外事件，避免可能導(dǎo)致流體流動的堵塞，與料液相接觸的冷卻器壁面必須拋光或涂以憎水塑料。這種結(jié)晶器內(nèi)的局部過冷實際上可得到抑制。對30％的葡萄糖溶液，在結(jié)晶器中平均停留時間僅0.5h時，即可獲得大約0.2mm粒度的晶體。從結(jié)晶器出來的液體可由泵再循環(huán)至換熱器，而晶體則借助泵吸入管路中的過濾器而被截留于結(jié)晶器中。110型式一先使料液過冷，過冷度高達(dá)-6℃。過冷的無晶體料液在結(jié)110型式二特征是整個懸浮液在結(jié)晶器與換熱器之間不斷循環(huán)。晶體在換熱器內(nèi)的停留時間比在結(jié)晶器內(nèi)的停留時間短，所以晶體的成長主要在結(jié)晶器內(nèi)。111型式二特征是整個懸浮液在結(jié)晶器與換熱器之間不斷循環(huán)。晶體在換111型式三如圖8.17所示。料液先在外部換熱器中產(chǎn)生亞臨界晶體。部分無晶體液體從結(jié)晶器到換熱器間再循環(huán)。刮板式換熱器的熱通量很高，這導(dǎo)致強烈的晶核形成。在換熱器中晶體的停留時間只有幾秒鐘，所以產(chǎn)生的晶體特別小。當(dāng)其連續(xù)地進入結(jié)晶器后，在此停留時間至少0.5h。由于在結(jié)晶器中停留時間相對較長，其主體過冷度很小，約-0.02℃。進入結(jié)晶器的料液中的小晶體在這樣的環(huán)境下呈亞臨界結(jié)晶狀態(tài)，與含有大晶體的懸浮液混合時即被溶化。料液中小晶體的溶化熱來自于大晶體的生長。提高換熱器晶核形成速率可使結(jié)晶器內(nèi)晶體平均直徑增大。112型式三如圖8.17所示。料液先在外部換熱器中產(chǎn)生亞臨界晶體112二、冰與濃縮液的分離設(shè)備用于冷凍濃縮的冰與濃縮液的分離設(shè)備有壓榨機、過濾式離心機、洗滌塔，以及這些設(shè)備組合形式等。（一）壓榨機（二）離心機（三）洗滌塔（四）壓榨機與洗滌塔的組合113二、冰與濃縮液的分離設(shè)備用于冷凍濃縮的冰與濃縮液的分離113（一）壓榨機常用液壓活塞式壓榨機和螺旋式壓榨機。采用壓榨機分離，可溶性固體的損失量取決于已壓縮冰餅中夾帶的濃液量。冰餅中的夾帶量與壓榨機采用的壓力有關(guān)，例如在1MPa壓力下，每千克冰中大致留附0.65kg液體,而在10MPa壓力下并且壓縮時間較長時，則每千克冰中留附量可減少至0.1kg。由于壓榨法導(dǎo)致較多的可溶性固體損失，所以這種分離方法只用于作前期分離，為冰與溶液的最后完全分離提供冰含量較高的漿料。114（一）壓榨機常用液壓活塞式壓榨機和螺旋式壓榨機。114114（二）離心機冷凍濃縮中使用的離心機是過濾式離心機。分離時的溶質(zhì)損失取決于晶體大小和液體黏度。離心機分離的缺點是當(dāng)液體從濾餅中流出時，芳香物質(zhì)將受到損失，這是液體與大量空氣密切接觸所致。115（二）離心機冷凍濃縮中使用的離心機是過濾式離心機。115115（三）洗滌塔洗滌塔有較好的冰與濃縮液的分離效果，濃縮液不會被稀釋，且洗滌塔完全密封，無頂部空間，從而避免了芳香物的損失。從洗滌塔出來的濃縮液用純水復(fù)原時，在分析上和外觀、味感、芳香物質(zhì)等方面與未濃縮過的原液幾乎沒有什么區(qū)別。洗滌分離原理洗滌塔形式116（三）洗滌塔洗滌塔有較好的冰與濃縮液的分離效果，濃縮液不會被116洗滌分離原理基本原理：利用冰晶融化水排代晶體間夾帶的濃縮液。連續(xù)式洗滌塔的工作原理如圖8.18，從結(jié)晶器來的晶體漿料從塔底進入，因冰晶密度比濃縮液小，故冰晶逐漸上浮到塔頂，而濃縮液則從塔底經(jīng)過濾器排出。塔頂設(shè)有融冰器（加熱器），使部分冰晶融化成水。融化的水大部分排到洗滌塔外，小部分向下返回，與上浮冰晶逆流接觸，洗去冰晶表面的濃縮液。沿塔高方向冰晶夾帶的溶質(zhì)濃度逐漸降低，冰晶隨浮隨洗，夾帶的溶質(zhì)越來越少。當(dāng)向下流動的洗滌水量占融化水量的比率提高時，其洗滌效果明顯提高。洗滌水水沿塔高濃度融冰器晶體漿料濃縮液圖8.18連續(xù)式洗滌塔的工作原理117洗滌分離原理基本原理：利用冰晶融化水排代晶體間夾帶的濃縮液。117洗滌塔形式按塔中冰晶沿塔移動的推動力不同，洗滌塔可分以下三種：浮床式螺旋式活塞式118洗滌塔形式按塔中冰晶沿塔移動的推動力不同，洗滌塔可分以118浮床式這種洗滌塔中，冰晶與液體作逆向運動，其推動力是晶體和液體兩相的密度差。