1、第八章 濃縮設備 濃縮：從溶液中除去部分溶劑的單元操作。由于食品中的溶濃縮：從溶液中除去部分溶劑的單元操作。由于食品中的溶劑主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工業中的濃縮一劑主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工業中的濃縮一般指蒸發。般指蒸發。 真空濃縮：是指在負壓條件下，以較低溫度濃縮。有以下特真空濃縮：是指在負壓條件下，以較低溫度濃縮。有以下特點：點： (1) 料液沸點低，濃縮速度大。料液沸點低，濃縮速度大。 (2) 可利用低壓蒸汽作為熱源可利用低壓蒸汽作為熱源(多效時多效時)。 (3) 不損害食品的營養成分。不損害食品的營養成分。 (4) 設備熱耗減少。設備熱耗減少。 (5) 增加真空

2、系統，投資大，功力消耗大。增加真空系統，投資大，功力消耗大。 (6) 沸點降低，蒸發潛熱增大。沸點降低，蒸發潛熱增大。第一節第一節 濃縮概述濃縮概述 一、濃縮的目的 1. 除去水分，減少包裝、運輸費用 2. 提高濃度，增加貯藏性能 3. 干燥的預處理 4. 結晶的預處理第一節第一節 濃縮概述濃縮概述 二二、分類、分類 1. 按操作方式分：按操作方式分： 常壓常壓 真空真空 閃蒸閃蒸 2. 按二次蒸汽的利用分：按二次蒸汽的利用分： 單效濃縮裝置單效濃縮裝置 多效濃縮裝置多效濃縮裝置 帶有熱泵的濃縮裝置帶有熱泵的濃縮裝置 3. 按料液流程分：按料液流程分： 循環式：自然與強制循環。循環式：自然與強

3、制循環。 單程式：單程式： 4. 按加熱器結構分：按加熱器結構分： 盤管式濃縮器盤管式濃縮器 中央循環管式濃縮器中央循環管式濃縮器 升膜式濃縮器升膜式濃縮器- 降膜式濃縮器降膜式濃縮器- 片式濃縮器片式濃縮器- 刮板式濃縮器刮板式濃縮器- 外加熱式濃縮器。外加熱式濃縮器。夾套式蒸發器中小型濃縮設備。中小型濃縮設備。由圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成。由圓筒形夾套殼體、攪拌器、除沫器等組成。液料置入鍋內，通過蒸汽加熱，并加攪拌，使液料置入鍋內，通過蒸汽加熱，并加攪拌，使水分在低壓條件下蒸發。二次蒸汽從頂部排除。水分在低壓條件下蒸發。二次蒸汽從頂部排除。主要技術參數主要技術參數蒸發量蒸發量 3

4、00Lh，蒸汽耗用量蒸汽耗用量 340kgh，蒸汽壓力蒸汽壓力196kPa，真空度真空度 82988.0kPa。適于果醬、蜜餞、糖漿、乳品、豆漿晶、食用適于果醬、蜜餞、糖漿、乳品、豆漿晶、食用膠始粘度料液的濃縮。膠始粘度料液的濃縮。一、標準式蒸發器又稱中央循環管式濃縮鍋。又稱中央循環管式濃縮鍋。下部為加熱室，上部為分離室。下部為加熱室，上部為分離室。加熱室內裝有加熱管束和中央循加熱室內裝有加熱管束和中央循環管。中央循環管的截面積較大，環管。中央循環管的截面積較大，一般為加熱管束總面積的一般為加熱管束總面積的40以以上。上。工作時料液在管內流動，加熱蒸工作時料液在管內流動，加熱蒸汽在管束之間流動

5、，由于中央循汽在管束之間流動，由于中央循環管與加熱管中的料液受熱程度環管與加熱管中的料液受熱程度不同，產生密度差，使液料經加不同，產生密度差，使液料經加熱管而沸騰上升，然后在分離室熱管而沸騰上升，然后在分離室內進行汽液分離。內進行汽液分離。二次蒸汽由頂部排出。料液經中二次蒸汽由頂部排出。料液經中央循環管下降、回流，形成自然央循環管下降、回流，形成自然循環。濃縮后的制品由底部卸出。循環。濃縮后的制品由底部卸出。目前這類蒸發器糖廠應用廣泛。目前這類蒸發器糖廠應用廣泛。圖圖82 中央循環管蒸發器中央循環管蒸發器A-加熱蒸汽加熱蒸汽 B-料液料液 C-二次蒸汽二次蒸汽 D-冷凝水冷凝水 E-完成液完成

6、液1-中央循環管中央循環管 2-蒸發室蒸發室 3-除沫器除沫器 4-外殼外殼 5-換熱管換熱管加熱室斷面加熱室斷面圖圖83 加熱室斷面圖加熱室斷面圖A-加熱蒸汽加熱蒸汽 1-加熱蒸汽通道加熱蒸汽通道2-料液上升通道料液上升通道 3-料液下降通道料液下降通道二、盤管式蒸發器亦稱盤管式濃縮鍋，由上下鍋體、加熱盤亦稱盤管式濃縮鍋，由上下鍋體、加熱盤管、汽液分離器等組成。管、汽液分離器等組成。在鍋體內裝有四個加熱盤管，分層排列，在鍋體內裝有四個加熱盤管，分層排列，管內通入蒸汽，對管間的料液進行加熱，管內通入蒸汽，對管間的料液進行加熱，使之沸騰蒸發。使之沸騰蒸發。料液分批入鍋內進行濃縮。二次蒸汽由上料液

7、分批入鍋內進行濃縮。二次蒸汽由上部排入汽液分離室，成品由鍋底卸出。部排入汽液分離室，成品由鍋底卸出。二次蒸汽進入分離室后，因離心力作用，二次蒸汽進入分離室后，因離心力作用，使夾帶的液滴與不凝氣體分離，氣體排出，使夾帶的液滴與不凝氣體分離，氣體排出，被分離后的料液經回流管回被分離后的料液經回流管回入蒸發鍋內再蒸發鍋內再進行蒸發。進行蒸發。圖圖84 盤管式蒸發器盤管式蒸發器A-加熱蒸汽加熱蒸汽 B-冷凝水冷凝水 C-完成液完成液 D-二次蒸汽冷凝水二次蒸汽冷凝水 E-不凝氣體不凝氣體 F-冷卻水進入端冷卻水進入端 G-冷卻水排出端冷卻水排出端1-蒸發室蒸發室 2-氣液分離器氣液分離器 3-回液管回

8、液管 4-觀測口觀測口 5-列管式冷凝器列管式冷凝器 6-加熱蒸加熱蒸汽分配器汽分配器 7-加熱盤管加熱盤管 8-水泵水泵 9-真空泵真空泵 10-料液泵料液泵三、外加熱式蒸發器圖圖85 外加熱式自然循環蒸發器外加熱式自然循環蒸發器A-加熱蒸汽加熱蒸汽 B-冷凝水冷凝水 C-料液料液 D-完成液完成液 E-二次蒸汽二次蒸汽1-蒸發室蒸發室 2-回流管回流管 3-濾網濾網 4-分離器分離器特征特征：加熱室加熱室、分離室分開。分離室分開。有有 強制循環式強制循環式、自然循環式。自然循環式。由由 加熱器、分離器加熱器、分離器、循環管組成。循環管組成。加熱器有：加熱器有：列管式列管式、板式板式。強制循

9、環式蒸發器強制循環式蒸發器主要由列管式加熱器、分離室和料液循環主要由列管式加熱器、分離室和料液循環泵組成。泵組成。料液經循環泵，進入加熱器的列管內，被料液經循環泵，進入加熱器的列管內，被管間的蒸汽加熱，然后在分離室內進行汽管間的蒸汽加熱，然后在分離室內進行汽液分離；液分離；二然汽自室頂排出，被濃縮的溶液由分離二然汽自室頂排出，被濃縮的溶液由分離室底部再進入循環泵進口，使溶液繼續強室底部再進入循環泵進口，使溶液繼續強制循環蒸發；制循環蒸發；該蒸發器是分批作業，它的優點是料液在該蒸發器是分批作業，它的優點是料液在加熱管內的流速大，達加熱管內的流速大，達34m/s，停留時間，停留時間較短，傳熱系數較

10、高，可防止料液結垢；較短，傳熱系數較高，可防止料液結垢；當加熱蒸汽與料液之間的溫差較 小 時當加熱蒸汽與料液之間的溫差較 小 時（35）。）。 仍可進行操作。缺點是動力消仍可進行操作。缺點是動力消耗大耗大外加熱板式強制循環蒸發器圖圖86 外加熱板式強制循環蒸發器外加熱板式強制循環蒸發器A-加熱蒸汽加熱蒸汽 B-冷凝水冷凝水 C-料液料液 D-完成液完成液 E-二次蒸汽二次蒸汽冷凝水冷凝水 F-不凝氣體不凝氣體 G-冷卻水進口冷卻水進口 H-冷卻水出口冷卻水出口 1-板式換熱器板式換熱器 2-料泵料泵 3-貯料罐貯料罐 4-成品泵成品泵 5-分離器分離器 6-冷凝水泵冷凝水泵 7-水環式真空泵水

11、環式真空泵 8-冷凝器冷凝器 板式蒸發器板式蒸發器 優點是料液經過傳熱面的時間很短，僅優點是料液經過傳熱面的時間很短，僅2s，液流分布均勻，液流分布均勻，不易結不易結 垢。傳熱系數高，可達垢。傳熱系數高，可達10.4516.72MJ/ M2h。 料液強制循環，可處理高粘度的料液。結構緊湊，節省加熱料液強制循環，可處理高粘度的料液。結構緊湊，節省加熱蒸汽耗量，拆卸清洗方便，可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖蒸汽耗量，拆卸清洗方便，可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖汁，低鹽醬油等多種食品的濃縮。汁，低鹽醬油等多種食品的濃縮。四四、升膜式蒸發器、升膜式蒸發器由加熱室、分離室和循環管等組成。由加熱室、分離室和循環

12、管等組成。料液自加熱室底部進入加熱管內。加熱蒸汽料液自加熱室底部進入加熱管內。加熱蒸汽在管束間流過，料液在加熱管中部開始沸騰在管束間流過，料液在加熱管中部開始沸騰迅速汽化。在加熱管上部產生的二次蒸汽并迅速汽化。在加熱管上部產生的二次蒸汽并快速上升，流速可達快速上升，流速可達100l60m/s。料液在二。料液在二次蒸汽和抽真空的作用下，沿管內壁成膜狀次蒸汽和抽真空的作用下，沿管內壁成膜狀上升，并不斷被加熱蒸發。上升，并不斷被加熱蒸發。有循環型、非循環型有循環型、非循環型這種蒸發器的優點是占地面積小，傳熱效率這種蒸發器的優點是占地面積小，傳熱效率較高，料液受熱時間短，在加熱管內停留較高，料液受熱時

13、間短，在加熱管內停留1020s。適于濃縮熱敏、易起泡和粘度低的。適于濃縮熱敏、易起泡和粘度低的液料。缺點是一次濃縮比不大，進料量需要液料。缺點是一次濃縮比不大，進料量需要很好控制、進料過多不易成膜，過少則易斷很好控制、進料過多不易成膜，過少則易斷膜干壁影響產品質量。膜干壁影響產品質量。圖圖87升膜式蒸發器升膜式蒸發器A-加熱蒸汽加熱蒸汽 B-完成液完成液 C-料液料液 D-冷凝水冷凝水 E-二次蒸汽二次蒸汽1-換熱管換熱管 2-氣液管氣液管 3-分離器分離器五、降膜式蒸發器由加熱管束、分離器等組成。由加熱管束、分離器等組成。料液自上部分配到加熱管束內，成膜狀流下，料液自上部分配到加熱管束內，成

14、膜狀流下，加熱蒸汽在管束外流過，完成換熱后料液進入加熱蒸汽在管束外流過，完成換熱后料液進入汽液分離器分離。汽液分離器分離。這種蒸發器的特點：這種蒸發器的特點：由重力作用降膜，能蒸發粘度較大的料液，由重力作用降膜，能蒸發粘度較大的料液，受熱時間短，適于熱敏性強的物料；受熱時間短，適于熱敏性強的物料；料液的沸點均勻，有效溫差較大，傳熱效果料液的沸點均勻，有效溫差較大，傳熱效果好，節約蒸汽。好，節約蒸汽。由于蒸發管較長，液料沸騰時所生成的泡沫由于蒸發管較長，液料沸騰時所生成的泡沫易在管壁上受熱破裂，因此適于蒸發易生泡沫易在管壁上受熱破裂，因此適于蒸發易生泡沫的物料；的物料；清洗方便；清洗方便；適用于

15、濃度較大，不易結晶、結垢的物料。適用于濃度較大，不易結晶、結垢的物料。 目前這類設備在乳品、果汁等食品工業中應目前這類設備在乳品、果汁等食品工業中應用最廣。用最廣。六、刮板式蒸發器 有立式、臥式兩類。 由加層圓筒、旋轉刮板器、料液分配盤與驅動裝置等組成。 加熱時間為23s。加熱區域可分成幾段，采用不同壓力的蒸汽。 一般直徑為300500mm，刮板與加熱筒內壁的最小間隙為（1.5士0.3）mm。刮板的轉速為 300 800rpm。 這種蒸發器的特點是傳熱系數高，適于高粘度（最高達100Pa.s）的料液或含有懸浮顆粒的料液。九、離心式蒸發器 特點是結構緊湊，傳熱效率高，特點是結構緊湊，傳熱效率高，

16、蒸發強度高于其他常用的蒸發蒸發強度高于其他常用的蒸發器，器， 料液在器內停留時間極短，約料液在器內停留時間極短，約1s1s， 制品品質優良，能較好保持原制品品質優良，能較好保持原有色、香、昧和營養成分。有色、香、昧和營養成分。 適于熱敏性物料，是一種新型、適于熱敏性物料，是一種新型、高效的濃縮設備。高效的濃縮設備。 但對粘度大、易結晶的料液不但對粘度大、易結晶的料液不適用，其結構較復雜，造價高。適用，其結構較復雜，造價高。第第三三節節 真空濃縮的附屬裝置真空濃縮的附屬裝置真空濃縮設備的附屬裝置主要包括：捕集器、真空濃縮設備的附屬裝置主要包括：捕集器、冷凝器、蒸汽噴射器和真空裝置等。冷凝器、蒸汽

17、噴射器和真空裝置等。 一、捕集器一、捕集器功能：防止蒸發過程形成的細微液滴被二次功能：防止蒸發過程形成的細微液滴被二次蒸汽帶出，減少原料損失，同時防止污染。蒸汽帶出，減少原料損失，同時防止污染。（一）慣性捕集器（一）慣性捕集器 它是在二次蒸汽流的通它是在二次蒸汽流的通道上設置若干擋板，為了提高分離效果，一道上設置若干擋板，為了提高分離效果，一般捕集器的直徑比二次熱汽入口直徑大般捕集器的直徑比二次熱汽入口直徑大2.52.53 3倍。倍。（二）離心型捕集器（二）離心型捕集器 形狀與旋風分離器相形狀與旋風分離器相似，液滴在離心力的作用下被甩到殼壁，并似，液滴在離心力的作用下被甩到殼壁，并沿壁流回蒸發

18、分離室內。二次蒸汽由頂部排沿壁流回蒸發分離室內。二次蒸汽由頂部排出。出。 在蒸汽流速較大時，分離效果較好，但在蒸汽流速較大時，分離效果較好，但阻力亦較大。阻力亦較大。二、冷凝器功能：將二次蒸汽冷凝，并將其功能：將二次蒸汽冷凝，并將其中的不凝氣體分離，以減輕真空中的不凝氣體分離，以減輕真空系統容積負荷。系統容積負荷。（一）間接式冷凝器（一）間接式冷凝器 亦稱表面亦稱表面式冷凝器，這種冷凝器是利用金式冷凝器，這種冷凝器是利用金屬傳熱冷凝，二次蒸汽不接觸冷屬傳熱冷凝，二次蒸汽不接觸冷卻水，有列管式、板式等。卻水，有列管式、板式等。特點是冷凝液可以回收利用，但特點是冷凝液可以回收利用，但傳熱效率低，使

19、用較少。傳熱效率低，使用較少。（二）直接式冷凝器（二）直接式冷凝器 亦稱混合亦稱混合式冷凝器。分為逆流式和噴射式式冷凝器。分為逆流式和噴射式兩種。兩種。這種冷凝器利用二次蒸汽與冷卻這種冷凝器利用二次蒸汽與冷卻水直接接觸冷凝。水直接接觸冷凝。 1逆流式冷凝器逆流式冷凝器 塔式冷凝器塔式冷凝器（a）噴淋塔式）噴淋塔式 （b）填料塔式）填料塔式 （c）板塔式）板塔式圖圖813 幾種塔式冷凝器示意圖幾種塔式冷凝器示意圖A-二次蒸汽二次蒸汽 B-冷凝水冷凝水 C-回水回水 D-不凝氣體不凝氣體1-噴頭噴頭 2-填料層填料層 3-孔板孔板二、冷凝器 2、噴射式冷凝器：利用噴射泵的原理，用高速水流抽、噴射式

20、冷凝器：利用噴射泵的原理，用高速水流抽出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空雙重作用。出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空雙重作用。 1、組成：由噴嘴，吸氣室，混合室，擴散室等組成、組成：由噴嘴，吸氣室，混合室，擴散室等組成 2、優缺點：、優缺點： (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配 真空裝置。真空裝置。 (2)結構簡單，造價低廉，冷凝器自身沒有結構簡單，造價低廉，冷凝器自身沒有 機械運轉部分不需經常檢修。機械運轉部分不需經常檢修。 (3)適用于抽吸腐蝕性氣體。適用于抽吸腐蝕性氣體。 (4)安裝高度低，與濃縮鍋的二次蒸汽排出安裝高度低，與濃縮鍋的二次蒸汽排出 管水平方向可

21、直接相連。管水平方向可直接相連。 (5)整個裝置的功率消耗較小。整個裝置的功率消耗較小。 (6)不能獲得較高的真空度，并隨水溫而變。不能獲得較高的真空度，并隨水溫而變。2噴射式冷凝器 噴射式冷凝器的安裝要求： 從水泵至噴射器冷卻水入口的管路，應盡量減少管件和彎頭，使阻力損失減小； 排水管要求垂直，如必須曲折時，折角不大于45, 轉折不多于兩次； 各接口要求嚴密，避免泄漏； 連接擴散管出口的尾管長度，一般在2m以上，且不伸入循環水池之水中。三、真空裝置 (一) 作用：保證系統的真空度，降低濃縮鍋內壓力，使料液在低溫下沸騰。 不凝氣體來源： 溶解于冷卻水中的空氣。 料液中分解的氣體。 設備泄漏。

22、(二) 常用真空裝置 蒸汽噴射器 往復式真空泵 水環式真空泵水環式真空泵四、真空泵四、真空泵1. 往復式真空泵2. 水環式真空泵水環式真空泵（水環泵） 這類泵結構簡單。易于制造，操作可靠，轉速較高，可與電機直聯，內部不需潤滑，可使排出氣體免受污染，排氣量較均勻，工作平穩可靠。 但因高速運轉，水的沖擊使葉輪與輪殼磨損，造成真空度下降，需經常更換零件。 效率較低，為 3050。真空度較低，為2.04.0kPa。3. 蒸汽噴射器 蒸汽噴射泵的優點是抽氣量大，真空度高，安裝運行和維修蒸汽噴射泵的優點是抽氣量大，真空度高，安裝運行和維修簡便，價廉，占地面積小。其缺點是要求蒸汽壓力較高，蒸簡便，價廉，占地

23、面積小。其缺點是要求蒸汽壓力較高，蒸汽量穩定，需要較長時間運轉，才能達所需真空度。排出的汽量穩定，需要較長時間運轉，才能達所需真空度。排出的氣體還有微小壓強。氣體還有微小壓強。第三節第三節 單效真空濃縮設備單效真空濃縮設備 1、加熱器：盤管，45盤，每盤13圈。 2、蒸發室：罐上部，配有除泡沫裝置。 3、抽真空：二級蒸汽噴射器。 4、二次蒸汽排出：冷凝器，二級蒸汽噴射器 特點：結構簡單，操作方便，但傳熱面積小， 原料受熱時間長，生產效率低，清洗不便。第三節第三節 單效真空濃縮設備單效真空濃縮設備（一）單效降膜式真空濃縮設備（一）單效降膜式真空濃縮設備 主要由加熱室、分離室、熱壓泵（蒸汽噴射器)

24、、物料泵、冷凝水泵、水環式真空泵、螺桿泵及貯料桶等組成。適用于牛乳濃縮。作業時鮮乳從貯料桶9經流量計進人分離室10，利用二次蒸汽間接加熱、蒸發部分水分；然后由物料泵4送至加熱器第一部分列管頂部，通過分配器使乳液均勻地流人加熱列管內，呈膜狀向下流動、同時受熱蒸發；經第一部分列管加熱蒸發的乳液，由物料泵5送人第二部列管內進一步加熱蒸發，達濃縮要求后由螺桿泵6送出。二次蒸汽進人分離室后，其中一部分由熱壓泵增壓，送人加熱室作熱源。冷凝器安裝在蒸發器殼體的夾套中，部分二次蒸汽在冷凝器內冷凝，并與從加熱器內吸人的冷凝水合在一起，用冷凝水泵7排出。這種濃縮設備的主要技術參數： 水 分 蒸 發 量 ：800k

25、g/h ； 進料量：1210kgh（ 進 料 總 乳 固 體 含 量 25.65); 生產率：410kgh（出料總乳固體含量74); 蒸汽耗量：465（kgh）（蒸汽表壓 800KPa); 耗水量：水壓300kPa（表壓),2215m3/h； 電 機 總 功 率 ： 約10.4kw。 本設備的特點是能量消耗少，操作穩定，清洗方便。（二）單效離心式真空濃縮設備（二）單效離心式真空濃縮設備 由雙聯過濾器、平衡桶、輸送泵、離心蒸發器、真空、冷凝和清洗裝置等組成。 該設備的特點是產品品質優良、濃度高（一次濃縮至84固形物),傳熱效率高，清洗維護方便。第四節 多效真空濃縮設備圖圖819 三效降膜濃縮設備

26、三效降膜濃縮設備1-預熱器預熱器 2-熱壓泵熱壓泵 3-一級蒸發器一級蒸發器 4-二級分離器二級分離器 5-一級分離器一級分離器 6-二級蒸發器二級蒸發器 7-三級蒸發器三級蒸發器 8-三級分離器三級分離器 9-主冷凝器主冷凝器 10-輔冷凝器輔冷凝器一、多效濃縮流程（a）順流）順流（b）逆流）逆流（c）平流）平流（d）混流）混流第四節 多效真空濃縮設備一、順流式雙效降膜真空濃縮設備一、順流式雙效降膜真空濃縮設備一、順流式雙效降膜真空濃縮設備一、順流式雙效降膜真空濃縮設備（一）組成與流程（一）組成與流程 （二）用途和特點（二）用途和特點 這種設備適用于牛乳、果汁等熱敏性物料的濃縮，效果好，質量

27、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。 ( (三三) )主要技術參數主要技術參數 生產能力（水分蒸發量）為1200kgh； 殺菌條件為8692保溫24s； 一效加熱溫度為8390； 一效蒸發溫度為7075； 二效加熱溫度為6874； 二效蒸發溫度4852； 物料受熱時間為3min； 蒸汽壓力（表壓）為500kPa；蒸汽消耗量為 620kgh； 冷卻水耗量為12t/h。二、混流式三效降膜真空濃縮設備二、混流式三效降膜真空濃縮設備（一）組成與流程（一）組成與流程 （二）用途與特點（二）用途與特點 這種設備適用于牛乳等熱敏性液料的濃縮這種設備適用于牛乳等熱敏性液料的濃縮操作，其特

28、點如下：操作，其特點如下： (1(1）采用真空降膜蒸發，液料受熱時間短，蒸發溫度低、產品）采用真空降膜蒸發，液料受熱時間短，蒸發溫度低、產品質量好。質量好。 (2)(2)三效蒸發，配有熱壓泵和預熱器，節省蒸汽和冷卻水用量。三效蒸發，配有熱壓泵和預熱器，節省蒸汽和冷卻水用量。 (3(3）操作穩定，清洗方便，符合食品衛生要求。）操作穩定，清洗方便，符合食品衛生要求。 (4(4）連續生產，處理量較大。）連續生產，處理量較大。 （三）主要技術參數（三）主要技術參數 處理量處理量36004000kgh； 蒸發溫度：第一效蒸發溫度：第一效70，第二效，第二效57。第三效。第三效44； 進料濃度為進料濃度為

29、12（總乳固體含量（總乳固體含量)；出料濃度為；出料濃度為48（總乳固體（總乳固體含量含量)； 蒸汽消耗量為蒸汽消耗量為 800kgh； 冷卻水消耗量為冷卻水消耗量為21th（以進水溫度（以進水溫度 16 ，排水溫度，排水溫度 38 計計); 電動機總功率為電動機總功率為25kW。第五節第五節 芳香物質的回收設備芳香物質的回收設備 一、工作原理一、工作原理 提取原果汁的芳香物質是利用其在蒸發中易揮發的性質，在蒸發冷凝器中完成的。該裝置主要由兩組板式換熱器組成。工作時原果汁先送入下板組的通道中，被相隔通道內的蒸汽加熱蒸發，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

30、向下方，汽液進行分離，然后濃縮液由殼體底部排出；含芳香物的水蒸汽上升導入上板組的通道中，被相隔通道內的冷卻水降溫冷凝，形成芳香物水溶液，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，經兩次蒸發冷凝，才能制成較純的芳香液。二、組成和流程 圖822所示為PAR22PARO1型芳香物質回收設備流程圖。由三級板式蒸發冷凝器、預熱器、兩個螺旋管冷凝器、計量器和各種泵、閥構成。 第六節第六節 冷凍濃縮設備冷凍濃縮設備 定義定義 冷凍濃縮是將稀溶液中的水分凍結成冰晶，并去除這部分冰晶從而使溶液中的溶質濃度得到提高的濃縮方法。直接冷卻式真空冷凍濃縮器直接冷卻式真空冷凍濃縮器直接冷卻式結晶是指結

31、晶熱直接由溶直接冷卻式結晶是指結晶熱直接由溶液中一部分溶劑在真空條件下發液中一部分溶劑在真空條件下發生相變汽化，將另一部分物質的生相變汽化，將另一部分物質的熱量帶走，使其溫度降低到冰點熱量帶走，使其溫度降低到冰點以下結晶的濃縮方法。以下結晶的濃縮方法。 圖圖824 真空冷凍濃縮器真空冷凍濃縮器1-真空冷卻罐 2-循環泵 3-出料泵 4-循環管 5-冷凝器 6-三級蒸汽噴射泵 7-二級蒸汽噴射泵 8-一級蒸汽噴射泵圖圖825 冰晶分離塔及料液濃度分布冰晶分離塔及料液濃度分布1-融冰器 2-洗滌水 3-冰晶層 4-活塞 5-活塞桿 6-塔體 2. 內冷式冷凍濃縮設備內冷式冷凍濃縮設備圖圖826 單

32、級冷凍濃縮設備示意圖單級冷凍濃縮設備示意圖 3. 外冷式冷凍濃縮設備外冷式冷凍濃縮設備 圖圖827 外冷式冷凍濃縮試驗裝置外冷式冷凍濃縮試驗裝置圖圖828 外冷式冷凍濃縮試驗裝置外冷式冷凍濃縮試驗裝置（a）帶有攪拌器的漸進冷凍濃縮試驗裝置（b）降膜冷凍濃縮試驗裝置第七節第七節 選選 型型一、選型要求和應考慮的因素一、選型要求和應考慮的因素 （一）料液的性質（一）料液的性質 包括成分組成、粘滯性、熱敏性、發泡性、腐蝕性，是否含有固體、懸浮物、是否易結晶、結垢等。 （二）工藝要求（二）工藝要求 包括處理量、蒸發量、料液和濃縮液的進出口的濃度和溫度、連續作業和間歇作業等。 （三）產品質量要求（三）產

33、品質量要求 符合衛生標準，色、香、味和營養成分等。 （四）當地資源條件（四）當地資源條件 包括熱源、氣象、水質、水量和原料供給情況等。 （五）經濟性和操作要求（五）經濟性和操作要求 包括廠房占地面積和高度、設備投資限額和傳熱效果、熱能利用、操作和維修是否方便等。二、選型原則二、選型原則 （一）物料的粘度（一）物料的粘度 料液的原有粘度及蒸發過程中粘度不斷增大，使物料流速降低，傳熱系數減少，生產能力下降，對這種物料，宜選強制循環型、刮板式或降膜式蒸發器。 （二）熱敏性（二）熱敏性 對熱敏性強的物料，濃縮時要求受熱時間短、溫度低，否則易引起分解或變質；一般宜選液料在器內停留時間短，真空度較高的薄膜

34、蒸發器，如片式、離心式的蒸發設備。若允許料液在較低溫下，較長時間受熱，或液料濃度較低，濃縮比不高時，可用盤管式真空蒸發器。 （三）結垢性（三）結垢性 結垢是液料在濃縮過程中因粘度增大、懸浮的微粒積沉、局部焦化過熱等因素所造成。結垢后，增加熱阻，降低傳熱系數，甚至使作業無法運行。故宜選刮板式或強制循環型蒸發器。 （四）結晶性（四）結晶性 若濃縮過程中有晶體析出，易沉積于傳熱面上，影響傳熱效果，宜選帶攪拌的或強制循環型蒸發器。刮板式蒸發器亦適用。 二、選型原則二、選型原則（五）發泡性（五）發泡性 有些液料在濃縮時產生大量汽泡，會污染附屬裝置，還造成液料的損失，故應考慮消除汽泡；一般采用升膜式、強制

35、循環式蒸發器，因其液料的流速大，具有破泡作用。此外標準式蒸發器裝有較大的汽液分離室，亦可使用。對發泡嚴重的物料，可采用加人適當的消泡劑（黃油、植物油等）的方法。 （六）腐蝕性（六）腐蝕性 液料的酸度高時，在蒸發中易對設備的金屬部件產生腐蝕，宜用防腐蝕且導熱性良好的蒸發器。 （七）蒸發量（七）蒸發量 蒸發器生產能力的大小取決于傳熱速率，一般傳熱面積小時，宜選用攪拌式濃縮鍋、單效膜式等蒸發器。傳熱面積大時，為減少蒸汽耗量，宜選用多效、膜式、離心式等蒸發設備。 （八）經濟性（八）經濟性 濃縮設備的熱能消耗較大，節能是選型的重要因素。從提高熱能的經濟性考慮，宜選用帶蒸汽噴射器或多效蒸發器。第八節第八節

36、 操作和檢修操作和檢修一、間歇式真空濃縮設備的操作要點 （一）準備工作（一）準備工作 首次使用設備前，必須熟悉有關圖紙，了解設備的結構、管路閥門和儀表的操作規程；電機應裝地線，傳動部分應裝保護罩。在吸人液料前，先將濃縮鍋充分洗滌，并送入蒸汽，保持1530min進行殺菌；然后放出冷凝水，關閉所有閥門，向冷凝器中注人冷卻水，同時啟動真空裝置，使真空度達規定的要求。 （二）開始運行（二）開始運行 以盤管式蒸發器為例，一準備工作完成后，即可吸人液料，當液面浸過各層加熱盤管后，順次開啟各排管的蒸汽閥門，通人蒸汽。開始時必須保持盤管中的蒸汽壓力不要過高，防止料液中空氣突然形成泡沫，造成液料損失；當料液處于

37、穩定的沸騰狀態時，再逐漸增加蒸汽量達到一定蒸汽壓，同時調進料閥門，使料液面保持恰恰能將最上層加熱盤管完全浸沒的高度。隨著濃縮的進行、濃度和粘度逐漸增高，使蒸發速度減慢，這時需適當提高真空度，保持所規定的液料溫度。 （三）停止運行（三）停止運行 當液料達濃縮要求時，即關閉蒸汽閥，解除真空，卸出濃縮成品；然后向濃縮鍋通水進行清洗。 （四）常見的故障及產生原因（四）常見的故障及產生原因 1真空度過低 原因是接管、閥門漏泄或冷卻水不足、水溫過高或真空裝置內部有故障。 2沸騰突然停止 原因是平衡槽抽空、液料中進人空氣或真空系統的工作中斷。二、連續式真空濃縮設備的操作要點二、連續式真空濃縮設備的操作要點

38、（一）試車（一）試車 1試車前的準備工作 全面檢查設備安裝的正確性、安全性和密封度。組織試車人員進行設備的學習和安全教育。設備內做徹底清洗。2試車步驟和要求 步驟是：部件試運轉水試車物料試車。首先檢查物料是否合乎要求。部件試運轉主要檢查各泵的運轉是否正常，冷卻水泵必須在給水后，方可啟動，并應保持規定的水壓。在水試車過程中要調節管路上的節流裝置，使各真空部件的真空度和溫度達到要求數據。物料試車的投料前，用堿、酸、水洗滌液將設備清洗干凈。開始的投料量應比要求投料量大10以上，然后按出料濃度，逐漸調整。水試和物試均按操作規程進行。 （二）開車前的準備工作（二）開車前的準備工作 打開蒸汽總供汽閥，檢查

39、鍋爐供汽壓力是否達到要求。用氯水或熱水對蒸發器和管道進行消毒，然后打開平衡槽進水閥，把水放滿。 （三）開車（三）開車 以RP6K7型雙效真空設備為例，首先打開冷卻水泵的給水闊，調水壓至規定的要求，然后依次開動平衡槽出料閥、進料泵、出料泵和真空裝置，以水代物運行。 當二效分離器真空度達82.7kPa時，打開殺菌器和熱壓泵的蒸汽閥，并調節熱壓泵的蒸汽壓力約為490kPa，當殺菌溫度和各效蒸發溫度達到要求時，再用物料把水換出，同時關閉出料閥，使物料濃縮后先回人平衡槽，進行大循環，并調節進料量和各工藝參數，當物料達濃度要求時，關閉回流閥，打開出料閥，然后連續進料運行。 （四）停車和清洗（四）停車和清洗

40、 當一個班次結束或一批原料處理完畢時，先關閉蒸汽閥，破壞真空度、然后關閉進、出料泵、冷卻水閥和真空裝置，抽出設備的濃縮液；最后進行一次清洗，清洗的順序一般是水洗 2氫氧化鈉溶液洗水洗 2硝酸溶液洗水洗；各清洗時間均有要求。 （五）常見故障與產生原因（五）常見故障與產生原因 1真空度低、蒸發溫度高 原因是螺旋接頭松弛，墊圈等密封件損壞；或冷卻水不足，排水溫度過高；或熱壓泵的工作蒸汽高；或真空系統有故障。 2蒸發管、殺菌管結垢 原因是原料乳酸高；或進料量少；或中途停車斷料；或物料分配孔堵塞；或加熱溫度高；或清洗不徹底。 3出料不連續或不出料 原因是泵蓋、泵的進料管路漏氣。 4出料濃度低 原因是進料

41、量大；或熱壓泵工作蒸汽壓力低，或物料泵的密封件損壞；或蒸發管內結垢。 三、真空濃縮設備的檢修要點三、真空濃縮設備的檢修要點 為了保養好設備，保證正常安全運轉，停車后就必須立即進行清洗，及時蓋封，避免塵土污染。濃縮設備上密封處的襯膠、墊圈等容易老化及脫落，使閥門漏泄，儀表失靈等，故必須經常檢修，及時更換。有關設備的其他易損零件，亦應備件，以備更換。檢修后，應進行壓力、真空度等試欏三、真空濃縮操作流程第二節 常用真空濃縮裝置 一、中央循環式(標準式)濃縮鍋。 (一)工作原理：料液由沸騰管和中央循環管加熱，由于受熱產 生比重不同，形成自然循環，將水分蒸發。 (二) 主要結構 1、加熱器：由沸騰加熱管

42、，中央循環管， 上下管板組成豎式 加熱管束 2、蒸發室：加熱室上部的圓筒體。蒸發室有 觀測孔、照明、儀表、 取樣裝置等輔助部件。 (三) 特點：結構簡單，操作方便，液面易控制。但清洗困難，循環效果差。二、盤管式濃縮罐 1、加熱器：盤管，45盤，每盤13圈。 2、蒸發室：罐上部，配有除泡沫裝置。 3、抽真空：二級蒸汽噴射器。 4、二次蒸汽排出：冷凝器，二級蒸汽噴射器 特點：結構簡單，操作方便，但傳熱面積小， 原料受熱時間長，生產效率低，清洗不便。三、薄膜式濃縮裝置 (一)升膜式蒸發器 組成：垂直管束，分離室，循環管，水力噴射器。 1、加熱：在垂直管束外通入蒸汽。 2、蒸發：在垂直管束內二次蒸汽向

43、上。 3、抽真空：水力噴射器。 4、二次蒸汽排出：分離器，泡沫捕集器， 水力噴射器 5、特點：占地少，熱效高，短時加熱， 適合熱敏，易起泡，低粘性料液。三、薄膜式濃縮裝置 (二) 降膜式濃縮裝置。 結構：同升膜式相似。 區別：料液從上部加入，在分布裝置作用下，沿管壁成薄膜狀流下。 特點：占地面積小，熱效高，受熱時間短，適合濃度粘度大的料液，但設備高度高，料液均布難。三、薄膜式濃縮裝置 (三)離心式濃縮裝置 組成：錐體離心盤，料液分配管，真空泵，濃縮料吸管。 1、加熱：蒸汽由中心軸進入加熱夾套內，冷凝水由離心力甩到周邊后抽出。 2、二次蒸汽：由錐體中心，在抽真空時排出。 3、料液：由錐體中心加入

44、，在離心力作用下成膜濃縮后，甩到周邊，由真空裝置吸出。三、薄膜式濃縮裝置 (四) 片式(板式)濃縮裝置 組成：板式加熱器，汽液分離器，捕集器，蒸汽噴射壓縮器，輸料泵。 1、加熱：板式加熱器 2、分離：汽液分離器 3、抽真空：蒸汽噴射器 4、料液流動：輸液泵 特點：傳熱時間短，分布均勻，不易結垢，傳熱效率高，可處理高粘度物料，結構緊湊，裝卸方便，清洗容易。三、薄膜式濃縮裝置 (五) 刮板式蒸發器： 型式：立式、臥式 組成：加熱筒(外側)，旋轉刮板，料液分配盤，驅動裝置。 1、加熱：筒外側蒸汽夾套 2、分離：筒上部 3、料液分配：經料液分配盤，在離心力和重力作用下，沿筒壁流下，由刮板刮成膜狀。 特

45、點：蒸發時呈薄膜狀態，且不斷更新液膜，總傳熱效率高，適于高粘度物料。第三節 蒸汽壓縮和冷凍濃縮設備 一、蒸汽壓縮式濃縮設備 功能：將二次蒸汽壓縮，使其升壓升溫，再作為加熱蒸汽。 型式：蒸汽噴射式，機械壓縮式 。 (一) 熱壓泵 (蒸汽噴射器) 組成：蒸汽室，噴嘴，擴壓器，吸入室。 原理：生蒸汽通過噴嘴，吸入二次蒸汽混合后作為加熱蒸汽。 加入蒸汽量：WHWFWBWF (1) 抽氣系數：WB / WF一、蒸汽壓縮式濃縮設備 帶有熱壓泵的濃縮設備的操作注意事項： 1、生蒸汽壓力必須在7kg/cm2以上，否則達不到節省蒸汽的效果。 2、生蒸汽壓力保持穩定。 3、經常檢查噴嘴喉管的磨損， 以防生蒸汽進入

46、二次蒸汽管路。 (二) 機械式壓縮裝置 原理：用機械式壓縮機將二次蒸汽 壓縮成高壓高溫蒸汽。 流程：二次蒸汽混合絕熱壓縮冷凝 絕熱壓縮效率：=(i2i1)/(i3i1)100% 加熱蒸汽與二次蒸汽的溫差： TT4T0二、熱泵型蒸發器 原理：將制冷機組的熱端置入加熱器，加熱料液，用分離器分離二次蒸汽，將制冷機組的冷端置入冷凝器中，冷卻二次蒸汽，不凝氣由真空泵抽出。 組成：壓縮機，加熱器，分離器，冷凝器，真空泵。 特點：節約能耗，但投資費用大。三、冷凍濃縮設備 原理：將料液中的水冷凍成固態的冰晶，再將冰晶從料液中分離。 流程：原料冷卻結晶再結晶分離洗滌刮冰溶冰。 冷卻結晶：將料液中的水冷卻成很小的

47、冰晶，送入再結晶器。 再結晶：將小冰晶與大冰晶混合，保持溫度恒定，則小冰晶溶化，大冰晶增大，以便分離。 分離：用開有小孔的活塞將固態冰晶從液體中分離。 洗滌：洗去冰晶上粘附的液態原料。第四節 附助設備 一、捕集器 功能：防止蒸發過程形成的細微液滴被二次蒸汽帶出，減少料液的損失，同時防止污染。 型式：慣性型，離心型，表面型。 (一)慣性捕集器：通過改變氣流運動方向，使氣液分離。特點：效果好，但阻力損失較大。 (二)離心捕集器：使氣流旋轉，在離心力作用下使氣液分離。 (三)表面捕集器：使氣流通過金屬網或磁圈，將液態原理濾出。 捕集器容器負荷：AW VB / VD二、冷凝器 功能：將二次蒸汽冷凝，并

48、將其中的不凝氣體分離，以減輕真空系統容積負荷。 (一) 大氣冷凝器(高水位冷凝器)：用水噴淋冷卻二次蒸汽。 真空腿：平衡冷凝器真空負壓的水柱， (二)表面冷凝器：用熱交換器冷凝二次蒸汽，可回收冷凝液 (三)低水位冷凝器：同高水位冷凝器，用抽水泵代替真空腿。二、冷凝器 (四)噴射式冷凝器：用高速水流抽出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空雙重作用。 1、組成：由噴嘴，吸氣室，混合室，擴散室等組成 2、優缺點： (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配 真空裝置。 (2)結構簡單，造價低廉，冷凝器自身沒有 機械運轉部分不需經常檢修。 (3)適用于抽吸腐蝕性氣體。 (4)安裝高度低，與濃縮鍋的二次蒸汽排出管

49、水平方向可直接相連。 (5)整個裝置的功率消耗較小。 (6)不能獲得較高的真空度，并隨水溫而變。(四)噴射式冷凝器 3、安裝注意： (1)二次蒸汽的吸入管要盡量減少阻力損失。 (2)從離心水泵至噴射器的冷水進入管路，應盡量減少管件，使阻力損失減小。 (3)排水管要求垂直，無彎頭，如必須曲折則不得多于兩次。 (4)各接口要求嚴密，避免泄漏。(四)噴射式冷凝器 4、計算： (1) 冷卻水消耗量：由二次蒸汽冷凝放出的熱量等于冷卻水所吸收的熱量得： WD ( II0 ) / C (tK tH ) (2) 抽射系數 u0va / v ， vaR Ga Ta / pa; ;u0k (pb /p0 )1/2

50、1 (3) 喉管與噴嘴截面積 f2 / f11.03pb / p0pb / p00232302121 ppuffb嘴噴管喉(四)噴射式冷凝器 冷卻水通過噴嘴的流速 1 c ( 2 g H )1/2 (4) 排水管直徑 d3d2 ( k1 ) 1/2 (5) 噴嘴數目計算： 每噴嘴的水流量 v=3600 f1 1 噴嘴個數 nv / v三、真空裝置 (一) 作用：保證系統的真空度，降低濃縮鍋內壓力，使料液在低溫下沸騰。 不凝氣體來源： 溶解于冷卻水中的空氣。 料液中分解的氣體。 設備泄漏。 (二) 常用真空裝置 1、往復式真空泵： 組成：機身，汽缸，活塞，曲軸，連桿，滑塊，進排氣閥。 (1) 濕

51、室真空泵 把冷凝器內的冷卻水及不凝氣體一起排出。 (2)干式真空泵。 2、水環式真空泵： 3、水力噴射泵：三、真空裝置三、真空裝置 4、蒸汽噴射泵。 (1) 工作原理及構造：它與水力噴射器相似，主要不同的是采用較高壓力的水蒸氣作動力源。它由噴嘴，混合室和擴散室組成。 (2) 操作注意事項：A. 先打開中間冷凝器的冷卻水閥門;B. 啟動最后級蒸汽噴射泵，然后往前逐級啟動;C. 停車時先破壞濃縮罐內真空，然后慢慢關閉各級噴射泵以免冷水倒流;D. 操作時注意冷凝器內冷卻水的 噴出速度適當加減水量。 (3) 優缺點：抽氣量大，真空度高，安裝運行和維護方便，價格低，占地面積小。要求蒸汽壓力較高及蒸汽氣量

52、要穩定，需要較長的時間運轉，才能達到所需的真空度。第五節 真空濃縮設備工藝主要計算 一、物料衡算 (一) 單效濃縮 由進出料溶質相等得：二次蒸汽量： WS (1B0 / B1) kg / hr (二) 多效濃縮 1、二次蒸汽量： WS (1B0 / Bn) kg/hr 2、最終產品量： SnS B0 / Bn 3、最終料液濃度：BnSB0 / (SW1W2Wn) 二、熱量衡算 (一) 單效濃縮設備 1、熱能的消耗： Q總Q1Q2Q3Q4 (J/h) 水分蒸發： Q1W L1第五節 真空濃縮設備主要工藝計算 進料加熱： Q2 S C (t1t2) 濃縮器加熱： Q3W1 C1 ( t1t2 )

53、散熱損失： Q4(Q1Q2Q3)3% 2、蒸汽消耗量： DQ總 / (I1Ik) (二)多效濃縮 1、自蒸發系數： nC ( tn-1tn ) / (intn C )即1kg料降溫后以自身的熱量所能蒸發二次蒸汽能力大小的指標。 2、蒸發系數： an( Intk Ck ) / ( intn Cn ) 即1kg生蒸汽冷凝后放出的熱量所能蒸發的二次蒸汽的量。 若溶劑為水an1.0第五節 真空濃縮設備主要工藝計算 3、蒸發水分量及第一效加熱蒸汽量。 第n效蒸發水分量Wn。 W1( D1a1S1 )1 W2 D2 a2(SW1)22 WnDnanS(W1W2Wn-1 ) n n 若無額外蒸汽加入時。 D2W1， D3W2， , DnWn-1 上式簡化為： W1a1D1b1， W2a2D2b2a2W1b2a2D1b2 同理：WnanD1bn第五節 真空濃縮設備主要工藝計算 以上各式相加得： W=W1+W2+Wn=(a1+a2+an)D1+(b1+b2+b2) 或：