第七章 真空浓缩设备
真空浓缩设备培训课程
真空浓缩设备培训课程一、介绍真空浓缩设备是一种广泛应用于化学、制药和食品行业的设备，用于去除液体中的溶剂或水分，使溶液或悬浮液浓缩。
本文档将介绍真空浓缩设备的原理、操作步骤和注意事项，帮助学员全面了解和掌握真空浓缩设备的使用。
二、设备原理真空浓缩设备通过利用真空负压的原理，将溶液中的溶剂或水分蒸发并收集，从而实现溶液的浓缩。
其主要组成部分包括真空泵、冷凝器和集液瓶。
1.真空泵：真空泵的作用是产生负压，将设备内部形成真空环境。
根据真空度要求的不同，可选择旋片泵、干式泵或涡旋分子泵等不同类型的真空泵。
2.冷凝器：冷凝器负责冷却蒸发出的溶剂蒸汽，使其凝结成液体，并从设备中排出。
冷凝器通常采用冷水或冰水来降低蒸汽的温度，使其凝结。
3.集液瓶：集液瓶用于收集冷凝后的液体，防止其回流至真空泵，也可供后续处理使用。
三、操作步骤以下是真空浓缩设备的操作步骤：1.准备工作：检查设备及连接管路的完整性和密封性，确认液体的添加量，并将设备表面清洁干净。
2.装置操作：–打开真空泵，并根据需要调整真空度。
–打开冷凝器冷水或冰水的供应，并调节冷却效果。
–将待浓缩的液体缓慢地加入设备中，避免溅出。
–观察设备内部情况，确保系统正常运行。
3.浓缩过程：–通过调整真空度控制蒸发速率，避免过快或过慢。
–根据设备的需要，监测液体的温度、浓度和压力等参数，以确保浓缩效果。
–定期检查冷凝器和集液瓶，避免过度积液导致设备故障。
4.停止操作：–关闭真空泵和冷凝器的供应，待设备恢复常压后再进行拆卸或维护。
–清理设备表面的残留液体和固体，保持设备整洁。
四、安全注意事项在操作真空浓缩设备时，需要注意以下安全事项：1.设备安全：–确保设备运行前，各部件和管路的连接牢固，防止泄漏。
–遵循设备的操作规程和使用说明，以免因误操作导致安全事故。
2.防护措施：–操作人员应戴防护眼镜、耐酸碱手套等个人防护设备，避免对皮肤和眼睛造成损伤。
–对有毒或腐蚀性物质进行操作时，需保持良好的通风环境，避免吸入有害气体。
15SS第七章 浓缩机械与设备
单效真空浓缩锅
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（四）使用注意事项
1、一般开始操作时，先通入加热蒸汽于锅内赶走空气，后
开启抽真空系统，造成锅内真空；
2、待加热器体内充满液体后，再开蒸汽阀门； 3、取样检验，达到所需浓度时，解除真空即可出料；
4、加热蒸汽压力应视不同物料选择，不宜太高，否则易发 生焦管现象。
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（二）夹套式蒸发器 结构
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工作过程
•Note:
操作过程中，不得往露出液面的盘管内通蒸 汽，只有液料淹没后才能通蒸汽。由于盘管结构 尺寸较大，加热蒸汽压力不宜过高，一般为0.71.0MPa。
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盘管式蒸发器的特点
优 点 缺 点
结构简单、制造方便、操作稳定、 易于控制； 盘管为扁圆形截面，液料流动阻 力小，通道大，适于黏度较高的液 料； 由于加热管较短，管壁温度均匀， 冷凝水能及时排除，传热面利用率 较高；
• 膜浓缩设备本质上是膜分离设备。
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平衡浓缩与非平衡浓缩的概念
1、平衡浓缩：是利用两相在分配上的某种差异而获
得溶质和溶剂分离的方法，如蒸发浓缩和冷冻浓缩。
2、非平衡浓缩：利用半透膜来分离溶质和溶剂的过 程，即两相用半透膜隔开，因此，分离不是靠两相的 直接接触，故称非平衡浓缩。 3、蒸发：将稀溶液加热沸腾，使溶剂汽化而将溶液
6、合理选择材质和制造维修方便；
7、符合食品卫生法要求； 8、有一定的安全防护措施；
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三、典型的蒸发浓缩器
蒸发器是真空蒸 发浓缩系统的主体， 由加热室与分离室两 部分构成，食品料液 在此受到加热发生汽 化，产生浓缩液和二 次蒸汽。
（一）中央循环管式浓缩锅
（二）夹套式蒸发器
（三）盘管式蒸发器 （四）外加热式蒸发器 （五）长管式蒸发器 （六）刮板式蒸发器 （七）板式蒸发器 （八）离心薄膜蒸发器
真空浓缩设备的工作原理与分类
一、真空浓缩设备的工作原理与分类
所谓浓缩，就是从溶液中除去部分溶剂的单元操作。
食品生产中所需原料及半成品一般含有大量水分，约占原料的65％～95％，而营养成分及风味物质只占5％～10％，而且均属于热敏性强的物质。
如何在维持食品原有的色、香、味的同时提高产品浓度是一个复杂的过程。
全面利用现代生产技术，以达到低温、快速、连续、高效、节能是食品浓缩设备的发展方向。
食品浓缩的目的为：
①除去食品中大量水分，减少包装、储藏和运输费用。
②通过提高食品浓度，达到增加食品保藏性的目的。
③满足后续加工工艺过程的要求。
经常作为干燥或完全脱水的预处理，特别适合原液含大量水分的物料。
用浓缩的方法排除大部分水分比干燥更节能。
1.真空浓缩的原理及优缺点
（1）真空浓缩的原理溶液加热时，溶剂分子获得动能，当部分溶剂分子获得的能量足以克服分子间的吸引力时，溶剂分子会离开液面成为蒸汽分子。
若热能不问断供给，溶剂蒸气不断排除，则溶剂的汽化过程会持续进行。
这种将溶液加热至沸腾，使溶液中部分溶剂汽化并不断排除的过程就是蒸发。
食品工业中广泛应用真空蒸发进行浓缩操作。
（2）真空浓缩的优缺点
①优点。
a.增大了加热蒸汽与沸腾液之间的温度差（△T）；
b.可利用压强较低的蒸汽作为加热蒸汽，采用多效蒸发，提高热能利率效率；
c.因溶剂的蒸发温度较低，适用于热敏性及易氧化物料的浓缩；
d.可减少微生物污染，起到预杀菌的作用。
食品机械 07第七章 浓缩
第七章浓缩设备第一节概述一、真空浓缩的优缺点及分类真空浓缩设备是食品工厂生产过程主要设备之一。
它利用真空蒸发或机械分离等方法来达到，目前多采用真空蒸发，它具有许多优点：(1)加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大。
(2)可利用压强较低的蒸汽作为加热蒸汽。
(3)由于低温浓缩，有利于食品溶液进行浓缩，减少体积及重量，便于运输及贮存。
(4)由于溶液沸点较低，使浓缩设备的热损失；(5)对料液起加热杀菌作用，有利于食品保藏．但也存在一些不足之处：(1)由于真空浓缩，须有抽真空系统，从而增加附属机械设备及动力。
(2)由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热消耗量大。
分类——真空浓缩设备的型式很多，一般可按下列方法分类：(一)按加热蒸汽被利用次数分 1.单效浓缩装置；2.多效浓缩装置；3.带热泵的浓缩装置。
食品工厂的多效浓缩装置，一般采用双效、三效，有时还带有热泵装置。
效数增多，有利于节约热能，但设备投资费用增加，所以效数的确定，必须全面分析，细致考虑。
(二)根据料液的流程来分 1.循环式：有自然循环式与强制循环式之分；2.单程式。
(三)根据加热器结构型式来分 1.盘管式浓缩器；2.中央循环管式浓缩器；3.升膜式浓缩器；4.降膜式浓缩器；5.片式浓缩器；6.刮板式浓缩器；7.外加热式浓缩器……等。
二、选择与要求选择浓缩设备时，必须考虑溶液是否具有下列几种性质：(一) 结垢性。
加热面生成垢层会增加热阻，降低传热系数，严重时使设备生产能力下降，甚至停产。
垢层常用化学或机械方法剥除，对垢层要定期清洗。
对容易生成垢层的料液，最好选取流速较大的强制循环型或升膜式设备。
（二）结晶性。
晶粒析出沉积传热面上，影响传热效果，严重的会堵塞加热管。
对于这类料液，宜采用夹套带搅拌的浓缩器或强制循环浓缩器。
（三）粘滞性。
随浓度增加，粘度也随着增加，使流速降低，传热系数随之减少，生产能力下降。
故对粘度较高的料液，不宜选用自然循环型，可选强制循环型、刮板式或降膜浓缩器等。
许学勤-食品工厂机械与设备-第七章-真空浓缩设备
升膜式浓缩设备
• 属于液膜式浓缩器，液体沿管壁成膜状流 动，进行连续蒸发，液体在浓缩器停留时 间较短，约几秒至几十秒。
• 结构 • 由多根垂直管束的加热器体和一个蒸发分
离室及循环管组成。为自然循环式。
•(2)水泵运转时的实际功率消耗较 大。
真空装置
•（一）作用 •主要作用是抽取不凝结气体，保
证整个浓缩装置处于真空状态， 并且降低浓缩锅内压力，从而使 料液在低温下沸腾，有利于提高 食品的质量。
常用的真空装置
•1、复式真空泵 •（1）湿式真空泵 •（2）干式真空泵
冷冻浓缩
•一、 概述 •利用冰与水溶液之间的固、液相平衡原
降膜分布器有以下几种
• 多孔板 • 喷雾型 • 齿形溢流口 • 螺纹导流杆 • 锥形导流杆 • 多孔板与锥形导流相结合 • 旋流导流器
工作原理
• 料液从顶部进入加热器内，在降膜分布 器的作用下，均匀地进入加热管中，二 次蒸汽的快速流动和料液本身的重力作 用下，沿着管内壁成膜状自然向下流动 ， 不断受热蒸发浓缩。混合气液进入蒸 发 分离室进行分离。浓缩液从底部抽出 。
冷冻干燥设备的主要部件
制冷系统、真空系统、加热系统 和控制系统
目前用的比较多是间歇式和连续式
优点:灵活性强,适应于多产品小产量生产；便于控制不同阶段的加热温度和真空度 缺点:设备利用率低,生产效率低.
优点：处 理能力强， 设备利用 率高；易 于自动化 控制。
缺点：真 空度控制 不方便； 设备庞大, 初投资费 用高。
•清洗较困难，粘度大时循环效果较差。
• 顺流法是指蒸汽和料液的流动方向相同， 均从第一效到末效。在蒸发室内，由于 压力依次递减，所以料液在各效间流动 不需用泵，利用压差供料，料液的沸点 也依次递减，因此当前效料液进入后效 时，在降温的同时可放出其显热，供一 小步分水分汽化，增加蒸发器的蒸发器。
浓缩设备原理结构特性与性能特点
料液流程 蒸 发 器
热器结构
循环式 单程式
自然循环式 强制循环式
盘管式、中央循环管 式、升膜式、降膜式、片 式、刮板式、离心外加热 式浓缩器等。
第二节 真空浓缩设备
1.非膜式真空蒸发器
因加热蒸发时的液层较厚，非膜式蒸发器的普遍特点是传热系数小，料液受 热蒸发速度慢，加热时间长。常见的非膜式蒸发器有夹套式、盘管式、标准式和 强制循环式等。
盘管式蒸发器
标准式蒸发器
强制循环浓缩设备
第二节 真空浓缩设备
盘管式蒸发器 盘管式浓缩设备的结构
盘管式浓缩设备由盘管式加热室、蒸发室、冷凝室、抽真空装置、泡沫捕集器、进出 料阀及各种热工测量仪表所组成。
1—料液进口 2、8—加热蒸汽进口 3—外壳 4—加热室 5—浓缩液出口 6—冷凝水出口 7—中央循环管 9—蒸发室 10—除沫器 11—二次蒸汽出口
图7-2 中央循式蒸发器 标准式蒸发器的工作原理
食品料液经过竖式的加热管面进行加热，直径较小的沸 腾管束内的物料因受热强度较大，迅速沸腾，部分水分汽 化，使得料液膨胀、重度下降而上浮，进入加热室上部释 放出二次蒸汽，而后在直径较大、加热强度较低的中央循 环管中回流到加热室下方，形成自然循环；二次蒸汽在蒸 发室上部进一步与物料分离后于顶部排出。
1—泡沫捕集器 2—二次蒸汽出口 3—汽液分离室 4—蒸汽总管 5—加热蒸汽包 6—盘管 7—分气阀 8—浓缩液出口 9—取样口 10—疏水器
图7-1盘管式浓缩设备
第二节 真空浓缩设备
真空浓缩原理
真空浓缩原理一、引言真空浓缩技术是指在真空环境下通过蒸发和凝结的方式，将溶液或混合物中的溶剂分离出来，从而实现浓缩的过程。
该技术在化学、制药、食品等行业中得到了广泛应用。
本文将详细介绍真空浓缩的原理。
二、真空浓缩设备真空浓缩设备主要由以下几部分组成：蒸发器、冷凝器、真空泵和控制系统。
其中，蒸发器和冷凝器是实现浓缩过程的关键部件，真空泵则是提供负压环境的重要组成部分。
三、蒸发器蒸发器是将溶液中的溶剂加热至沸点，使其转化为气态并进入冷凝器进行冷却凝结的设备。
根据不同的加热方式，蒸发器可以分为以下几种类型：1. 单效蒸发器单效蒸发器是最简单的一种蒸发器，它通过外加热源将溶液加热至沸点，并将产生的水蒸气送入冷凝器进行冷却凝结。
由于单效蒸发器只有一个加热器，因此其效率较低。
2. 多效蒸发器多效蒸发器采用了多个加热器和冷凝器，将产生的水蒸气循环利用，从而提高了浓缩效率。
常见的多效蒸发器包括双效、三效和四效等。
3. 旋转蒸发器旋转蒸发器是一种通过旋转驱动溶液在加热壁上形成薄层并快速挥发的设备。
由于其具有较大的表面积和高速的挥发速度，因此旋转蒸发器在实现快速浓缩方面具有明显优势。
四、冷凝器冷凝器是将水蒸气冷却并凝结成液态水的设备。
根据不同的冷却方式，冷凝器可以分为以下几种类型：1. 管式冷凝器管式冷凝器是一种将水流经管道内部进行散热降温，并使水蒸气在管外表面上进行冷凝的设备。
由于其结构简单、易于维护，因此广泛应用于实验室和小型生产场合。
2. 板式冷凝器板式冷凝器是一种将水蒸气在板状散热器上进行冷凝的设备。
由于其具有较大的换热面积和高效的冷却效果，因此广泛应用于化工、制药等行业中。
3. 真空冷凝器真空冷凝器是一种将水蒸气在真空环境下进行冷凝的设备。
由于其具有较低的气压和较高的传热效率，因此广泛应用于大型生产场合。
五、真空泵真空泵是提供负压环境的重要组成部分。
根据不同的工作原理，真空泵可以分为以下几种类型：1. 机械泵机械泵通过旋转叶片或活塞等方式将气体抽出，从而实现真空环境的建立。
真空浓缩设备的工作原理与分类
真空浓缩设备的工作原理与分类一、工作原理分类：1.蒸发浓缩：蒸发浓缩是最常用的浓缩方法之一、其基本原理是通过加热液体使其蒸发，蒸发后的蒸汽经过冷却，形成凝聚液体，达到浓缩的目的。
蒸发浓缩主要包括多效蒸发、闪蒸、蒸发结晶等方法。
2.冷冻浓缩：冷冻浓缩是利用冷却剂的低温制冷能力将液体冷却到低于其冰点，使其中的水分子结冰并分离出来，达到浓缩的目的。
冷冻浓缩适用于溶液中水分子含量较高的情况，可以得到高浓度的溶液。
3.膜分离浓缩：膜分离浓缩是利用半透膜的选择性渗透性能，通过对溶液进行透膜分离，使溶质分子与溶剂分子进行选择性分离，从而达到浓缩的目的。
常见的膜分离浓缩包括逆渗透和超滤等方法。
二、分类：1.蒸发浓缩设备：(1)多效蒸发器：多效蒸发器是一种将液体蒸发浓缩的常见设备，其通过在多个不同压力下进行蒸发，充分利用蒸发热能，实现能量的高效利用。
常见的多效蒸发器有多级闪蒸系统、多效蒸发器和蒸发结晶系统等。
(2)单效蒸发器：单效蒸发器是一种将液体通过加热蒸发浓缩的设备，其一般由蒸发器、冷凝器和蒸汽循环系统组成，适用于液体浓缩程度较低的情况。
(3)闪蒸器：闪蒸器是一种快速蒸发浓缩设备，通过在低压下将液体快速蒸发，将其中的溶质分子分离出来，适用于浓缩挥发性物质。
(4)蒸发结晶器：蒸发结晶器是一种将溶液中的溶质通过蒸发浓缩至过饱和状态，形成结晶物质并分离的设备，适用于制备结晶物质。
(5)其他蒸发浓缩设备：还有一些其他类型的蒸发浓缩设备，如回收浓缩器、气体蒸发器等。
2.冷冻浓缩设备：(1)冷冻沉淀法：通过将液体冷却到低于其冰点，并进行沉淀分离，适用于浓缩一些高沸点溶质的溶液。
(2)冷冻结晶法：通过将液体冷却到低于其冰点，使其中的溶质结晶并分离出来，适用于浓缩一些易结晶的溶质。
(3)冷冻干燥法：通过将溶液冷冻后利用真空脱水，将其中的水分子直接转化为蒸汽，达到浓缩的目的。
3.膜分离浓缩设备：(1)逆渗透浓缩器：逆渗透浓缩器是利用逆渗透膜的选择性渗透性能，通过对溶液进行压力驱动下的透膜过滤分离，将水分子分离出来，达到浓缩的目的。
真空浓缩设备常见的流程
真空浓缩设备常见的流程Vacuum concentration equipment is widely used in the food industry, pharmaceutical industry, and environmental protection industry. It is an essential process in the production of various products. The common flow of vacuum concentration equipment includes several steps.真空浓缩设备在食品工业、制药工业和环保工业中被广泛应用，是各种产品生产过程中必不可少的工艺。
真空浓缩设备的常见流程包括多个步骤。
Firstly, the raw material is fed into the vacuum concentration equipment. This can be a liquid, paste, or solution that needs to be concentrated. The material is typically fed into the equipment through a feeding system, which can be a pump or a gravity-fed system.首先，原料被投入真空浓缩设备中。
原料可以是需要浓缩的液体、糊状物或溶液。
这些原料通常通过供料系统输送到设备中，该系统可以是泵或重力供料系统。
Once the raw material is inside the equipment, the vacuum is created to lower the pressure within the system. This causes the boiling point of the liquid to decrease, allowing the concentration process to occur at a lower temperature, thus preserving the quality of the material being concentrated.一旦原料进入设备，就会产生真空，降低系统内的压力。
浓缩设备实验报告
一、实验目的本次实验旨在了解和掌握浓缩设备的工作原理、操作方法和应用领域，通过实验验证不同类型浓缩设备的性能和适用性，为今后在实际生产中选用合适的浓缩设备提供依据。
二、实验原理浓缩设备是用于将溶液中的溶剂蒸发，从而得到浓缩物的设备。
根据蒸发的方式，浓缩设备主要分为真空浓缩、蒸发浓缩和冷冻浓缩三种。
真空浓缩是在真空条件下，降低溶剂的沸点，使其在较低温度下蒸发；蒸发浓缩是利用加热使溶剂蒸发，从而得到浓缩物；冷冻浓缩是通过降低温度使溶剂凝固，从而实现浓缩。
三、实验内容1. 真空浓缩实验（1）实验设备：真空浓缩罐、真空泵、温度计、搅拌器、冷凝器等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入真空浓缩罐中；② 启动真空泵，降低罐内压力，使溶剂沸点降低；③ 调节加热温度，使溶剂蒸发；④ 通过冷凝器收集蒸发出的溶剂；⑤ 待溶剂蒸发完毕后，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，真空浓缩罐内压力逐渐降低，溶剂沸点降低，蒸发速度加快，浓缩效果较好。
2. 蒸发浓缩实验（1）实验设备：蒸发器、加热器、冷凝器、温度计等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入蒸发器中；② 启动加热器，加热溶液，使溶剂蒸发；③ 通过冷凝器收集蒸发出的溶剂；④ 待溶剂蒸发完毕后，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，加热器加热溶液，溶剂蒸发速度较快，浓缩效果较好。
3. 冷冻浓缩实验（1）实验设备：冷冻浓缩罐、冷却剂、搅拌器、温度计等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入冷冻浓缩罐中；② 加入冷却剂，降低溶液温度；③ 搅拌溶液，使溶剂凝固；④ 收集凝固的溶剂，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，冷却剂使溶液温度降低，溶剂凝固速度较快，浓缩效果较好。
四、实验结果分析1. 真空浓缩实验结果表明，真空浓缩设备在较低温度下实现溶剂蒸发，具有浓缩速度快、能耗低、操作简便等优点。
2. 蒸发浓缩实验结果表明，蒸发浓缩设备在加热条件下实现溶剂蒸发，具有浓缩效果好、适用范围广等优点。
真空浓缩的原理是什么
真空浓缩的原理是什么
真空浓缩是一种利用真空环境下的低温和低压条件进行物质浓
缩的技术。
它的原理是利用真空环境下物质的汽化特性，通过降低
环境压力来促使物质蒸发，然后再通过冷凝将蒸汽重新凝结成液体。
这种方法可以有效地去除物质中的溶剂和杂质，从而得到纯净的目
标物质。
下面将详细介绍真空浓缩的原理。
首先，真空浓缩设备通过机械泵等方式将操作容器内的空气抽空，形成一定的真空度。
在真空环境下，物质的汽化温度会大大降低，使得物质在较低的温度下就能够蒸发。
同时，由于真空环境下
的压力较低，蒸发出的物质分子能够更快地扩散和迁移，从而提高
了蒸发速率。
其次，当物质蒸发后，需要将其重新凝结成液体。
这时，真空
浓缩设备会通过冷凝器等方式降低蒸汽的温度，使其重新凝结成液体。
在冷凝过程中，通过调节冷凝器的温度和压力，可以有效地控
制物质的凝结速率和凝结纯度，从而得到纯净的目标物质。
最后，真空浓缩的原理还包括对溶剂和杂质的去除。
在真空环
境下，溶剂和杂质的汽化温度也会降低，使得它们更容易蒸发。
通
过控制真空浓缩设备的操作参数，可以将溶剂和杂质一同蒸发并随
蒸汽一起抽出，从而实现对溶剂和杂质的有效去除。
总之，真空浓缩的原理是利用真空环境下的低温和低压条件，
通过物质的蒸发和冷凝来实现物质的浓缩和纯化。
这一技术在化工、制药、食品等领域有着广泛的应用，能够有效地提高产品的纯度和
品质，是一种非常重要的分离和提纯技术。
第七章真空浓缩设备
二、汽液分离器(捕沫器 )
• 产生雾沫夹带的原因： • 1、泡沫 物料中存在具有表面活性的物质，它降低料
液的表面张力，使其在汽化时易形成泡沫。在分离室中， 泡沫破裂，其液膜分裂成小雾滴群，易被二次蒸汽夹带。
• 2、蒸汽高速流动 蒸汽流速快，必然携带雾沫流动。 • 3、溶液急剧蒸发 溶液加热较大，易发生闪急蒸发，
形成雾沫。
• 为了汽液更好的分离，分离室要有一定空间，使蒸汽流 速降低，较大的液滴在重力作用下返回液面。乳品生产 中常采用离心型分离器。
雾沫夹带的危害：
• 1、污染二次蒸汽； • 2、影响浓缩效率和蒸发能力，造成物料损
失； • 3、若是多效蒸发，二次蒸汽夹带的雾沫将
使下一效加热器传热面形成污垢和腐蚀。
.
• 真空浓缩的缺点：蒸发温度低，料液黏度大，传热系 数较小，系统内为负压，完成液排出需用泵，冷凝水 排出也需要用泵或高位产生压力(液位差)排出。真空泵 和输液泵能耗增加。
• 真空浓缩的操作压力取决于冷凝器中水的冷凝温度和 真空泵的性能。冷凝器操作压力的极限是冷凝水的饱 和蒸汽压，所以它取决于冷凝器的温度。真空泵的作 用是抽走系统中的不凝性气体，真空泵的工作能力愈 大，就使得冷凝器内的操作压力愈易维持，愈接近冷 凝水的饱和蒸汽压。一般真空蒸发时，冷凝器的压力 为10～20kPa。
三、真空系统
(一)真空系统的作用是抽吸系统内的不凝性气体，保 证蒸发器内处于真空状态。 蒸发器内不凝性气体的主要来源： 1、设备密封不严； 2、溶解在冷却水中的不凝性气体； 3、加热蒸汽带入的不凝性气体； 4、物料中携带的不凝性气体。 不凝性气体的存在不仅影响设备的真空度，而且也使 传热效率下降，所以必须将不凝性气体排出。常用的 真空装置有蒸汽喷射器、往复式真空泵和水环式真空 泵。大多数乳品厂现在使用水环式真空泵。
第七章 食品浓缩机械与设备
料液分配盘:
在进料口与刮板之间，使料液均匀分布到 加热器内壁。
蒸发器或加热器 下段 上段
为圆筒形的加热夹套，为加热蒸发段 有扩大的截面和固定的叶板，为汽液分离段
v工作过程
料液从进料管以稳定流量进入， 先由转轴带动分配盘，物料在离心 力的作用下，被抛向加热夹套的内 壁，料液受重力作用，沿着器壁向 下流动。与此同时，装在转轴上的 刮板把料液刮成薄膜，料液受加热 面的加热而蒸发。 二次蒸汽可与浓缩液并流进入汽 液分离器，分离排除，或者以逆流 方向上升到浓缩器顶部，经液滴分 离器，把夹带的液沫分离，从顶部 排出进入冷凝器。
第七章 食品浓缩机械与设备
第一节 概述 第二节 常压浓缩机械与设备 第三节 单效真空浓缩机械与设备 第四节 液膜式真空浓缩机械与设备 第五节 真空浓缩装置的辅助设备
第一节 概述
v定义 从溶液中除去部分溶剂的单元操作，使溶 质和溶剂的均匀混合液部分分离的过程。 使物料最终达到一个低溶剂含量（30%） 的相对稳定状态，实质上是溶剂在物料内 部借对流扩散作用从呈液相物料内部达到 液相表面而后除去的过程。
二次蒸汽
第五节 真空浓缩装置的辅助设备
v汽液分离器 作用 :将蒸发过程中产生的 v 型式 雾沫中的溶液聚集并与二 碰撞型 次蒸汽分离，减少料液的 离心型 损失，同时防止污染管道 过滤型 及其他浓缩器的加热面 v原理
利用气力悬浮原理 使液滴在气体中的速度小于悬浮速度而分离
v蒸汽冷凝器
v型式 作用:将真空浓缩缩产生的二 大气式冷凝器(干式逆流 次蒸汽进行冷凝，并将其中 高位冷凝器) 的不凝性气体分离，以减轻 表面式冷凝器 真空系统的容积负荷，同时 保证达到所需真空度 低水位冷凝器
真空浓缩
（蒸发面负压）
真空浓缩设备食品加工
真空浓缩设备在食品加工中的应用简介真空浓缩设备是一种用于加工食品的高效工具。
它采用真空技术，通过降低压力，将液体或溶液中的水分快速蒸发，从而实现浓缩的效果。
真空浓缩设备被广泛应用于各种食品加工领域，包括食品饮料、药品制造、化妆品生产等。
真空浓缩设备的工作原理真空浓缩设备主要由真空泵、浓缩罐、加热系统和控制系统组成。
其工作原理如下：1.通过真空泵将容器内的空气抽出，降低容器内的压力。
2.加热罐体中的溶液，使其达到沸点。
3.在低压环境下，液体中的水分迅速蒸发，由真空泵抽出。
4.经过循环冷凝，将蒸发出的水分重新转化为液态。
5.持续循环上述过程，直到达到所需的浓缩度。
真空浓缩设备在食品加工中的优势真空浓缩设备在食品加工中具有以下优势：1.高效浓缩：真空浓缩设备能够快速蒸发液体中的水分，大大提高了浓缩效率。
相比传统的加热浓缩方法，它的速度更快。
2.节能环保：由于采用了真空技术，真空浓缩设备在蒸发过程中能够降低沸点，从而减少能源消耗。
另外，它能够将水分循环利用，减少了对水资源的浪费。
3.保留品质：真空浓缩设备在浓缩过程中不需要添加任何化学物质，可以保持原料的天然香味和营养成分，提高了产品的品质。
4.灵活多样：真空浓缩设备可根据不同的需求进行调整，可以调节浓缩时间、温度和真空度等参数，适应不同食品的加工要求。
真空浓缩设备在不同食品加工领域的应用食品饮料行业真空浓缩设备在食品饮料行业中有着广泛的应用，主要用于浓缩果汁、果酱、酱料等产品。
它能够快速去除水分，使产品浓度增加，延长产品的保质期。
同时，真空浓缩设备还可以使果汁、酱料等产品更加浓郁，提高口感。
药品制造行业在药品制造行业中，真空浓缩设备被用于浓缩药液、提取药物成分等。
它可以快速去除溶剂，使得药物浓度增加，从而提高药效。
此外，真空浓缩设备还可以为药物制备提供稳定的工艺环境，确保产品的质量。
化妆品生产行业真空浓缩设备在化妆品生产行业中被广泛应用于乳液、精华液等产品的浓缩与提取。
食品真空浓缩设备
食品真空浓缩设备简介食品真空浓缩设备是一种用于处理食品的装置，通过减少食品中的水分含量，可以增加食品的保质期和稳定性。
这种设备利用真空技术，通过降低压力来促使水分从食品中蒸发，从而减小食品的体积和重量。
本文将介绍食品真空浓缩设备的工作原理、应用领域以及优势。
工作原理食品真空浓缩设备的工作原理基于自然界中的蒸发原理。
当设备的内部压力降低时，水分分子会从食物中蒸发，然后被抽取出来。
这种蒸发和抽取的过程可以通过控制真空度和温度来实现。
高真空度和适当的温度可以加速水分的蒸发，从而提高浓缩效果。
应用领域食品真空浓缩设备广泛应用于食品加工行业，特别是涉及到浓缩和干燥的领域。
以下是一些典型的应用领域：汁类加工食品浓缩设备可以用于水果汁、蔬菜汁和其他饮料的浓缩过程。
经过浓缩后的汁液更加浓郁，口感更好，也更容易保存和运输。
此外，浓缩后的汁液可以用作其他食品加工工艺的原料。
海产品加工对于海产品，如鱼肉、虾仁等，浓缩设备可以去除其中的水分，从而减小体积和重量，提高经济效益，同时延长保质期。
浓缩后的海产品可以更方便地储存和运输，并且可以用于制作多种加工品，如鱼粉和虾仁干。
调味品制作食品真空浓缩设备还可以用于调味品的制作。
将调味品中的水分去除，可以增加调味品的浓度和口感，提升食品的味道和风味。
在生产调味品的过程中，食品浓缩设备发挥着重要的作用。
优势食品真空浓缩设备相比传统的浓缩方法具有多方面的优势：1.减少能源消耗：食品真空浓缩设备通过降低压力来进行浓缩，相比传统的热浓缩方法，能够显著降低能源消耗。
2.保持食品品质：由于浓缩过程是在低温下进行的，食品中的营养成分可以得到保留，从而保持了食品的品质和口感。
3.提高食品的保质期：食品浓缩会降低食品中的水分含量，减少细菌和微生物的生长环境，从而延长了食品的保质期。
4.节约储存和运输成本：浓缩后的食品体积和重量减小，可以降低储存和运输成本。
总结食品真空浓缩设备通过降低压力和控制温度，实现了食品中水分的蒸发，并取得了许多实际应用。
第七章浓缩设备
五、真空浓缩设备的分类
（一）根据加热蒸气被利用的次数分 1.单效浓缩装置 2.多效浓缩装置 3.带有热泵的浓缩装置
1.单效浓缩装置
2.多效浓缩装置 3.带有热泵的浓缩装置 食品工厂的多效浓缩装置，一般采用双效、三效，有时，还常有 热泵装置，效数增加，有利于节约热能，但设备投资费用增加， 所以效数的确定，必须全面分析，细致反， 即原料由最后一 效进入，依次用 泵送入前效，最 后的浓缩制品从 一效排出。蒸汽 由一效进入，一 效汁汽进入二效， ••••，最后一效汁 汽进入冷凝器。
特点：
随着料液向前流动，浓度愈来愈高，而蒸发温 度也愈来愈高。故黏度增加没有顺流的显著。 这对改善循环条件，提高传热系数有利。 但高温加热面上浓溶液的局部过热有引起结焦 和营养物质破坏的危险。 效间料液流动要用泵，没有自蒸发，水分蒸发 量稍减。
（一）作用原理：料液经 过加热管加热，水分汽化， 料液比重变小，而中央降 液管中料液没被加热至沸 腾（料液比重较大）。由 于传热产生重度差，形成 物料在加热管和降液管中 的循环，将水分蒸发，达 到浓缩的目的。而加热蒸 汽释放出潜热后，变成水， 从底部排出管排出。
（二）结构
由加热室和蒸发室组成。 1.加热室： 由加热管、中央降液管 和上下管板组成。 中央降液管的作用 形成内循环，它的内截 面积是加热管总内截面 积的0.25倍。 上下管板的作用 将物料和蒸汽分开。
2.多效真空浓缩流程
1）并流法 2) 逆流法 3) 平流法 4) 混流 5) 有额外蒸汽引用的多效蒸发流程
1）并流法：
溶液与蒸汽 的流动方向 相同，即均 由第一效顺 序至末效。
特点： 原料液由泵泵入一效罐。由于蒸发室压力由一效 至末效依次递减，故料液在效间流动不需用泵； 由于料液沸点依效序递降，因而当前效料液进入 后效时，便在降温的同时放出其显热，供一小部 分水分汽化（自蒸发），可产生更多蒸汽，节省 蒸汽; 由于后效溶液浓度较前效大，且温度低，使传热 系数降低，影响传热（末效蒸发困难）。 (但高浓度料液处于低温)对浓缩热敏食品是有利的。
真空浓缩设备
目前这类设备在乳品、果汁等食品 工业中应用最广。
有立式、卧式两类。
加热时间为2～3S。 加热区域可分成几段， 采用不同压力的蒸汽
特点：传热系数高， 适于高粘度（最高达 100Pa.s ） 的 料 液 或 含有悬浮颗粒的料液。
• 直径：300～500mm • 最小间隙：1.5士0.3mm • 转速：300—— 800rpm。
（一）间接式冷凝器 二次蒸汽与冷却水间接传热，有列管式、板式、螺
旋板式和淋水管式。 特点：冷凝液可回收利用，但传热效率低，故用作冷
凝的较少。 （二）直接式冷凝器 （混合式）
分为逆流式和喷射式。 二次蒸汽与冷却水直接接触而冷凝。
2、喷射式冷凝器
安装要求：
①水泵至喷射器冷却水入 口的管路，尽量减少管件 和弯头，减小阻力损失；
适于浓缩热敏、易起泡和粘度 低的液料。缺点是一次浓缩比 低，进料量需严格控制。
特点：
①利用重力作用成膜，能蒸发粘度 较大的料液，且受热时间短， 适于热敏性强的物料；
②料液的沸点均匀，有效温差较大， 传热效果好，节约蒸汽。
③蒸发管较长，沸腾泡沫易受热破 裂，因此适于蒸发易生泡沫的 物料；
④清洗方便；
(二) 常用真空装置 1、蒸汽喷射器 2、往复式真空泵 3、水环式真空泵
蒸汽喷射泵的优点是抽气量大，真空度高，安装运行和维修
简便，价廉，占地面积小。其缺点是要求蒸汽压力较高，蒸
第四效蒸发器
食品工程原理
特点：结构紧凑，传 热效率高，蒸发强度 高
料液停留时间极短， 约1s，
制品品质优良，能较 好保持原有色、香、 昧和营养成分。
适于热敏性物料，是 一种新型、高效的浓 缩设备。
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§7、根据二次蒸汽被利用的次数分类 (1)单效浓缩装置 (2)多单效浓缩装置 (3)带有热泵的浓缩装置
2、根据料液流程分类 (1)单程式 (2)循环式：自然循环与强制循环
3、根据加热器结构分类 (1)盘管式浓缩器 (2)中央循环管式浓缩器 (3)升膜式浓缩器 (4)降膜式浓缩器 (5)片式浓缩器 (6)刮板式浓缩器 (7)外加热式浓缩器
二次蒸气（被冷凝）
原料液
蒸发器
完成液
加热蒸气
冷凝水
1.加热器 2.加热列管 3.中间管 4.分离室 5.捕沫器 6.冷凝器
蒸发器实质上是一个换热器，如图所示，由 加热室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热 室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。通 过换热，使间壁另一侧的物料加热、沸腾、 蒸发浓缩。料液蒸发出的水蒸汽在分离室4 中与溶液分离后从蒸发器上部引出。为防止 液滴随蒸汽带出，一般在分离器上都设有除 沫装置5。从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸 汽，便于同加热蒸汽相区别。二次蒸汽进入 冷凝器6冷凝，冷凝水从下部排出，二次蒸 汽中的不凝性气体由真空泵抽出。浓缩后的 完成液由蒸发器底部排出。
四、常压蒸发和真空浓缩
蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。常压蒸发是指 冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力， 此时系统中的不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。
减压下的蒸发通常称为真空蒸发，食品工业广泛应用真空蒸发 进行浓缩操作。因真空蒸发时冷凝器和蒸发器物料侧的操作压 力低于大气压，必须依靠真空泵不断从系统中抽走不凝性气体 来维持负压的工作环境。采用真空蒸发的基本目的是降低物料 的沸点。
二、浓缩的目的:
1、除去食品中的大量水分，减轻了重量，减小了体积，节省了包装、贮存 和运输费用。 2、通过了提高食品的浓度，达到贮藏食品的目的。 3、满足后续加工工艺过程的要求。
三、浓缩的基本过程
蒸发过程的两个必要组成部分：加热物料使溶剂(水)沸腾汽化与 不断除去汽化产生的二次蒸汽。一般前一部分在加热器中进行， 后一部分在冷凝器中完成。如图所示 ：真空蒸发基本流程。
真空浓缩与常压蒸发比较所具有的优点：
1、溶液沸点降低，增大了蒸发器的传热温差，所需的换热面积 减小。 2、溶液沸点低，可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热 源，有利于降低产品成本和生产费用。 3、蒸发温度低，即物料受热温度低，有利于浓缩热敏性物料。 4、蒸发器操作温度低，系统的热损失小。
五、单效浓缩和多效浓缩
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蒸汽喷射热泵使用的蒸汽喷射器类似于蒸汽喷射真 空泵，称为热压泵，是在喷嘴附近低压吸入蒸发产 生的二次蒸汽，与高温高压的驱动蒸汽混合后，在 扩压管处达到蒸发所需加热蒸汽的压力和温度后用 作蒸发的加热介质。 机械压缩式热泵利用电动机或汽轮机等驱动往复式 或离心式压缩机，将二次蒸汽压缩，提高其压力和 温度，重新用作蒸发的加热蒸汽。
第七章 真空浓缩设备
§7-1 概 述
一、概念
1、浓缩 从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 2、真空浓缩 在负压下，以较低温度进行浓缩的单元操作。 3、加热蒸汽（饱和蒸汽或生蒸汽） 乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断 供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。 4、二次蒸汽 物料中水分蒸发所形成的蒸汽。 5、不凝性气体 相对于水蒸汽，在一定的压力和温度下不能被凝结的气体，称 为不凝性气体，一般是指空气。 6、雾沫挟带 对于气、液两相的分离设备或反应设备，若气相为连续相、液相 为分散相（例如板式蒸馏塔），而气相速度较大，部分液体会被气体吹散成液 滴并被气体带出。这种现象称为雾沫夹带。产生雾沫夹带会降低设备的分离效 率。
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真空浓缩的缺点：蒸发温度低，料液黏度大，传热系数较小， 系统内为负压，完成液排出需用泵，冷凝水排出也需要用泵或 高位产生压力(液位差)排出。真空泵和输液泵能耗增加。 真空浓缩的操作压力取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的 性能。冷凝器操作压力的极限是冷凝水的饱和蒸汽压，所以它 取决于冷凝器的温度。真空泵的作用是抽走系统中的不凝性气 体，真空泵的工作能力愈大，就使得冷凝器内的操作压力愈易 维持，愈接近冷凝水的饱和蒸汽压。一般真空蒸发时，冷凝器 的压力为10～20kPa。
七、热泵蒸发
为提高热能利用率，除采用多效蒸发外，还可通过一种 通称为热泵的装置，提高二次蒸汽的压力和温度，重新 用作蒸发的加热蒸汽，称为热泵蒸发，或称为蒸汽再压 缩蒸发。 热泵是以消耗一部分高质能（机械能、电能）或高温热 能为代价，通过热力循坏，将热由低温物体转移到高温 物体的能量利用装置。 常用的热泵有蒸汽喷射热泵和机械压缩式热泵。
二、加热器：
六、闪蒸
急剧蒸发简称闪蒸，是一种特殊的减压蒸发。将热溶液的压力 降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬 间沸腾汽化，就是闪蒸。水在闪蒸汽化时带走的热量，等于溶 液从原压下温度降到降压后饱和温度所放出的显热。 在闪蒸过程中，溶液被浓缩。常见闪蒸的具体实施方法是直接 把溶液分散喷入低压大空间，使闪蒸瞬间完成。 闪蒸的最大优点是避免在换热面上生成垢层。闪蒸前料液加热 但并没浓缩，因而生垢问题不突出。而在闪蒸中不需加热，是 溶液自身放出显热提供蒸发能量，因而不会产生壁面生垢问题。
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多效蒸发是将多个蒸发器串联起来的系统，后 效的操作压力和沸点均较前效低，仅在压力最 高的首效使用生蒸汽作加热蒸汽，产生的二次 蒸汽作为后效的加热蒸汽，亦即后效的加热室 成为前效二次蒸汽的冷凝器，只有末效二次蒸 汽才用冷却介质冷凝。可见多效蒸发明显减少 加热蒸汽耗量，节约了热能，也明显减少冷却 水的耗量。
浓缩操作的效数是指二次蒸气被利用的次数。 如果浓缩生成的二次蒸汽不再被用作加热介质，而是直 接送到冷凝器中冷凝的蒸发过程，称为单效浓缩，是浓 缩中最简单的一种方法。如果两个蒸发器串联起来，第 一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热 蒸汽，第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝 后排出，则称为双效蒸发，它是多效蒸发中最简单的一 种方法。