10-6章浓缩、结晶

第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶 外循环管式蒸发器技术参数
2000 20 0.050.2 200 Ø500 Ø1200 1500 15 0.050.2 1700 Ø500 Ø1100 1000 10 0.050.2 1100 Ø400 Ø1000 505 750 7.5 0.050.2 800 Ø400 Ø800 500 5 0.050.2 550 Ø300 Ø700 300 250 2.5 0.050.2 300 Ø200 Ø400 188
第一节 浓缩的目的和分类
一、食品浓缩的作用与目的
1.作用 2.目的
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
一、食品浓缩的作用与目的
1.浓缩的作用 除去溶剂获得高浓度溶液 便于溶质以结晶状态析出 方便后续操作

第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
一、食品浓缩的作用与目的 2.浓缩的目的
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
四、蒸发器的类型及选择
（二）蒸发器的类型
1.间歇性 2.连续式： 升膜式、降膜式、刮板式、离心薄膜式
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
1、循环型蒸发器

特点：溶液在蒸发器中循环流动，以提高传热 效率。 （1）中央循环管式蒸发器 （2）外循环管是蒸发器
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
二、食品浓缩的分类
2.非平衡浓缩 是利用半透膜等来分离溶质与溶剂的过程， 也称为膜分离。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
一、蒸发浓缩的基本原理
★蒸发浓缩可在沸点或低于沸点时进行，又可在 减压或常压下进行。为提高蒸发效率，生产上蒸 发浓缩均采用沸腾蒸发。 ★沸腾蒸发浓缩的效率常以蒸发器生产强度来衡 量。
（2）外循环式真空蒸发器 原理： 料液在加热器的管内被加热至沸点后，部分 水汽化，使热能转换为向上运动的动能；同时由 于加热管内汽液混合物和循环管中未沸腾的料液 之间产生了重度差，在膨胀动能和重度差的诱导 下，产生了料液的自然循环（料液在加热管内的 循环速度小于1m/s），料液受热量愈多，沸腾愈 好，其循环速度也就愈大。
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
2.膜式蒸发器
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
（三）常见的蒸发器
2.膜式蒸发器
（1）升膜式蒸发器
如图所示，它的加热室由一根或数 根垂直长管组成。通常加热管径为 25～50mm，管长与管径之比为 100～150。原料液预热后由蒸发器 底部进入加热器管内，加热蒸汽在 管外冷凝。当原料液受热后沸腾汽 化，生成二次蒸汽在管内高速上升， 带动料液沿管内壁成膜状向上流动， 并不断地蒸发汽化，加速流动，气 液混合物进入分离器后分离，浓缩 后的完成液由分离器底部放出。
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
二、食品浓缩的分类
1.平衡浓缩 是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质浓 缩液和溶剂的浓缩（分离）方法。 蒸发浓缩 溶液的蒸发是利用水汽化而达到分离的目的， 加热介质一般为水蒸气。 冷冻浓缩 是利用稀溶液与固态冰在凝固点以下的平衡关 系，部分水分因放热而结冰，而后用机械方法将 浓缩液与冰晶分离。
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
第二节 蒸发浓缩
第三节 冷冻浓缩
第四节 膜浓缩
第五节 食品的结晶
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
浓缩概念：利用物理方法从液态食品中 除去水分的过程，也是溶质和溶剂均匀 混合溶液的部分分离过程。包括蒸发、 冷冻浓缩等操作。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（2）外循环式真空蒸发器
主要特点： 为提高汽液分离的效果，并兼有除沫、防夹带的 作用，采用了三级分离，捕集方式:一是汽液切线进 入蒸发罐利用离心力和罐内沉降作用；二是蒸发器 顶部采用高效气滤式过滤网层；三是增设撞击式捕 液器，从而防止了料液被二次蒸汽夹带的损失，即 使对易产生泡沫的料液（例如含皂的中药液）也能 达到满意的分离效果。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩 三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（三）结垢性
对浓缩效果的影响 －－影响传热，带来安全性问题 解决办法 （1）采用管内流速很大的升膜式蒸发器或其它 强制循环的蒸发器 （2）采用电磁防垢、化学防垢等采取真空浓缩 的方式 （3）采用CIP清洗系统与蒸发器配套使用
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
（三）常见的蒸发器
（2）外循环式真空蒸发器
蒸发器有一效、二效、三效系列规格，另有Ｑ 型为强制外循环蒸发器。可广泛应用于医药、食 品、化工、轻工等行业的水或有机熔煤溶液的蒸 发浓缩。特别适用于热敏性物料，（列如中药生 产的水、醇提取液，抗生素发酵液、牛奶、果汁 等），在真空条件下进行低温连续浓缩，可确保 产品质量。如需回收酒精，并提高酒精浓度。
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（四）泡沫性
对浓缩效果的影响 －－料液流失 解决办法 （1）采用管内流速很大的升膜式或强制循环式蒸 发器 （2）用高流速的气体来吹破泡沫 （3）用其它的物理、化学措施消泡。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（五）结晶性
（三）常见的蒸发器
（2）外循环管式蒸发器
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（2）外循环式真空蒸发器 WZ型外循环式真空蒸 发装置主要由列管式加 热器、蒸发罐、循环管 及其他附属设备所组 成。
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（二）分类
按操作压力分 （1）常压蒸发 （2）真空蒸发 （3）加压蒸发 按蒸发操作的方式分 （1）间歇式 （2）连续式 （3）循环式
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（一）食品中热敏性物质的变化 （二）沸点和冰点的变化 （三）粘度 （四）起泡性 （五）结垢性 （六）结晶性 （七）风味形成与挥发
对浓缩效果的影响 －－造成料液流动状态的改变，大量结晶的沉积， 妨碍加热面的热传递 解决办法 －－选择强制循环、外加热式及带有搅拌的蒸发 设备
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（六）风味形成与挥发
对浓缩效果的影响 －－产生不良风味，原有芳香成分挥发，浓缩制 品品质下降 解决办法 （1） 真空蒸发 （2） 低温蒸发 （3） 采取香味回收措施


减少食品的重量和体积，从而减少相应的包装、 贮藏和运输费用。 浓缩可提高制品的浓度，增大渗透压、降低水 分活性、延长制品的保质期。
第六章 食品浓缩和结晶
第一节 浓缩的目的和分类
一、食品浓缩的作用与目的 2.浓缩的目的



浓缩是结晶操作的预处理过程及结晶控制的一 种手段。 降低食品脱水过程的能耗，有利于保证制品品 质，降低成本。 改善产品质量
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（一）食品中热敏性物质的变化

食品成分的变化 对浓缩效果的影响 －－ 食品品质下降 解决办法 －－采取真空浓缩的方式
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（二）粘稠性
对浓缩效果的影响 －－降低物料的导热系数和总传热系数 解决办法 －－选择强制循环或刮板式蒸发器

第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
二、蒸发浓缩的特点及分类
（一）真空蒸发的特点

便于采用低压蒸汽或废蒸汽作为加热源，有利于 多效蒸发，降低能耗； 需要配套的真空系统，会增大设备投资及动力损 耗； 由于蒸发潜热随沸点降低而增大，故热量消耗较 大。


第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
二、蒸发浓缩的特点及分类
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（1）中央循环管式蒸发器 又称标准式蒸发器, 为最常 见的蒸发器，其结构如图所 示，它主要由加热室、蒸发 室、中央循环管和除沫器组 成。蒸发器的加热器由垂直 管束构成，管束中央有一根 直径较大的管子，称为中央 循环管，其截面积一般为管 束总截面积的40%～100%。
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器 （2）外循环式真空蒸发器
原理： 由于是在真空作用下蒸发，其料液的蒸发温度可以 控制在某种程度上50℃以下。蒸发出的二次蒸汽经 丝网除沫器和捕液器捕集后，被水力喷射泵的喷水 冷凝后带走。蒸发罐内的料液经离心旋转后，沿外 循环管回到加热器的下部，进行再循环加热蒸发， 如此循环加热蒸发（约15-20分钟），当达到要求 的浓度时，开始连续出料，与此同时也连续进料， 从而构成连续的真空浓缩操作。
蒸发量 加热面积 蒸汽压力 耗气量 加热器直径 蒸发罐直径 加热器重量
KgH2O/h m2 MPa(表 压) Kg/h mm mm kg
蒸发罐重量
冷凝器重量
kg
kg
580
320
885
175
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
2.膜式蒸发器 根据蒸发器内物料的流动方向及成膜原因可 分为以下几种类型。 （1）升膜式蒸发器 （2）降膜式蒸发器 （3）升/降膜蒸发器 （4）刮板式薄膜蒸发器 （5）离心式薄膜蒸发器 （6）板式蒸发器 （7）膨胀流蒸发器
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（1）中央循环管式蒸发器
中央循环管式真空蒸发器
球形浓缩器
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（1）中央循环管式蒸发器 原理：
当加热蒸汽（介质）在管间冷凝放热时，由 于加热管束内单位体积溶液的受热面积远大于中 央循环管内溶液的受热面积，因此，管束中溶液 的相对汽化率就大于中央循环管的汽化率，所以 管束中的气液混合物的密度远小于中央循环管内 气液混合物的密度。这样造成了混合液在管束中 向上，在中央循环管向下的自然循环流动。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
三、蒸发浓缩过程食品物料的变化
（七）腐蚀性
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
四、蒸发器的类型及选择
（一）选用蒸发器的基本要求


符合工艺要求，溶液的浓缩比适当； 传热系数高，有较高的热效率，能耗低； 结构合理紧凑，操作、清洗方便，卫生、安 全可靠； 动力消耗低，设备便于检修，有足够的机械 强度。
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（1）中央循环管式蒸发器 优点：结构简单、紧凑，制造方便，操作可靠， 投资费用少。 缺点：清理和检修麻烦，溶液循环速度较低，一 般仅在0.5m/s以下，传热系数小。 它适用于粘度适中，结垢不严重，有少量的 结晶析出，及腐蚀性不大的场合。中央循环管式 蒸发器在工业上的应用较为广泛。
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（2）外循环管式蒸发器 循环管内的物料是不直接 受热的，故可适用于果汁、 牛奶等热敏性物料的浓缩。 在真空条件下进行低温间 歇或连续浓缩，可确保产 品质量。
单效外循环蒸发器
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
第二节 蒸发浓缩
第六章 食品浓缩和结晶
四、蒸发器的类型及选择
（三）常见的蒸发器
（2）外循环式真空蒸发器 为便于清洗，在加热器顶部设置了快开式顶盖。 在蒸发罐内气滤式过滤网的上部设置了环形喷淋清 洗水管。并在蒸发罐体上设置人孔以便对罐内进行 清洗。 为便于在操作中的观察，在加热器顶部及蒸发 罐体上均设置了灯孔与视镜。 WZ型蒸发器与国内常用的升膜式、降膜式、升 -降膜式蒸发器相比，WZ型属循环型蒸发器，料液的 浓缩比大，而且管内不易结垢。例如用于药水煎液 浓缩比重可达d=1.25而管内不结垢。
★蒸发器生产强度是指单位时间内，单位传热面 积上所蒸发的溶剂量。
第六章 食品浓缩和结晶
第二节 蒸发浓缩
二、蒸发浓缩的特点及分类
（一）真空蒸发的特点

在真空条件下，液体的沸点低，有利于增大加热 蒸汽与液体之间的温差，增大传热效率，减少蒸 发器所需的传热面积； 物料在较低温度下蒸发，减少对热敏性食品成分 的破坏；