真空浓缩设备培训课程

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• 亦称盘管式浓缩锅, 由上下锅体、加热 盘管、汽液分离器 等组成。
• 料液分批浓缩。二 次蒸汽由上部排入 汽液分离室,成品 由锅底卸出。
单元操作:蒸发
盘管式真空浓缩机
组成:蒸发器、加热盘管 分离器、仪表箱 水力分离器
特点:体积小、成本低 操作维修方便
型号:1000型 700型 300 型
蒸发量:300-1000kg/h
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; ⑤适于浓度较大,不易结晶、结垢
的物料。 目前这类设备在乳品、果汁等食品
工业中应用最广。
降膜式蒸发器动画
七、刮板式蒸发器
• 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。
第一节 蒸发器的分类、结构和特点
一、分类 (一)按二次蒸汽利用次数分:
1、单效浓缩装置。 2、多效浓缩装置。
(二)按料液流程分: 1、循环式:自然与强制循环。 2、单程式:
(三)按加热器结构分: 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。
一、夹套式蒸发器
• 中小型浓缩设备。 • 由圆筒形夹套壳体、搅
拌器、除沫器等组成。 • 适于果酱、蜜饯、糖浆、
乳品、豆浆晶、食用胶 等高粘度料液的浓缩。
主要技术参数 蒸发量 300L/h, 蒸汽耗用量 340kg/h, 蒸汽压力<196kPa, 真空度 82.9~88.0kPa。
二、盘管式蒸发器
• 优点:占地少,传热效率较高, 料液受热时间短,在加热管内 停留10—20s。
• 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。
升膜式蒸发器动画
六、降膜式蒸发器
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。
主要技术参数: 水分蒸发量:800kg/h ; 进料量:1210kg/h(进料总乳固体含量 25.65%); 生产率:410kg/h(出料总乳固体含量74%); 蒸汽耗量:465(kg/h)(蒸汽表压 800KPa); 耗水量:水压300kPa(表压),22℃15m3/h; 电机总功率:约10.4kw。 本设备的特点是能量消耗少,操作稳定,清洗方便。
食品工程原理
九、离心式蒸发器
• 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。
• 但对粘度大、易结晶 的料液不适用,其结 构较复杂,造价高。
完成液
原料液
二次蒸汽
• 效率较低,为 30%~50%。 真空度较低,为2.0~ 4.0kPa。
水环真空泵工作原理
第三节 单效真空浓缩设备
(一)单效降膜式真空浓缩设备 以德国WINGGAND公司引进的单效降膜式真空浓缩系
统为例 主要由加热室、分离室、热压泵(蒸汽喷射器)、物料泵、 冷凝水泵、水环式真空泵、螺杆泵及贮料桶等组成。适用 于牛乳浓缩。
多功能刮板浓缩罐
立式刮板式浓缩器
八、板式蒸发器
• 优点:蒸发时间很短,2s左右,液流分布均匀,不易结垢。 传热系数高。可处理高粘度的料液,结构紧凑,拆卸清洗方 便
• 可用于牛奶、果汁,豆。蛋、糖汁,低盐酱油等多种食品的 浓缩。
板式浓缩装置
4效
1效
2效 3效
板式四效蒸发器
第四效蒸发器
第五章 传 热
• (三)结垢性 结垢是液料在浓缩过程中因粘度增大、悬 浮的微粒积沉、局部焦化过热等因素所造成。结垢后,增加 热阻,降低传热系数,甚至使作业无法运行。故宜选刮板式 或强制循环型蒸发器。
• (四)结晶性 若浓缩过程中有晶体析出,易沉积于传热 面上,影响传热效果,宜选带搅拌的或强制循环型蒸发器。 刮板式蒸发器亦适用。
第六章 真空浓缩设备
内蒙古农业大学 食品科学学院 陈忠军 副教授
主要内容:
一、蒸发器的分类、结构和特点 二、真空浓缩的附属装置 三、单效真空浓缩设备 四、多效真空浓缩设备 五、蒸发设备选型
真空浓缩设备概述
浓缩:从溶液中除去部分溶剂的单元操作。
真空浓缩:在负压下,以较低温度浓缩。 特点: (1) 料液沸点低,浓缩速度快。 (2) 能用低压蒸汽为热源。 (3) 利于保持食品营养成分。 (4) 能耗小。 (5) 真空系统投资大,功耗大。 (6) 沸点降低,蒸发潜热增大。
• 该类蒸发器在国内糖厂应用 较多。
中央循环管蒸发器动画
四、强制循环式蒸发器
• 主要由列管式加热器、 分离室和料液循环泵组 成。
• 料液强制循环,在加热 器出口减压、沸腾,分 离室内进行汽液分离;
• 该蒸发器为分批作业
• 优点为流速大,达34m/s,传热系数较高, 可防止料液结垢;当加 热蒸汽与料液之间的温 差较小时(3-5℃), 仍可进行操作。不足是 动力消耗大.
加热面积:3-10 m2
三、中央循环管式蒸发器
• 加热室中中央循环管的截面 一般为加热管束总面积的40 %以上。
• 料液由于受热程度不同,产 生重度差,从边上上升、中 间下降,在分离室进行汽液 分离。
• 二次蒸汽由顶部排出。料液 经中央循环管下降,再进入 加热管束,形成自然循环。 浓缩后的制品由底部卸出。
强制循环蒸发器动画
强制循环蒸发器 这是烧碱厂的强制循环蒸发器
外循环 连续式真空浓缩机
生产能力:1000 kg/h
单元操作:蒸发
五、升膜式蒸发器
• 由加热室、分离室和循环管等 组成。
• 料液在加热管中部沸腾汽化。 在上部产生二次蒸汽,流速可 达100—l60/s。料液沿管内壁 成膜状上升,并不断蒸发。
三、真空装置
(一) 作用:抽出不凝结气体,保证系统的真空度,降 低浓缩锅内压力,使料液在低温下沸腾。 不凝气体来源: ①溶解于冷却水中的空气。 ②料液中分解的气体。 ③设备泄漏。
(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
• 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。
料的浓缩,效果好,质量高,蒸汽与冷却水的消耗量均较低, 并配有清洗装置,操作方便。 • (三)主要技术参数 • 生产能力(水分蒸发量)为1200kg/h; • 杀菌条件为86—92℃保温24s; • 一效加热温度为83~90℃; 一效蒸发温度为70~75℃; • 二效加热温度为68~74℃; 二效蒸发温度48~52℃; • 物料受热时间为3min; • 蒸汽压力(表压)为500kPa;蒸汽消耗量为 620kg/h; • 冷却水耗量为12t/h。
多效真空浓缩操作流程(三效为例)
二次蒸汽
加热蒸汽 1效
料液
2效
3效 完成液
冷凝水
冷凝水
冷凝水
并流(顺流) 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
二次蒸汽
加热蒸汽 完成液
1效
2效
3效
料液
冷凝水
冷凝水
冷凝水
逆流 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
二次蒸汽
加热蒸汽
料液
1效
2效
3效
完成液
完成液
完成液
冷凝水源自文库
冷凝水
冷凝水
顺流式双效降膜真空浓缩设备
单元操作:蒸发
双效降膜真空浓缩机
主要用于奶、果汁的浓缩
蒸发量:2400 kg/h
1效 2效
料液 温度:73
48 0C
加热 温度:84
70 0C
加热 面积:23.6 12.2 m2
成品浓度:45%-50%
二、混流式三效降膜真空浓缩设备
(一)组成与流程
• (二)用途与特点 这种设备适用于牛乳等热敏性液料的浓缩操 作,其特点如下:
• (1)采用真空降膜蒸发,液料受热时间短,蒸发温度低、产品 质量好。
• (2)三效蒸发,配有热压泵和预热器,节省蒸汽和冷却水用量。
• (3)操作稳定,清洗方便,符合食品卫生要求。
• (4)连续生产,处理量较大。
• (三)主要技术参数 • 处理鲜乳量3600~4000kg/h; • 蒸发温度:第一效70℃,第二效57℃。第三效44℃; • 进料浓度为12%(总乳固体含量);出料浓度为48%(总乳固体
冷凝水
加热蒸汽
单元操作:蒸发
第二节 真空浓缩设备的附属装置
主要附属装置:捕集器、 冷凝器、蒸汽喷射器和真 空装置等。 一、捕集器
(一)惯性捕集器:在二次 蒸汽流的通道上设置挡板, 一般其直径比二次热汽入 口直径大2.5~3倍。
(二)离心型捕集器:利用 离心力分离。
在蒸汽流速较大时,分离 效果较好, 但阻力亦较 大。
二、选型原则
• (一)物料的粘度 料液的原有粘度及蒸发过程中粘度 不断增大,使物料流速降低,传热系数减少,生产能力下降, 对这种物料,宜选强制循环型、刮板式或降膜式蒸发器。
• (二)热敏性 对热敏性强的物料,浓缩时要求受热时间 短、温度低,否则易引起分解或变质;一般宜选液料在器内 停留时间短,真空度较高的薄膜蒸发器,如片式、离心式的 蒸发设备。若允许料液在较低温下,较长时间受热,或液料 浓度较低,浓缩比不高时,可用盘管式真空蒸发器。
二、冷凝器
功能:将二次蒸汽冷凝,对不凝气体分离,减轻真空系统 负荷。
(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。
1.逆流式冷凝器
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;
• ②排水管要求垂直,如必 须曲折时,折角不大于45°, 转折不多于两次;
• ③各接口要求严密,避免 泄漏;
• ④连接扩散管出口的尾管 长度,一般在2m以上,且 不伸入循环水池之水中。
• 缺点是要求蒸汽压力较高,蒸汽量稳定,需要较长时间运转, 才能达所需真空度。排出的气体还有微小压强。
四、真空泵 (一)往复式真空泵
(二)水环式真空泵(水环泵)
• 结构简单。易于制造,操 作可靠,转速较高,可与 电机直联,内部不需润滑, 可使排出气体免受污染, 排气量较均匀,工作平稳 可靠。
• 但因高速运转,水的冲击 使叶轮与轮壳磨损,造成 真空度下降,需经常更换 零件。
• (五)发泡性 有些液料在浓缩时产生大量汽泡,会 污染附属装置,还造成液料的损失,故应考虑消除汽 泡;一般采用升膜式、强制循环式蒸发器,因其液料 的流速大,具有破泡作用。此外标准式蒸发器装有较 大的汽液分离室,亦可使用。对发泡严重的物料,可 采用加人适当的消泡剂(黄油、植物油等)的方法。
• (六)腐蚀性 液料的酸度高时,在蒸发中易对设备 的金属部件产生腐蚀,宜用防腐蚀且导热性良好的蒸 发器。
含量); • 蒸汽消耗量为 800kg/h; • 冷却水消耗量为21t / h(以进水温度 16℃ ,排水温度 38℃
计); • 电动机总功率为25kW。
第五节 选 型
一、选型要求和应考虑的因素
• (一)料液的性质 包括成分组成、粘滞性、热敏性、发 泡性、腐蚀性,是否含有固体、悬浮物、是否易结晶、结垢等。 • (二)工艺要求 包括处理量、蒸发量二料液和浓缩液的 进出口的浓度和温度、连续作业和间歇作业等。 • (三)产品质量要求 符合卫生标准。色、香、味和营养 成分等。 • (四)当地资源条件 包括热源、气象、水质、水量和原 料供给情况等。 • (五)经济性和操作要求 包括厂房占地面积和高度、设 备投资限额和传热效果、热能利用、操作和维修是否方便等。
平流 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
三效逆流真空浓缩机
主要用于果酱的浓缩
蒸发量:12000 kg/h
1效 2效 3效 料液 温度:72 57 42 0C
加热 温度:143 72
57 0C
加热 面积: 15 200 150 m2
成品浓度:5%-28%
单元操作:蒸发
一、顺流式双效降膜真空浓缩设备
(一)组成与流程 • (二)用途和特点 这种设备适用于牛乳、果汁等热敏性物
(二)单效离心式真空浓缩设备
• 以瑞典引进的ALFA-LAVAL公司引进的单效离 心式真空浓缩设备为例:
• 设备由双联过滤器、平衡桶、输送泵、离心蒸 发器、真空、冷凝和清洗装置等组成。
• 特点是产品品质优良、浓度高(一次浓缩至84 %固形物),传热效率高,清洗维护方便。
单效离心式真空浓缩设备
第四节 多效真空浓缩设备
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