第八章 真空浓缩设备
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。
食品机械与设备：第八章 浓缩设备
真空浓缩设备的基本结构
真空蒸发浓缩设备主要构成： 蒸发器 冷凝器 除沫器 真空系统
蒸发器
蒸发器是真空蒸发浓缩系统的主体，由加热室与分离室（蒸发室）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。
2 降膜式蒸发器
结构与升膜式蒸发器相似 主要区别是料液从加热器顶部加入，经料液分布器分配进入加热器，沿管壁成膜状向下流。 因此其分离室位于加热室的下方。加热室管的顶部或内部安装料液分布器。
料液分布器-核心部件
作用：使料液在加热管内均匀成膜并阻止二次蒸汽上升。 常用的布膜器。 （1）螺纹导流杆-导流管是有螺旋形沟槽的圆柱体，料液通过沟槽后沿管壁周边 旋转流下； （2）锥形导流杆-导流管下端锥体端面向内凹入，以免液体再向中央聚集； （3）齿形溢流口-利用加热管上端管口的齿缝来分流液体，液流被均匀分割成数 个小液流，然后在表面张力作用下形成均匀的环形液膜； （4）旋流导流器-圆筒型结构，靠管子上端的旋液器分流液体，液料由进料口进 入后在离心力作用下，沿内壁旋转流下而形成液膜。
工作原理（过程）
料液自加热器顶部加入，在降膜料液分 布器作用下，沿管内壁成液膜状均匀进 入加热管。 液膜在自身重力作用及二次蒸汽的快速 流动的诱导下沿管内壁成液膜状下降。 汽液混合物进入蒸发分离器进行分离， 二次蒸汽由分离器顶部排出，浓缩液则 由底部出料泵抽出或由泵送回器身顶部 重新蒸发。
升降膜式蒸发器
阀出料。
盘管式蒸发器的特点
优点： 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； 便于根据料液的液面高度独立控制各层盘管内加热蒸汽通断及其压 力，以满足生产或操作的需要。
食品加工机械与设备教学课件(共12章)第八章 浓缩和干燥机械与设备
4)介电加热干燥:将需要干燥的物料置于高频电场内,使物料加热,水分汽化的物料干燥方法。
第二节 真空浓缩机械与设备
一、真空浓缩的原理与特点
1.真空浓缩的原理 溶液受热时,溶剂分子获得动能,当某些溶剂分子获得的能量足以克服分子间的吸引力时,溶剂分 子就会逸出液面进入上部空间,成为蒸气分子。如果热能不断地供给,生成的蒸气被不断地排除,则可打 破溶剂气相与液相之间化学势的平衡,溶剂的汽化将持续地进行。工程上为了提高这种汽化速度,大多 采用在沸腾状态下的汽化过程,这种将溶液加热至沸腾,使溶液中部分溶剂汽化并排除的过程就是蒸发。 食品产品的浓缩,大多是采用蒸发的方法进行的。
第一节 概述
2.浓缩与干燥的目的 (1)浓缩的目的
食品工业浓缩的物料大多数为水溶液,其浓缩的目的主要有下面三个方面: 1)除去食品原料中的大部分水分,以减少包装、贮藏和运输的费用。 2)通过提高制品的浓度,达到增加制品贮藏性的目的。 3)满足食品加工的工艺过程要求,如作为产品干燥脱水或结晶的预处理。 此外,在浓缩过程中,可提取果汁中的芳香物质。 (2)干燥的目的 一般而言,物料的干燥主要有以下四个目的: 1)便于物料的贮藏和运输,扩大供应范围。 2)满足食品含水率的要求,达到安全贮藏的目的。 3)抑制贮藏中的生化反应,保证产品质量。 4)经干燥和其他工艺处理,制成风味和形状各异的产品。
当加热蒸汽通入管间加热时,由于中央循环管直径较大,其中单位体积溶液占有的传热面积比其他 加热管内溶液占有的要小,因而,两种管内的溶液受热程度不同。加热管内物料受热较好,溶液汽化较多, 因而形成的汽液混合物的密度比在中央循环管内料液的密度小,至使蒸发器中的溶液形成由中央循环 管下降,其他加热管上升的循环流动,由于溶液密度差引起的自然循环。由于结构上的限制,循环速度不 大,料液在管内的流速约为0.3~1.0m/s。溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近于完成液的浓度, 因而溶液的沸点高,存在着有效温差减少的缺点。此外,还存在着清洗和维修的不便,难以完全满足生产 的要求。
食品工厂机械与设备之浓缩设备概论
（三）外加热式蒸发器
自然循环外蒸发器
结构如图 4（2）所 示。
除无循环泵以外，基 本构成与强制循环式 相同。
但加热室只能垂直安 装。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（三）外加热式蒸发器
特点 加热室-分离室分开，可调节两者距离和循环速度，料液
食品物料蒸发浓缩往往需要考虑其热敏性、结垢 性、发泡性、结晶性、黏滞性等特点，要求的浓 缩程度也不一致，因此蒸发器有多种形式。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
一、蒸发器
蒸发器分类 按料液流程可分为循环式（有自然循环式与强制
循环式之分）和单程式； 按加热器结构可分为夹套式、盘管式、中央循环
孔大小、数量、形状和位置等。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（六）板式蒸发器
加热板（图8.8）
通过料液喷咀喷到加热板
逆流
顺流
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（六）板式蒸发器
降膜式板式蒸发器（图8. 9）
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（六）板式蒸发器
升膜式板式蒸发器 结构与降膜式的类似，只是所用的加热板全为升
单元，一个加热器的蒸发单元数根据产量而进行调整。 这种蒸发器中，料液输入口及浓缩液-二次蒸汽混合的输出
口均位于加热器的下方。混合物从加热器出来后在分离器分 离成浓缩液和二次蒸汽。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（六）板式蒸发器
特点
传热系数高； 物料停留时间短（数秒），适用于热敏性物料； 体积小，加热面积可随意调整，易清洗； 因一次通过的浓缩比不高，因此常常构成二效
食品工厂机械与设备——第八章 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。
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。
真空浓缩设备
内。加热蒸汽在管束间流过，料液在加热管中 部
开始沸腾迅速汽化。在加热管上部产生的二次 蒸
汽并快速上升。料液被二次蒸汽带动，沿管内 壁
成膜状上升并不断被加热蒸发；然后二次蒸汽 与
料液，进入分离室；由于离心力的作用，使气 液
分离，二次蒸汽排出。浓缩液沿循环管下降， 回
入加热器底部，与新进入的料液混合后，一并
膜式、刮板式浓缩 • 4.按操作的连续性：间歇式和连续式
一般间歇式多用于单效浓缩．连续式则多应用于双效及多 效浓缩。
精品课件
中央循环管的截面积较大，一般为加 热管束总面积的40％以上，工作时，料液在管 内流动，加热蒸汽在管束间流动，由于中央循 环管与加热管中的料液热程度不同，产生重度 差，使液料经加热管而沸腾上升，在分离室内 进行气液分离。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，将水分蒸发。为了提高传热效率，管间 可设若干挡板，形成蒸汽通道，
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夹套式蒸发器
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、豆浆品、食用胶等高粘度料液的浓缩
被浓缩的液料置入锅内，通过进入夹层内的蒸汽加热，并加搅拌，使水 分在低压条件下蒸发。二次蒸汽从顶部排除。
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长管式
精品课件
料液经二次蒸汽预热后，由加热管束顶部，通过 均分器，在重力作用下，沿加热管内壁成膜状下 降，蒸汽从管外通过，间接对料液加热，所产生 的汽液混合物进入分离室进行分离，二次蒸汽由 顶部排出，浓缩液从底部卸出。连续作业，料液 通过加热管后，即达浓缩要求。
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芳香物质的回收设备
• 工作原理：利用原果汁的芳香物质在蒸发中易挥发的性质，在蒸发冷凝 器中完成的。
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。
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。
第八章 真空浓缩设备考试内容
4.混流法 4.混流法 对于效数多的蒸发浓缩操作也有用顺流和逆流并用， 对于效数多的蒸发浓缩操作也有用顺流和逆流并用， 有些效间用顺流，有些效间用逆流。 有些效间用顺流，有些效间用逆流。此法起协调顺流和逆 流优缺点的作用，对粘度极高的料液很有用处， 流优缺点的作用，对粘度极高的料液很有用处，特别是在 料液粘度随浓度而显著增加的场合下，可以采用此法。 料液粘度随浓度而显著增加的场合下，可以采用此法。 除了以上几种常用的真空浓缩设备操作流程外，还可 除了以上几种常用的真空浓缩设备操作流程外， 以根据生产工艺的需要，采用一些其它操作流程。例如： 以根据生产工艺的需要，采用一些其它操作流程。例如： 在末效采用一个单效浓缩锅与前几效浓缩锅组成新的流程， 在末效采用一个单效浓缩锅与前几效浓缩锅组成新的流程， 它有利于克服末效溶液浓度较大、流动性差的缺点， 它有利于克服末效溶液浓度较大、流动性差的缺点，在末 效采用生蒸汽或热泵加热，以提高其温度，强化传热效果。 效采用生蒸汽或热泵加热，以提高其温度，强化传热效果。 但是增加生蒸汽的消耗量。 但是增加生蒸汽的消耗量。
第八章
真空浓缩设备
王鸿飞
一、真空浓缩设备的分类 1.按加热蒸汽被利用的次数分 1.按加热蒸汽被利用的次数分 单效浓缩设备；（ ；（2 多效浓缩设备；（ ；（3 （1）单效浓缩设备；（2）多效浓缩设备；（3）带有热泵 的浓缩设备。 的浓缩设备。 2.按料液的流程分 2.按料液的流程分 循环式：有自然循环与强制循环之分；（ ；（2 单程式。 （1）循环式：有自然循环与强制循环之分；（2）单程式。 3.按料液蒸发时的分布状态分 3.按料液蒸发时的分布状态分 非膜式：料液在蒸发器内聚集在一起， （1）非膜式：料液在蒸发器内聚集在一起，只是翻滚或在 管中流动，形成大蒸发面。 管中流动，形成大蒸发面。非膜式蒸发器有可分盘管式浓缩器 和中央循环管式浓缩器。 和中央循环管式浓缩器。 薄膜式：料液在蒸发器内蒸发时被分散成薄膜状。 （2）薄膜式：料液在蒸发器内蒸发时被分散成薄膜状。薄 膜式蒸发器有可分为升膜式、降膜式、片式、刮板式、 膜式蒸发器有可分为升膜式、降膜式、片式、刮板式、离心式 薄膜浓缩器等。薄膜式浓缩器的水分蒸发快，因其蒸发面积大， 薄膜浓缩器等。薄膜式浓缩器的水分蒸发快，因其蒸发面积大， 热利用率高，但结构较非膜式复杂。 热利用率高，但结构较非膜式复杂。
食品工厂机械跟设备教材(浓缩设备)资料文档
3. 降膜式蒸发器出口处的二次蒸汽速度约有＿＿m／s。
Ａ．10
B. 50 C. 150
D.300
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
三、选择题
4. 加热管内径为40mm的升膜式蒸发器，其高度至少有 __ __m。
A. 4
B. 6
C. 8
D. 20
5. 升膜式蒸发器一般采用_____流方式加热。
A. 顺
价廉，占地面积 ；但要求较高的 压力，且
要稳定。
14. 通常在真空蒸发浓缩系统中， 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、
、不凝气体分离
器+ 式真空泵(如往复式泵)。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
二、填充题
15. 往复式 有 式和 式之分， 者仅适合于抽吸冷凝器中
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
第一节 真空蒸发浓缩设备
真空蒸发浓缩设备主要由蒸发器、冷凝器及真空系统等构成。具 体形式较多，主要差异表现在蒸发器的形式和效数、二次蒸汽利 用以及操作连续性等方面。
真空蒸发浓缩设备特点
一、蒸发器 二、真空蒸发浓缩系统的辅助设备 三、典型真空浓缩系统
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
的 气体，常需要在其前面再设一个 分离器； 者可以把
冷凝器中的水蒸气和不凝气体一起抽出，这种形式的
在食品
工业中使用 多。
16. 水环式 是一种 式真空泵，可以将 气体与 一起抽走。
它的特点：结构简单紧凑，易于制造，操作可靠，转速较高，可与电
动机直联，内部不需 ，排气量较均匀；但
磨损较大，
消耗较大。
17. 冷冻浓缩的特点是： 适用于 物料浓缩，可避免 的损失；能 获得的 浓度 ， 且 ； 制品的保存 需要其它 配合； 成本 。
第八章蒸发浓缩设备ppt课件
二、浓缩设备的分类
1.按压力分 常压浓缩设备和真空浓缩设备 常压浓缩设备：
蒸发面为常压，溶剂气化后直接 排入大气。
特点：设备结构简单、投资省、 维修方便，但蒸发速率低，能量损耗 大，易破坏物料中营养成分。
真空浓缩设备： 溶剂从蒸发面上气化后处于负压状态。 优点： ①加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以
蒸汽中混入不凝气体的原因有三：
锅炉水中混人溶解着空气和其它气体、（若用的是 冷凝水就不存在此情况）。如果用河水或井水，可 以用开口炉烧开后再人锅炉，可去除大部分多气。
因在真空下操作，有空气从接头处漏人，造成二次 蒸汽中混入不凝性气体。
如果是多效系统。则应注意料液中往往也会有溶解 着的不凝气体，有时甚至还含有对材料具腐蚀性的 恶性气体，更应及时排除。
0-5000系列三效节能外循换环真空 浓缩器〔能回收酒精）
本浓缩器适用于中药、西药、葡萄糖、淀 粉、味精、乳品、化工等溶液的浓缩，尤 其适用于热敏物料的低温真空浓缩。用户 可根据实际情况来选。 1.本浓缩器采用外加热式自然循环式与负 压蒸发方式，具有蒸发速度快，浓缩比重 大，可达1.2-1.3； 2.本浓缩器采用三效同时蒸发，二次蒸汽 得到反复作用，既节省了锅炉的投资，又 节约能源消耗，耗能与单效浓缩器相比降 低70%，不到一年用户可从节约能费中收 回本浓缩器的全部投资。 3.多功能操作特点：⑴可以回收酒精浓度 80%左右。⑵一效、二效、三效可以反复 并锅收膏。⑶可以间歇连续进料。
3〕管道〔口）：真空系 统、料液进出口、不 凝气出口、冷凝水出 口、二次蒸汽出口
4〕蒸发室：蒸发室是指料液液 面上部的圆筒空间。料液经加热 后汽化，必须具有一定高度和空 间，使汽液进行分离，二次蒸汽 上升，溶液经中央循环管下降， 如此保证料液不断循环和浓缩。 蒸发室的高度，主要根据防止料 液被二次蒸汽夹带的上升速度所 决定，同时考虑清洗、维修加热 管的方便，一般为加热管长度的 1.1～1.5倍。
第八章真空浓缩设备
•二、组成和流程
• 图8—22所示为PAR－22
／PAR－O1型芳香物质回 收设备流程图。由三级板 式蒸发冷凝器、预热器、 两个螺旋管冷凝器、计量 器和各种泵、阀构成。
第八章真空浓缩设备
第六节 冷冻浓缩设备
• 定义
• 冷冻浓缩是将稀溶液中 的水分冻结成冰晶，并 去除这部分冰晶从而使 溶液中的溶质浓度得到 提高的浓缩方法。
图8－3 加热室断面图 A-加热蒸汽 1-加热蒸汽通道 2-料液上升通道 3-料液下降通道
第八章真空浓缩设备
二、盘管式蒸发器
• 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。
• 在锅体内装有四个加热盘管，分层排列， 管内通入蒸汽，对管间的料液进行加热， 使之沸腾蒸发。
• 料液分批入锅内进行浓缩。二次蒸汽由上 部排入汽液分离室，成品由锅底卸出。
• 二次蒸汽进入分离室后，因离心力作用， 使夹带的液滴与不凝气体分离，气体排出， 被分离后的料液经回流管回入蒸发锅内再 进行蒸发。
第八章真空浓缩设备
图8－4 盘管式蒸发器 A-加热蒸汽 B-冷凝水 C-完成液 D-二次蒸汽冷凝水 E-不凝气体
F-冷却水进入端 G-冷却水排出端 1-蒸发室 2-气液分离器 3-回液管 4-观测口 5-列管式冷凝器 6-加热蒸
第八章真空浓缩设备
第三节 真空浓缩的附属装置
• 真空浓缩设备的附属装置主要包括：捕集器、 冷凝器、蒸汽喷射器和真空装置等。
• 一、捕集器
• 功能：防止蒸发过程形成的细微液滴被二次 蒸汽带出，减少原料损失，同时防止污染。
• （一）惯性捕集器 它是在二次蒸汽流的通 道上设置若干挡板，为了提高分离效果，一 般捕集器的直径比二次热汽入口直径大
蒸发浓缩设备
一、有关概念
1、平衡浓缩：是利用两相在分配上旳某种差别而
取得溶质和溶剂分离旳措施。
2、非平衡浓缩：利用半透膜来分离溶质和溶剂旳
过程，即两相用半透膜隔开，所以，分离不是靠 两相旳直接接触，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
液浓缩旳过程。
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蒸发过程旳完毕有两个必要条件：
1）热能旳供给：它涉及维持沸腾旳温度、补充因 溶剂汽化所带走旳热量、设备消耗旳热量等；
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要求：
应具有良好旳分离效果，其阻力损失 尽量旳小，能确保液体连续地流向蒸发室 内，同步应具有易于拆洗、没有死角，构
造简朴，尺寸小，材料消耗少等性能。
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2、类型与构造特点
碰撞型：二次蒸汽流经通道上，设有若干挡板， 变化夹带液滴运动方向，与挡板碰撞，沿挡板 面流下，从而分离汽液。
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离心型：二次蒸汽沿分离器旳壳壁成切线方向导 入，气流产生回转运动，液滴在离心力作用下 பைடு நூலகம்甩到分离器旳内壁，并沿壁流下回到蒸发室 内，二次蒸汽由顶部出口管排除。
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构造
加热管（蒸发器）：
直径为30mm50mm旳管子， 长径比为100－ 150
汽液分离器：
碰撞型
离心型
过滤型
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进口：蒸汽进口、料液进口 出口：浓缩液出口、二次蒸 汽出口、冷凝水出口
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特点
A、一般为单流型，即料液经一次浓缩基本到达 成品浓度而排出；
B、管内静液面低，由静压头产生旳沸点升高很 小；
2、待加热器体内充斥液体后，再开蒸汽阀门； 3、取样检验，到达所需浓度时，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，不然
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。
第8章 浓缩设备
后果：浓度增大
粘度增大
流速
传热
措施：选用强制循环，刮板式或降膜式
3.结垢性：
蛋白质、糖、果胶等受热过度会产生变性、结块、焦化等现象。 通常在传热面附近，物料温度最高。发生这种现象就会在传热壁 上形成污垢，严重影响传热速率. 解决结垢问题的积极措施就是提高液速，经验证明，在其他条 件相同时，提高液速，可显著减轻污垢的形成，这是由于高液速 的洗刷作用所致。因此在可能发生严重结垢现象的情况下，采用 强制循环法是有效的。另外，对不可避免的结垢问题，必须有定 期的清理措施。
収泡性、结晶性、黏滞性等特点，要求的浓缩程度
也不一致，因此蒸发器有多种形式。
蒸发器的分类
(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。
合理使用加热蒸汽和二次蒸汽，降低全厂耗汽量和燃料耗用量。
3.设备结构的要求
1）在一定容积内尽量增大其加热面积，以减少金属耗量和占地 面积；
2）蒸发效能好，具有较高的传热系数，热能利用率高；
3）结构简单，制造、安装、维修和清洗方便；
五、食品工业的浓缩设备
真空蒸収浓缩设备: 食品工业使用最广泛。 冷冻浓缩设备:对于含热敏性和挥发性成分的食品 物料的浓缩更具有显示其巨大的优越性，但由于运
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。
3、升膜式浓缩器。
(一) 夹套式蒸发器
又称为搅拌式真空浓缩锅，属 于间歇式中小型食品浓缩设备。 主要由圆筒形夹套壳体、犁刀式 搅拌器、汽液分离器等组成。 被浓缩的料液投入锅内，通过 供入夹套内的蒸汽进行加热，在 搅拌器的强制性翻动下，料液形 成对流而受到较为均匀的加热， 并释放出二次蒸汽。二次蒸汽从 上部抽出。 这种蒸发器的加热面积小，料 液温度不均衡，加热时间长，料 液通道宽，通过强制搅拌加强了 加热器表面料液的流动，减少了 加热死角，适宜于果酱、炼乳等 高黏度料液的浓缩。
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第八章真空浓缩设备主要内容：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、芳香物质的回收设备六、蒸发设备选型七、蒸发设备的操作与检修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。
一般食品中溶剂为水，如果汁，牛奶等，故食品工业中的浓缩通常指蒸发。
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。
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。
3、带有热泵的浓缩装置。
(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•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。
•二次蒸汽进入分离室，在离心力作用下，使夹带的液滴与不凝气体分离，气体排出，被分离后的料液回流再进行蒸发。
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加热面积：3－10 m2单元操作：蒸发三、标准式蒸发器•中央循环管式浓缩锅。
•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。
•该类蒸发器在国内糖厂应用较多。
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3-4m/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．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。
•有循环型、非循环型•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。
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。
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。
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。
•直径：300～500mm•最小间隙：1.5士0.3mm•转速：300——800rpm。
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，可达10.45～16.72MJ/ M2·h·℃。
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。
原料液完成液二次蒸汽加热蒸汽冷凝水单元操作：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、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。
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器•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）•这类泵结构简单。
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。
•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。
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。
（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多效真空浓缩操作流程（三效为例）加热蒸汽１效２效３效完成液料液冷凝水冷凝水冷凝水并流（顺流）３效蒸发流程图加热蒸汽１效２效３效料液完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流３效蒸发流程图１效２效３效加热蒸汽料液完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流３效蒸发流程图完成液完成液三效逆流真空浓缩机主要用于果酱的浓缩蒸发量：12000 kg/h1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％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。
顺流式双效降膜真空浓缩设备双效降膜真空浓缩机主要用于奶、果汁的浓缩蒸发量：2400 kg/h1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％单元操作：蒸发二、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。
第五节芳香物质的回收设备•一、工作原理•提取原果汁的芳香物质是利用其在蒸发中易挥发的性质，在蒸发冷凝器中完成的。
•该装置主要由两组板式换热器组成。
工作时原果汁先送人下板组的通道中，被相隔通道内的蒸汽加热蒸发，提香后的浓缩液与含芳香物的水蒸汽由下板组上部流出，利用挡板改变方向，使其流向下方，汽液进行分离，然后浓缩液由壳体底部排出；含芳香物的水蒸汽上升导人上板组的通道中，被相隔通道内的冷却水降温冷凝，形成芳香物水溶液，从上板组的底部排出，而冷却水由上板组的上部排出。
芳香物水溶液，经两次蒸发冷凝，才能制成较纯的芳香液。
•二、组成和流程•图8—22所示为PAR －22／PAR－O1型芳香物质回收设备流程图。
由三级板式蒸发冷凝器、预热器、两个螺旋管冷凝器、计量器和各种泵、阀构成。
第六节选型一、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。