第八章 食品浓缩设备
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浓缩和干燥机械与设备
• 缺点：
（1）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，所以热能消耗大。
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浓缩和干燥机械与设备
一、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。
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。
从液态到固态的各种食品物料均可以干燥成适当的 干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通过喷雾干燥可以得 到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通过热风干燥可以得 到脱水蔬菜和水果。
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浓缩和干燥机械与设备
干燥操作与设备
干燥是在物料内部的溶剂（水）借助于分子扩散作 用从固相物料溶质相对完全除去的一个过程。
• 食品浓缩可以采用真空蒸发浓缩设备、冷冻浓缩 设备和膜浓缩设备等。
• 目前，食品工业使用最广泛的浓缩设备是真空蒸 发浓缩设备。
• 冷冻浓缩设备对于含热敏性和挥发性成分料液的 浓缩有很大吸引力。
• 膜浓缩设备本质上是膜分离设备。
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浓缩和干燥机械与设备
干燥在食品工业中的地位
干燥在食品工业中有着很重要的地位。干燥可以起 到减小食品体积和重量从而降低贮运成本、提高食品保 藏稳定性，以及改善和提高食品风味和食用方便性等作 用。
• 长管式蒸发器可以分为升膜式、降膜式和升降膜式 蒸发器(图8.5)。
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浓缩和干燥机械与设备
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浓缩和干燥机械与设备
1.升膜式蒸发器
蒸汽由加热器上部引入，而物料由下部进 入，因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。
（1）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，所以热能消耗大。
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浓缩和干燥机械与设备
一、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。
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。
从液态到固态的各种食品物料均可以干燥成适当的 干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通过喷雾干燥可以得 到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通过热风干燥可以得 到脱水蔬菜和水果。
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浓缩和干燥机械与设备
干燥操作与设备
干燥是在物料内部的溶剂（水）借助于分子扩散作 用从固相物料溶质相对完全除去的一个过程。
• 食品浓缩可以采用真空蒸发浓缩设备、冷冻浓缩 设备和膜浓缩设备等。
• 目前，食品工业使用最广泛的浓缩设备是真空蒸 发浓缩设备。
• 冷冻浓缩设备对于含热敏性和挥发性成分料液的 浓缩有很大吸引力。
• 膜浓缩设备本质上是膜分离设备。
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浓缩和干燥机械与设备
干燥在食品工业中的地位
干燥在食品工业中有着很重要的地位。干燥可以起 到减小食品体积和重量从而降低贮运成本、提高食品保 藏稳定性，以及改善和提高食品风味和食用方便性等作 用。
• 长管式蒸发器可以分为升膜式、降膜式和升降膜式 蒸发器(图8.5)。
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浓缩和干燥机械与设备
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浓缩和干燥机械与设备
1.升膜式蒸发器
蒸汽由加热器上部引入，而物料由下部进 入，因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。
食品机械与设备：第八章 浓缩设备
自然循环外蒸发器如图8.4（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。
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。
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
3)辐射干燥:湿物料接受热辐射源产生的电磁波,将辐射能转变为热能,从而使水汽化并干燥物料 的方法。
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。
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。
食品浓缩机械与设备
结垢性
高流速（升膜式或强制循环式）、电磁或化学防垢
结晶性
搅拌或强制循环式浓缩器
黏滞性 明胶、肉浸出液 强制循环式、刮板式、降膜式
发泡性
高流速（升膜式或强制循环式）
腐蚀性 高酸 不锈钢或具有防腐涂层的钢材
一、真空浓缩设备的分类与选择
2．选择原则
① 传热效果好， 热能利用率高。 ② 结构合理紧凑，操作清洗方便，安全可靠。 ③ 满足工艺要求，如浓缩比、得率、物料特性的保持等。 ④ 动力消耗要小，如搅拌动力、真空动力消耗等。 ⑤ 易于加工制造，维修方便，节材耐蚀，强度高。
(一)中央循环管式浓缩器
2. 主要构造
料液进口
加热蒸汽进口
（1）加热器体
由沸腾加热管、中央循环管（l=0.6~2.0m， 外壳
l/d=20~40）及上下管板所组成 。
加热室
（2）蒸发室
料液液面上部的圆筒空间。作用是保证汽
液能很好的分离。蒸发室必须具有一定的高
度，否则二次蒸汽会将少量料液微粒带走造
成损失，还会降低传热效果。
借离心水泵的动力，将水压入喷嘴后，由于喷嘴面积小，水流将以 15～30m/s的速度射入混合室及扩散室。这样在喷咀出口处形成真空（低压 区），不断地吸入二次蒸汽与冷水混合，并一同排出，完成二次蒸汽的冷 凝及抽真空作用。
(二) 盘管式浓缩设备
2．盘管式浓缩设备的工作原理 设备工作时，料液自切线方向进入锅内。加热蒸汽在盘管内对管外的料液进
1. 顺流法
缺点：后效传热系数逐渐下降
优点： 效序 ，压力 ，液体在效间的输送不用泵； ……，沸点 ，后效中的液体可自行蒸发一部分（自然蒸发或闪蒸）； ……，浓度 ，末效高浓度低温
加热蒸汽 原料液
第八章 真空浓缩设备ppt课件
1-喷头 2-填料层 3-孔板
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20
二、冷凝器
• 2、喷射式冷凝器：利用喷射泵的原理，用高速水流抽 出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空双重作用。
• 1、组成：由喷嘴，吸气室，混合室，扩散室等组成
• 2、优缺点：
– (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配
真空装置。
– (2)结构简单，造价低廉，冷凝器自身没有
精品ppt
- 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
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。
• 液料置入锅内，通过蒸汽加热，并加搅拌，使 水分在低压条件下蒸发。二次蒸汽从顶部排除。
• 主要技术参数
• 蒸发量 300L／h，
• 蒸汽耗用量 340kg／h，
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12
四、升膜式蒸发器
• 由加热室、分离室和循环管等组成。
• 料液自加热室底部进入加热管内。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，流速可达100—l60m/s。料液在二 次蒸汽和抽真空的作用下，沿管内壁成膜状 上升，并不断被加热蒸发。
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36
•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。
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37
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。
• 有循环型、非循环型
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二、冷凝器
• 2、喷射式冷凝器：利用喷射泵的原理，用高速水流抽 出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空双重作用。
• 1、组成：由喷嘴，吸气室，混合室，扩散室等组成
• 2、优缺点：
– (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配
真空装置。
– (2)结构简单，造价低廉，冷凝器自身没有
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- 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
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。
• 液料置入锅内，通过蒸汽加热，并加搅拌，使 水分在低压条件下蒸发。二次蒸汽从顶部排除。
• 主要技术参数
• 蒸发量 300L／h，
• 蒸汽耗用量 340kg／h，
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12
四、升膜式蒸发器
• 由加热室、分离室和循环管等组成。
• 料液自加热室底部进入加热管内。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，流速可达100—l60m/s。料液在二 次蒸汽和抽真空的作用下，沿管内壁成膜状 上升，并不断被加热蒸发。
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•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。
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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。
• 有循环型、非循环型
真空浓缩设备介绍.pptx
冷冻浓缩装置系统
• 冷冻浓缩操作包括结晶和分离两个部分
一、冷冻浓缩的结晶装置：直接冷却式和间接冷却式两种。直接冷却式可利用 水分部分蒸发的方法，也可利用辅助冷媒（如丁烷）蒸发的方法。间接冷却式 是利用间壁将冷媒与被加工料液隔开的方法。间接冷却式又可分为内冷式和外 冷式
应用范围
• 任何一种加工工艺都有一定的适用范围，笔者经过分析，认 为冷冻浓缩工艺比较适合粘度较小饮品的浓缩，如植物水提 取液、苹果汁等，原因是这种物料流动性好，有利于溶液内 部溶质分子的迁移。相反，粘度较大的饮品，如橙汁等，在 实践上不适合使用冷冻浓缩工艺(尽管理论上可以)，原因是 橙汁含果胶多，低温时果胶更粘，溶液内部溶质分子的迁移 阻力很大。
刮板式薄膜浓Leabharlann 设备刮 板 的 形 式离心式薄膜浓缩设备
片式浓缩装置
附属装置—捕集器
作用：防止二次蒸汽夹带细微液滴逸出。 分类：惯性型，离心型。
附属装置---冷凝器1
作用：冷凝二次蒸汽，并将不凝结气体分离，减轻真空系 统的容积负荷，保证所需真空度。
分类： 1. 大气式。 2. 表面式。 3. 低水位式。 4. 喷射式。
中央循环管式浓缩器
特点：间歇式 操作，结构简 单，造价低， 操作方便。液 料在设备中停 流时间长，清
洗不便。
盘管式蒸发器 结构组成：由上、下锅体、加热盘管、汽液分离器等组成
在下锅体内装 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。 上锅体为蒸发 室，室一个空 心圆筒体，料 液分批进入锅 内进行浓缩， 二次蒸汽由上 部排入气液分 离室，成品由 锅底卸出
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，一并进 入加热管内，再度受热蒸发，如此往复循环。 • 优点：占地面积小，传热效率较高，料液受热时 间短，易起泡和粘度低的液料。 • 缺点：一次浓缩比不大，操作是进料量需要很好 控制，进料过多不易成膜过少则易断膜干壁，影 响产品质量。
食品企业骨汤、饮料、牛奶、浓缩设备培训资料
缺点：传热面积小，液料对流循环差，易结垢；料液受热时间长，在
一定程度上对产品质量有影响。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（三）外加热式蒸发器
分类 操作过程 优缺点 用途
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
分类
外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。
强 根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分为 制循环式和自然循环式两种。
食品企业加工设备
骨汤牛奶饮料浓缩设备培训资料
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设 备
食品工厂机械与设备
一、教学目标
1.了解浓缩的基本原理和主要做法；
2. 了解几类设备的工作原理和系统组成。
二、教学重点
五、教学课时
几类设备的介绍
4学时
三、教学难点
六、教学练习
各种特点的理解
P243. 2.3.4.
四、教学方法
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
操作过程
两种外加热式蒸发器均可以连续方式操作，也可以间歇 方式操作。连续操作时，最初的一段时间为非稳定期，这时 不出料，当循环内料液浓度达到预定浓度时，通过离心泵抽 吸出料。图8. 4（2）所示的自然循环蒸发器，也可在浓缩液 出口处加接管与出料离心泵相连。间歇操作时，最终出料的 体积不得小于加热室与分离室最少能循环的容积。
真空蒸发浓缩设备特点
优点：
（1）在真空状态下料液的沸点降低，加速了水分蒸发，避免 了料液的高温处理，适合于处理热敏性物料。
（2）热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽。 （3）由于料液的沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。 （4）对料液起加热杀菌作用，有利于食品的保藏。
缺点：
（1）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，所以热能消耗大。
一定程度上对产品质量有影响。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（三）外加热式蒸发器
分类 操作过程 优缺点 用途
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
分类
外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。
强 根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分为 制循环式和自然循环式两种。
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食品工厂机械与设备
一、教学目标
1.了解浓缩的基本原理和主要做法；
2. 了解几类设备的工作原理和系统组成。
二、教学重点
五、教学课时
几类设备的介绍
4学时
三、教学难点
六、教学练习
各种特点的理解
P243. 2.3.4.
四、教学方法
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
操作过程
两种外加热式蒸发器均可以连续方式操作，也可以间歇 方式操作。连续操作时，最初的一段时间为非稳定期，这时 不出料，当循环内料液浓度达到预定浓度时，通过离心泵抽 吸出料。图8. 4（2）所示的自然循环蒸发器，也可在浓缩液 出口处加接管与出料离心泵相连。间歇操作时，最终出料的 体积不得小于加热室与分离室最少能循环的容积。
真空蒸发浓缩设备特点
优点：
（1）在真空状态下料液的沸点降低，加速了水分蒸发，避免 了料液的高温处理，适合于处理热敏性物料。
（2）热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽。 （3）由于料液的沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。 （4）对料液起加热杀菌作用，有利于食品的保藏。
缺点：
（1）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，所以热能消耗大。
第八章浓缩设备
E
循环速度可调
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
四、对应题
2．找出以下蒸发设备与其特点的对应关系，并将第二列的 字母填入第一列对应项的括号中。
（ ）1刮板薄膜式蒸发器 A 加热蒸汽与料液呈并流
（ ）2离心式薄膜蒸发器 B 加热蒸汽与料液呈逆流
（ ）3板式蒸发器
C 料液停留时间极短
（ ）4升膜式板式蒸发器 D 蒸发器面积可方便增减
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
一、判断题
1. 自然循环管式蒸发器的加热器可以水平安装。 2. 夹套式真空浓缩锅的加热夹套有蒸汽进口和冷凝水出口各一个。 3. 多个外加热式真空蒸发器可共用一个分离器。 4. 升膜式蒸发器不适用于易起泡物料的浓缩，但可得到高浓度的浓缩液。 5. 升膜式蒸发器物料与加热器蒸汽呈逆流走向。 6. 降膜式蒸发器物料与加热器蒸汽呈并流走向。 7. 刮板薄膜式蒸发器适用于高黏度料液的浓缩。 8. 料液在离心式薄膜蒸发器内的停留时间很短，只有十几秒钟。 9. 所有蒸发器类型中，只有板式蒸发器的加热面积可变。
A. 降膜式
B. 升膜式
D. 带搅拌夹层式
C. 强制循环式
9. 料液在蒸发器中滞留时间最短的蒸发器是 。
A. 离心薄膜式 B. 升膜式 D. 外加热强制循环式
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食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
强制循环外蒸 发器如图8. 4（1） 所示，主要由列管 式加热器、分离室 和循环泵等构成。 需要指出的是，这 种蒸发器的加热器， 除了如图中所示可 水平安装以外，还 可以垂直安装或倾 斜安装。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
自然循环外蒸发器如 图8. 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。
根据刮板加热器轴线的取向，这种加热器有 立式和卧式两种类型，但以立式为多。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
特点
优点：处理黏度高达50~100Pa·s的黏性料液时仍
能保持较高的传热速率。故特别适用于浓缩糖含量 高、蛋白含量高的物料，如鸡蛋、蜂蜜和麦芽汁等 料液。
真空蒸发浓缩设备特点
优点：
（1）在真空状态下料液的沸点降低，加速了水分蒸发，避免 了料液的高温处理，适合于处理热敏性物料。
（2）热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽。 （3）由于料液的沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。 （4）对料液起加热杀菌作用，有利于食品的保藏。
缺点：
（1）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，所以热能消耗大。
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
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食品企业加工设备
骨汤牛奶饮料浓缩设备培训资料
强制循环外蒸 发器如图8. 4（1） 所示，主要由列管 式加热器、分离室 和循环泵等构成。 需要指出的是，这 种蒸发器的加热器， 除了如图中所示可 水平安装以外，还 可以垂直安装或倾 斜安装。
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自然循环外蒸发器如 图8. 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。
根据刮板加热器轴线的取向，这种加热器有 立式和卧式两种类型，但以立式为多。
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特点
优点：处理黏度高达50~100Pa·s的黏性料液时仍
能保持较高的传热速率。故特别适用于浓缩糖含量 高、蛋白含量高的物料，如鸡蛋、蜂蜜和麦芽汁等 料液。
真空蒸发浓缩设备特点
优点：
（1）在真空状态下料液的沸点降低，加速了水分蒸发，避免 了料液的高温处理，适合于处理热敏性物料。
（2）热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽。 （3）由于料液的沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。 （4）对料液起加热杀菌作用，有利于食品的保藏。
缺点：
（1）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，所以热能消耗大。
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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
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食品企业加工设备
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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)。
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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 。
蒸发浓缩设备
2
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。
3
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；
45
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。
46
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。
47
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。
23
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
24
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
25
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
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。
3
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；
45
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。
46
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。
47
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。
23
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
24
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
25
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
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。
浓缩和干燥机械与设备
2021/9/23
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设 备
5
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。
蒸发器的分类
（一）夹套式蒸发器 （二）盘管式蒸发器 （三）外加热式蒸发器 （四）长管式蒸发器 （五）刮板式蒸发器 （六）板式蒸发器 （七）离心薄膜蒸发器
2021/9/23
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食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设 备
35
（五）刮板式蒸发器
也称刮板式薄膜蒸发器，是利用外加动力的膜式 蒸发器。
结构
特点
2021/9/23
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设 备
2021/9/23
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设 备
32
工作过程
液体在重力作用下经料液分布器 进入加热管，然后沿管内壁成液膜 状向下流动，由于单位体积料液的 受热面积大，所以料液很快沸腾汽 化，又由于向下加速，克服的流动 阻力比升膜式小，产生的二次蒸汽 能以很高的速度带动料液下降，所 以传热效果好。
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食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
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加热室
加热室设有3~5 组加热盘管，分层排 列，每盘1~3圈，各 组盘管分别装有可单 独操作的加热蒸汽进 口及冷凝水出口，进 出口布置有两种。
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食品浓缩设备的分类
1、蒸发浓缩设备（利用气液之间的平衡将溶剂除 去，外部提供热能）
2、冷冻浓缩设备（利用固液之间的平衡将溶剂变 为冰晶而除去，使溶液浓度提高）
3、离心浓缩设备（利用溶质与溶剂之间的密度差， 利用离心力的差异而使其部分分离，使溶液得到浓 缩）；
4、超滤浓缩设备（利用溶剂与溶质之间的分子大 小之间的差异和超滤膜的筛分功能使其分离从而使 溶液得到浓缩）；
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
食品浓缩的目的
1、作为干燥的预处理，降低产品的加工热量 消耗；
2、可提高喷雾干燥的产品粒度，提高其冲调 性、分散性、复原性；
3、提高产品的保藏性如炼乳、浓缩果汁等； 4、减少产品的体积和重量，便于运输； 5、是结晶操作的必要预处理工序； 6、提取果汁中的芳香物质；
1）常压浓缩设备 溶剂汽化后直接排入大气，蒸发面上为
常压，如麦芽汁煮沸锅，熬糖锅等。
2)真空浓缩设备 溶剂从蒸发面上汽化后进入负压状态，蒸
发温度低、蒸发速率高。 真空浓缩设备的型式很多，一般可按下列方法分类
根据加热蒸汽被利用的次数分类 单效浓缩设备；二效浓缩 设备；多效浓缩设备，带有热泵的浓缩设备。
➢ 高温加热面上易引起结焦和营养物质的破坏。
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加热蒸汽
浓缩液
1
冷凝水
2 冷凝水
至冷凝器
3
原料液
冷凝水
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
平流法 原料液分别加入各效中，浓缩液也分别自各效底部取出， 蒸气流向仍是由第一效流至末效。此种流程适用于处理蒸发
过程中伴有结晶析出的溶液。 4. 混流法 效数多时，也可采用顺流和逆流并用的操作，称为混流法，
这种流程可协调两种流程的优缺点，适于粘度极高料液 的 浓缩。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
蒸发浓缩设备的分类
1、蒸发设备由蒸发器(具有加热界面和蒸发表面)、冷疑器 和抽气泵等部分组成。由于各种溶液的性质不同，蒸发要
求的条件差别很大，因此蒸发浓缩设备的形式很多，按不 同方法可以分成不同的类型。 2、按蒸发面上的压力分：
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
2.逆流法 料液与蒸气流动方向相反； 原料由末效进入，用泵依次输送至前效， 浓缩液由第一效底部取出。 加热蒸气的流向仍是由第一效顺序至末效。 特点： ➢ 浓度较高的料液在较高温度下蒸发； ➢ 粘度不高； ➢ 传热系数较大； ➢ 效间需用泵输送； ➢ 无自蒸发；
多效浓缩设备的流程
1.顺流法 蒸气和料液的流动方向一致，均从第一效到末效。 特点： ➢ 蒸发室的压强依效序递减，效间流动不需泵； ➢ 沸点依效序递降，前效料进入后效时放出显热，供
一部分水汽化； ➢ 浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，对热
敏性物料有利。
➢ 沿流动方向浓度增高，传热系数下降。
双效 1/2 0.57
三效 1/3 0.4
四效 1/4 0.3
五效 1/5 0.2710
蒸发量与传热量成正比，在多效蒸发中 ➢没有提高蒸发量； ➢节约了加热蒸汽； ➢设备投资增加；
因此,在相同的操作条件下，多效蒸发器的生产能力并 不比（传热面积相等的）单效蒸发器的生产能力大。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
食品工厂机械与设备
第八章 浓缩设备
食品工厂机械与设备——第ห้องสมุดไป่ตู้章 浓缩设备
第八章 浓缩设备
浓缩与食品加工 食品工业中的浓缩设备
第一节 真空蒸发浓缩设备 第二节 冷冻浓缩设备
本章小结 思考题 自测题
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
浓缩与食品加工
浓缩是除去食品料液中部分水分的单元 操作，在食品加工中有着重要的地位。例如 鲜乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液 （如咖啡、茶）、生物处理（酶解、发酵） 分离液等均含有大量的水分，为便于运输、 贮存、后续加工以及方便使用等，往往需要 进行浓缩。
设备类型
蒸汽耗量（T） 每蒸发1吨水 每生产1吨粉
国产单效蒸发器
1.15
7.6
不带热泵
国产双效带热泵
0.46
3
丹麦五效带热泵
0.14
0.94
使用蒸汽压力
0.8Mpa
水耗量
每蒸发1吨水
每生产1吨粉
3.0
192
10
64
带冷却水塔，循环使用几乎不耗水
效数
理论最小值 2实020/际8/1最9 小值
单效 1 1.1
引入后一个蒸发器的加热室作为热源，就成为多效蒸发。可 以把后效蒸发器的加热室看作前效的冷凝器，而末效的二次 蒸汽则送去冷凝。
多效蒸发要求：后效的操作压强和溶液的沸点均较前效低。 多效蒸发中，二次蒸气的潜热得到较为充分的利用，提高了 加热蒸气的利用率。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
单位蒸气消耗量和耗水量
2）薄膜式：料液在蒸发时被分散成薄膜状。薄膜式蒸 发器又可分为：升膜式、降膜式、刮板式、离心式薄膜 蒸发器、板片式蒸发器等。薄膜式蒸发器的水分蒸发快， 因其蒸发面积热利用率高，但结构较非膜式复杂。
蒸发器的选型
蒸发器有很多种类和型式，必须根据物料的具体特性， 按不同的需要进行选择。
(1)热敏性 对热过程很敏感，受热后会引起产物发生化 学变化或物理变化而影响产品质量的性质称为热敏性。 如发酵工业中的酶是大分子的蛋白质，加热到一定温度、 一定时间会变性而丧失其活力，因此酶液只能在低温短 时间受热的情况下进行浓缩，才能保存活牲。又如番茄 酱和其他果酱在温度过高时，会改变色泽和风味，使产 品质量降低。这些热敏性物料的变化与温度和时间均有 关系。因此，食品工业中常用低温蒸发，或在较高温度 受热蒸发来解决热敏性物料蒸发过程的特殊要求。一般 选用各种薄膜式或真空度发浓缩器。
3、根据料液的流程分类 循环式(有自然循环式与强制 循环式之分)和单程式。循环式比单程式热利用率高。
4、根据加热器结构形式分类 非膜式和薄膜式。
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。非膜式蒸发器又可分为： 夹套式浓缩器、盘管式浓缩器；中央循环管式浓缩器。
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
2020/8/19
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2020/8/19
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蒸发浓缩的几个术语
加热蒸气：为蒸发操作提供热能的水蒸汽，亦称生蒸气。 二次蒸气：被蒸发的物料所产生的蒸气。 单效浓缩：料液只经加热蒸汽加热浓缩一次，所得二次蒸汽
不用于该料液的加热蒸发浓缩操作为单效浓缩。 将若干个蒸发器串联起来，将前一个蒸发器产生的二次蒸汽