第八章-蒸发浓缩设备
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蒸发浓缩与设备—蒸发工艺(生物制药设备课件)
料液方向
项目三 蒸发工艺
蒸汽进入第一效释放潜热 后以冷凝水排出，第一效产 生的二次蒸汽温度很高，是 过热蒸汽，用管道引入到第 二效的加热室，在对有来自 第一效的浓缩液加热后，以 冷凝水从底部排出。第二效 所产生的二次蒸汽温度仍然 很高，被导入到第三效加热 室，在对第二效浓缩液加热 后，以冷凝水排出。
物料方向
项目三 蒸发工艺
加热蒸汽进入第一效加入 室放热后冷凝成液体，从底 部排出。在第一效产生的二 次蒸汽被引入第二效加热室， 在对第一次浓缩液加热后冷 凝成液体而排出。第二效产 生的二次蒸汽进入第三效对 第二次浓缩液加热，释放热 量后形成冷凝成液体排点及应用
项目三 蒸发工艺
3.平流三效蒸发工艺流程
在平流蒸发流程中，原料液 分别加入到各效蒸发器中，浓缩 液分别从各效引出并汇集到贮存 罐。工业蒸汽从第一效进入，放 热后形成冷凝液从底部排出，产 生的二次蒸汽进入第二效加热室， 释放热量后形成冷凝液排除，第 二效产生的二次蒸汽进入第三效， 在第三效释放热量后形成冷凝液 排出。
1.单效蒸发
料液蒸发产生的的二次蒸汽， 经除沫器分离出液沫后，进入冷 凝器与冷却水直接混合成冷凝液， 原料液蒸发后成为浓缩液从蒸发 器排出。
项目三 蒸发工艺
性能及应用
单效蒸发流程操作简单， 工艺条件易于控制。适合 于蒸发黏度较高的溶液， 也可以用于易结垢和易结 晶料液的蒸发。缺点是耗 用加热蒸汽量大，能量利 用率低，需要反复蒸发浓 缩才能达到预定浓度指标。
项目三 蒸发工艺
任务二
多效蒸发工艺
项目三 蒸发工艺
1.并流三效蒸发工艺流程
在并流三效蒸发流程中， 原料液和加热蒸汽的流动具有 相同的方向。原料液进入第一 效蒸发器，蒸发后浓缩液被输 送进入第二效，经蒸发后，第 二次浓缩液进入第三效蒸发， 最后所得浓缩液又称为完成液， 从蒸发器底部放出，进入贮存 罐贮存备用。
第八节蒸发浓缩设备
第八节蒸发浓缩设备蒸发是将稀溶液加热沸腾，使溶剂气化而将溶液浓缩的过程。
食品工厂生产的原料或半成品中，如果蔬汁液及牛奶等，一般含有大量的水分（约75％～90％左右），而有营养价热敏性很强的物质，制成成品时，既要提高其浓度，又要保存食品溶液原有的色、香、味，所以对食品溶液进行浓缩，是一个比较复杂的过程。
对其工艺流程的设计、设备的选型、制造加工和具体操作均有较高的要求。
随着科学技术的发展，食品溶液的浓缩趋向于低温、高速、连续。
蒸发浓缩是食品工厂中使用最广泛的浓缩方法。
其设备随着生产发展的需要，不断改进和更新。
不少新的结构型式，从化工、医药工业引进来，推动了浓缩工艺和设备的发展。
同时，其他浓缩方法如冷冻浓缩、离心浓缩、超滤浓缩等也逐步在食品工厂中试用和推广1蒸发浓缩设备的分类和选择蒸发设备通常是指创造蒸发必要条件的设备组合，而蒸发过程的必要条件是：①供应足够的热能，以维持溶液的沸腾温度和补充因溶剂气化所带走的热量；②促使溶剂蒸气迅速排除。
蒸发设备由蒸发器（具有加热界面和蒸发表面）、冷凝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型式很多，按不同的分类方法可以分成不同的类型。
1.1类型及特点（1）按蒸发面上的压力分①常压浓缩设备溶剂气化后直接排入大气，蒸发面上为常压，如麦芽汁煮沸锅，常压熬糖锅等。
设备结构简单、投资省、维修方便，但蒸发速率低。
②真空浓缩设备溶剂从蒸发面上气化后进入负压状态，采用真空浓缩有很多优点：a加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差△t可以增大；b可利用压强较低的蒸汽作为加热介质；c由于溶剂的蒸发温度较低，有利于保存物料中的营养成分和色、香、味；d由于溶液沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。
但缺点是：a由于真空浓缩，须有抽真空系统，因而增加附属设备及动力；b由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热量消耗大。
（2）按加热蒸汽被利用的次数分:①单效浓缩设备。
食品机械设备第八章
2. 下列几种真空装置中， 产生的真空度最易受季节影响。
1.A. 蒸汽喷射泵 B. 水力喷射泵 C. 干式真空泵 D. 水环真 空泵
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
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。
容易，适用
的料液增浓。但
小，
长，
低，不能连续生产。
4. 外加热式强制循环式真空蒸发浓缩锅的特点是:可调节
速度、可
改善
条件、使几个
共用一个
成为可能。
二、填充题
5. 升膜式蒸发器的特点是：①
短，适用于
料液；②
高速二次蒸汽具有良好的
作用，故尤其适用于
；
③
引起沸点升高，故最好控制
进料；④ 一般组
成
效流程使用；⑤ 不适用于
（ ）1自然循环管式浓缩锅
A
加热蒸汽与料液呈并流
（ ）2带搅拌的夹套式真空浓缩锅
B
加热蒸汽与料液呈逆流
（ ）3强制循环外加热式真空浓缩锅 C
黏度大时循环效果差
（ ）4升膜式蒸发器
D
不能连续生产
（ ）5降膜式蒸发器
E
循环速度可调
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。
小，但由于
不易清洗，因此在食品工业中很少采用。
11. 真空蒸发浓缩系统中的冷凝器主要作用是将来自
的
冷凝成水，
从而降低了后续
系统的负荷。冷凝器有
式和 式两种型式。
一般的蒸发系统多采用 者， 从这种型式的冷凝器出来的不凝性气体主
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。
食品工厂机械与设备之浓缩设备概论
食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备
（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
（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
第八章浓缩机械与设备
工作过程
（4）大多以双效或多效形式组成蒸发设备，以提高浓缩比。
（5）不特适点用于处理易结晶或易结垢的溶液。
（四）长管式蒸发器
对热敏性成分保留有较严要求的产品，应当采用单程式蒸发 器，料液只通过其加热室一次即达到需要的浓度。
一般结构特点与类型
升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升降膜式蒸发器
3.升降膜式蒸发器
分类
外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。
根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分
为强制循环式和自然循环式两种。
自然循环外蒸发器 如图所示。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。
（三）外加热式蒸发器
分类 操作过程 优缺点 用途
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。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。
升膜式、降膜式和升降膜式蒸发器
（四）长管式蒸发器
对热敏性成分保留有较严要求的产品，应当采用单程式蒸发 器，料液只通过其加热室一次即达到需要的浓度。
一般结构特点与类型
升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升降膜式蒸发器
1.升膜式蒸发器
预蒸热汽后由接加近热沸器点上部的引料入液，从而加物热料室由底下部部进进入入，， 自下而因上此流蒸动汽与。物在料加在热加作热用器和内减呈压逆流状。态下，部 分料液由迅于速从气下面化进，料产，生所二以次为蒸防汽止，静压并效以应引起的 80~2沸00点m升/s高的，速进度入带蒸动发浓器缩的料液液沿温管度内应壁控成制膜在接 状上升近。沸在点加。 热室顶部，达到所需浓度的浓缩
（4）大多以双效或多效形式组成蒸发设备，以提高浓缩比。
（5）不特适点用于处理易结晶或易结垢的溶液。
（四）长管式蒸发器
对热敏性成分保留有较严要求的产品，应当采用单程式蒸发 器，料液只通过其加热室一次即达到需要的浓度。
一般结构特点与类型
升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升降膜式蒸发器
3.升降膜式蒸发器
分类
外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。
根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分
为强制循环式和自然循环式两种。
自然循环外蒸发器 如图所示。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。
（三）外加热式蒸发器
分类 操作过程 优缺点 用途
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。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。
升膜式、降膜式和升降膜式蒸发器
（四）长管式蒸发器
对热敏性成分保留有较严要求的产品，应当采用单程式蒸发 器，料液只通过其加热室一次即达到需要的浓度。
一般结构特点与类型
升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升降膜式蒸发器
1.升膜式蒸发器
预蒸热汽后由接加近热沸器点上部的引料入液，从而加物热料室由底下部部进进入入，， 自下而因上此流蒸动汽与。物在料加在热加作热用器和内减呈压逆流状。态下，部 分料液由迅于速从气下面化进，料产，生所二以次为蒸防汽止，静压并效以应引起的 80~2沸00点m升/s高的，速进度入带蒸动发浓器缩的料液液沿温管度内应壁控成制膜在接 状上升近。沸在点加。 热室顶部，达到所需浓度的浓缩
蒸发浓缩与设备—循环式蒸发器(生物制药设备课件)
项目一 循环式蒸发器
2.外加热循环蒸发器工作过程
料液在加热室中加热后，沿加热管 上升，经除沫器除沫后进入分离室， 进行大量汽化。由于循环管内浓缩液 温度低，密度大，在重力作用下，沿 循环管下降再次进入加热室受热汽化， 形成蒸发循环运动，当浓度符合要求 后即可停止蒸发，从浓缩液出口放出。
项目一 循环式蒸发器
外加热式自然循环蒸发器适用于，蒸发过程中无结垢或结垢不 严重的浓缩场合，特别适用于低沸点溶剂的蒸发，和较低浓度、大 蒸发量物料的初步浓缩工序。
项目一 循环式蒸发器
任务二
中央循环蒸器
项目一 循环式蒸发器
一、蒸发浓缩基本知识
蒸发：发生在液体表面的汽化，是物质从液相转变为气 相的一种方式 液体上方所受的压力越高沸点越高，压力越低沸点越低。
项目一 循环式蒸发器
循环动力
由于中央循环管直径大，液体受热不均匀，因而密度大；加热管直径
小温度高，其中的料液受热汽化后密度减小，与中央循环管中的料液形成
密度差，在重力作用下产生循环流动，循环速度一般
。
0.4 0.5m s
性能和应用
加热管束直径小，表面积大，所以这种蒸发器的传热面积可达几百平方
米，传热系数可达 600 W/(m2 C) 。 3000W/(m 2 C)
项目一 循环式蒸发器
二、循环式蒸发器
1.中央循环蒸发器
中央循环管式蒸发器由加热室和汽液分离室 组成。在分离室顶部安装有除沫器，蒸发器的 下底采用封头密封，封头上设计有浓缩液出口 和冷凝液出口
在加热室内 直径较小的列管叫加热管，直径大 的称中央循环管，又叫降液管。降液管既是 循环流动的回流通道，又是原料液进入
由于环隙截面积大，在本蒸 发器中，料液循环速度可达
蒸发浓缩所用设备工艺流程和工艺计算培训教材
一般以水为标准溶液。如下图。
温度差损失例题1
对20%NaOH水溶液，求下面各项。 1.查图求101.33kPa压强下该溶液的沸点。 2.分别利用系数校正法和杜林直线法求
50kPa压强下因溶液蒸汽压下降而引起的 温度差损失。（ 50kPa下，水的沸点为 81.2℃，气化潜热为2304.5kj/kg）。
蒸发与一般传热的区别
虽然也为传热过程，但蒸发有别于一般传热，表现为 四点：
蒸发与一般传热的区别； 溶液浓度的升高,将导致其物理性质变化—腐蚀性增强,粘度
增大,易结晶结垢,有时产生泡沫,有些溶液有热敏性； 相对于纯溶剂，溶液中含有不挥发性的溶质，其蒸汽压要更
低，在一定操作压强下，沸点比纯溶液要更高。
升膜蒸发器
原料预热至达到或接近沸点，在加热室内膜 状流动（传热效果最好）。
预热原因：使溶液一到达加热管即能产生大 量蒸汽，对溶液上升形成抽吸作用。
适用于：蒸发量大的稀或粘度低的溶液， 有热敏性或易生泡的溶液；但：粘度高， 有晶体析出或结垢情况不适。
降膜蒸发器
适用于：粘度较大、但不是非常大的热 敏性物料；易结晶，结垢溶液不宜。
高 2
计算式： t pm T
gl
pm po 2
上两式：t pm ——液层中部压强下水的沸点； ——液面处的水的沸点，即二次蒸汽温度。
T
温度差损失例题2
在中央循环管式蒸发器内，蒸发25% CaCl2水溶液，已测得二次蒸汽的绝对压 强为40kPa。加热管内液层深度为2.3m， 溶液平均密度为1200 kg/m3 。试求因溶 液液柱静压强引起的温度差损失△’’ ， 同时求算出溶液的沸点。
温度差损失例题3
在单效蒸发器中将某种水溶液从10%浓缩 到30%。加热蒸汽为105 ℃的饱和蒸汽， 冷凝器内温度为59℃。液层深度为2m， 溶液平均密度为1080 kg/m3 。已知常压 下溶液因蒸汽压下降而引起的温度差损 失为4 ℃ 。试求：⑴总温度差损失；⑵ 有效温度差；⑶溶液沸点。
温度差损失例题1
对20%NaOH水溶液，求下面各项。 1.查图求101.33kPa压强下该溶液的沸点。 2.分别利用系数校正法和杜林直线法求
50kPa压强下因溶液蒸汽压下降而引起的 温度差损失。（ 50kPa下，水的沸点为 81.2℃，气化潜热为2304.5kj/kg）。
蒸发与一般传热的区别
虽然也为传热过程，但蒸发有别于一般传热，表现为 四点：
蒸发与一般传热的区别； 溶液浓度的升高,将导致其物理性质变化—腐蚀性增强,粘度
增大,易结晶结垢,有时产生泡沫,有些溶液有热敏性； 相对于纯溶剂，溶液中含有不挥发性的溶质，其蒸汽压要更
低，在一定操作压强下，沸点比纯溶液要更高。
升膜蒸发器
原料预热至达到或接近沸点，在加热室内膜 状流动（传热效果最好）。
预热原因：使溶液一到达加热管即能产生大 量蒸汽，对溶液上升形成抽吸作用。
适用于：蒸发量大的稀或粘度低的溶液， 有热敏性或易生泡的溶液；但：粘度高， 有晶体析出或结垢情况不适。
降膜蒸发器
适用于：粘度较大、但不是非常大的热 敏性物料；易结晶，结垢溶液不宜。
高 2
计算式： t pm T
gl
pm po 2
上两式：t pm ——液层中部压强下水的沸点； ——液面处的水的沸点，即二次蒸汽温度。
T
温度差损失例题2
在中央循环管式蒸发器内，蒸发25% CaCl2水溶液，已测得二次蒸汽的绝对压 强为40kPa。加热管内液层深度为2.3m， 溶液平均密度为1200 kg/m3 。试求因溶 液液柱静压强引起的温度差损失△’’ ， 同时求算出溶液的沸点。
温度差损失例题3
在单效蒸发器中将某种水溶液从10%浓缩 到30%。加热蒸汽为105 ℃的饱和蒸汽， 冷凝器内温度为59℃。液层深度为2m， 溶液平均密度为1080 kg/m3 。已知常压 下溶液因蒸汽压下降而引起的温度差损 失为4 ℃ 。试求：⑴总温度差损失；⑵ 有效温度差；⑶溶液沸点。
浓缩设备管理概述
• 二次蒸汽由顶部排出。料液经中 央循环管下降、回流，形成自然 循环。浓缩后的制品由底部卸出。
• 目前这类蒸发器糖厂应用广泛。
图8－2 中央循环管蒸发器 A-加热蒸汽 B-料液 C-二次蒸汽 D-冷凝水 E-完成液 1-中央循环管 2-蒸发室 3-除沫器 4-外壳 5-换热管
加热室断面
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
6-冷凝水泵 7-水环式真空泵 8-冷凝器
板式蒸发器
• 优点是料液经过传热面的时间很短，仅2s，液流分布均匀， 不易结 垢。传热系数高，可达10.45～16.72MJ/ M2·h·℃。 料液强制循环，可处理高粘度的料液。结构紧凑，节省加热 蒸汽耗量，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。
第八章 浓缩设备
• 浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作。由于食品中的溶 剂主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工业中的浓缩一 般指蒸发。
• 真空浓缩：是指在负压条件下，以较低温度浓缩。有以下特 点：
• (1) 料液沸点低，浓缩速度大。 • (2) 可利用低压蒸汽作为热源(多效时)。 • (3) 不损害食品的营养成分。 • (4) 设备热耗减少。 • (5) 增加真空系统，投资大，功力消耗大。 • (6) 沸点降低，蒸发潜热增大。
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。缺点是一次浓缩比不大，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。
图8－7升膜式蒸发器 A-加热蒸汽 B-完成液 C-料液
D-冷凝水 E-二次蒸汽 1-换热管 2-气液管 3-分离器
• 3. 按料液流程分： – ①循环式：自然与强制循环。 – ②单程式：
• 目前这类蒸发器糖厂应用广泛。
图8－2 中央循环管蒸发器 A-加热蒸汽 B-料液 C-二次蒸汽 D-冷凝水 E-完成液 1-中央循环管 2-蒸发室 3-除沫器 4-外壳 5-换热管
加热室断面
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
6-冷凝水泵 7-水环式真空泵 8-冷凝器
板式蒸发器
• 优点是料液经过传热面的时间很短，仅2s，液流分布均匀， 不易结 垢。传热系数高，可达10.45～16.72MJ/ M2·h·℃。 料液强制循环，可处理高粘度的料液。结构紧凑，节省加热 蒸汽耗量，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。
第八章 浓缩设备
• 浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作。由于食品中的溶 剂主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工业中的浓缩一 般指蒸发。
• 真空浓缩：是指在负压条件下，以较低温度浓缩。有以下特 点：
• (1) 料液沸点低，浓缩速度大。 • (2) 可利用低压蒸汽作为热源(多效时)。 • (3) 不损害食品的营养成分。 • (4) 设备热耗减少。 • (5) 增加真空系统，投资大，功力消耗大。 • (6) 沸点降低，蒸发潜热增大。
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。缺点是一次浓缩比不大，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。
图8－7升膜式蒸发器 A-加热蒸汽 B-完成液 C-料液
D-冷凝水 E-二次蒸汽 1-换热管 2-气液管 3-分离器
• 3. 按料液流程分： – ①循环式：自然与强制循环。 – ②单程式：
第八章蒸发与结晶设备讲课文档
蒸发后溶液浓度：
x2
Fx1 F W
式中：F—溶液的进料量，kg/h W—水分的蒸发量，kg/h L—浓缩液流量，kg/h
x1—料液中溶质的浓度，质量分率
x2—浓缩液中溶质的浓度，质量分率
第二十九页，共53页。
2.加热蒸汽消耗量
热量衡算：
D H s F h 1 L h 2 W H D h s Q l
循环蒸发结晶器
4.真空结晶设备
❖ 工作原理：
料液在结晶器内闪蒸浓缩，蒸除部分溶剂 蒸发吸热降低了自身温度
❖ 特点：
没有传热面积，避免了在传热表面上析出晶体 省去了换热装置，其结构简单、投资较低
第四十三页，共53页。
三、结晶设备的计算
1.物料衡算（结晶量）
全物料衡算式： G1＝G2＋G3＋W
度太大的溶液
第十九页，共53页。
C、升—降膜式蒸发器
构造：
由加热室和分离室组成 加热室由升膜管束和降膜管束组
合而成，蒸发器底部封头内有一 隔板，将加热管束均分为二 分离室在加热室的底部侧面，与 抽真空设备相连
第二十页，共53页。
工作原理：
物料先进入升膜加热管进行 升膜蒸发，料液从底部上升至 顶部
❖ 不适用于易结晶、结垢物料的蒸发
类型：升膜式、降膜式、升降膜式
第十一页，共53页。
A、升膜式蒸发器
构造：
由加热室和分离室组成
加热室有许多垂直长管， 常用的加热管直径为25～ 50mm，管长和管径之比约
为100～150
分离室在加热室的顶部侧 面，与抽真空设备相连
第十二页，共53页。
工作原理：
原料液预热至沸点或接近
第八章蒸发与结晶设备
第一页，共53页。
生物工程设备08第八章 蒸发浓缩、结晶设备1
第八章 蒸发浓缩、结晶设备
蒸发浓缩是利用加热的方法使溶液中的一 部分溶剂汽化后除去，得到浓度较高的料液 的一种操作过程。常用作沉析、结晶、干燥 等操作之前的预处理。
结晶是溶液中的溶质在一定条件下因分子 有规则的排列而结合成晶体的操作。它是溶 质提纯和得到固体颗粒的一种方法。
第一节 蒸发浓缩设备
一、蒸发条件
多效蒸发是将各效的操作压力依次降低， 相应的液体沸点也依次降低，从而使二次 蒸汽作为下一效的加热蒸汽，通过几次利 用而达到节能目的的。
多效蒸发的流程根据物料走向与蒸汽走 向的关系分为：顺流、逆流、错流。
2、二次蒸汽压缩：由于产生的二次蒸汽温 度较低，用来作加热蒸汽时温度差太小， 影响了二次蒸汽的利用及多效蒸发的效果 和效数。采用热泵即：蒸汽喷射泵或机械 泵加压来升高二次蒸汽的压力，使二次蒸 汽得到更好的利用，达到节能的目的。
2、传热系数高，热的利用率高； 3、动力消耗小，易于加工制造，维修方便， 节省材料，又满足强度要求；
4、根据物料不同的性质选择蒸发器类型； 物料的性质有：耐热性、结垢性、发泡
性、结晶性、腐蚀性、粘滞性。
六、蒸发设备
1、外循环蒸发器
加热室置于蒸发室外，通过循环管与之 连接。分自然循环型及强制循环型。
2、利用沸点升高可测量和控制蒸发器内料 液的浓度。
五、蒸发设备的类型和选择原则
（一）类型
1、按照液体循环方式：自然循环型、强制 循环型、无循环型；
2、按液体在传热面上的形状：膜式、浸液 式；
3、按加热器的类型：直接加热型、夹套加 热型、管式加热型、板式加热型等；
（二）选择原则
1、满足工艺要求，浓缩比适当，收得率高， 保持溶液的特性；
2、连续式：使物料一次性、连续地通过 蒸发装置，又叫一次式或单程式。适用于 热敏性物料，处理量大，设备利用率高， 但浓度不易控制；
蒸发浓缩是利用加热的方法使溶液中的一 部分溶剂汽化后除去，得到浓度较高的料液 的一种操作过程。常用作沉析、结晶、干燥 等操作之前的预处理。
结晶是溶液中的溶质在一定条件下因分子 有规则的排列而结合成晶体的操作。它是溶 质提纯和得到固体颗粒的一种方法。
第一节 蒸发浓缩设备
一、蒸发条件
多效蒸发是将各效的操作压力依次降低， 相应的液体沸点也依次降低，从而使二次 蒸汽作为下一效的加热蒸汽，通过几次利 用而达到节能目的的。
多效蒸发的流程根据物料走向与蒸汽走 向的关系分为：顺流、逆流、错流。
2、二次蒸汽压缩：由于产生的二次蒸汽温 度较低，用来作加热蒸汽时温度差太小， 影响了二次蒸汽的利用及多效蒸发的效果 和效数。采用热泵即：蒸汽喷射泵或机械 泵加压来升高二次蒸汽的压力，使二次蒸 汽得到更好的利用，达到节能的目的。
2、传热系数高，热的利用率高； 3、动力消耗小，易于加工制造，维修方便， 节省材料，又满足强度要求；
4、根据物料不同的性质选择蒸发器类型； 物料的性质有：耐热性、结垢性、发泡
性、结晶性、腐蚀性、粘滞性。
六、蒸发设备
1、外循环蒸发器
加热室置于蒸发室外，通过循环管与之 连接。分自然循环型及强制循环型。
2、利用沸点升高可测量和控制蒸发器内料 液的浓度。
五、蒸发设备的类型和选择原则
（一）类型
1、按照液体循环方式：自然循环型、强制 循环型、无循环型；
2、按液体在传热面上的形状：膜式、浸液 式；
3、按加热器的类型：直接加热型、夹套加 热型、管式加热型、板式加热型等；
（二）选择原则
1、满足工艺要求，浓缩比适当，收得率高， 保持溶液的特性；
2、连续式：使物料一次性、连续地通过 蒸发装置，又叫一次式或单程式。适用于 热敏性物料，处理量大，设备利用率高， 但浓度不易控制；
第八章-蒸发浓缩设备
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。
19
（五）液膜式蒸发浓缩设备
1、特点
料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动 （上升、下降或上升与下降组合），从而使蒸发 面积增加，提高浓缩效率。
58
第八章 小结与思考题
1、蒸发的概念和蒸发的必要条件是什么？ 2、简述蒸发浓缩设备的分类和蒸发浓缩设备的选 择依据，蒸发浓缩设备的一般由哪几部分构成。 3、单效真空浓缩设备的特点是什么？ 4、简述中央循环管式浓缩锅的基本结构和工作原 理。
59
精品课件！
60
精品课件！
61
5、简述液膜式蒸发浓缩设备的特点及其分类； 6、说明汽液分离器的作用、类型和相关特点； 7、论述升膜式和板式蒸发器的结构、特点及工作
关键：使料液均匀分布于各加热管
30
料液分布器：
导流管 筛板或喷嘴 旋液喷头
31
a、筛孔板式 b、喷雾型 c、锯齿形导流管 d、螺旋沟槽导流管 e、典型导流管 f、 筛孔板与导流管 结合 g、旋液型
32
5、升降膜式蒸发器
两组加热管：一组升膜，另一组降膜 料液先进入升膜式加热管，沸腾蒸发后，汽液混
容易；
13
4、传热面积小（管道），生产能力低，料液循 环差，盘管表面易结垢。
5、清洗困难。
（二）应用
果酱、果汁和炼乳等生产中。
14
（三）中央循环管式浓缩锅
基本结构
1）锅体：锅底、加热室— 蒸汽容纳空间 2）加热器体：中央循环管 (截面积为总面积的40%－ 100%）和上下管板及加热 管束（直径25mm－ 75mm)
易发生焦管现象。
19
（五）液膜式蒸发浓缩设备
1、特点
料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动 （上升、下降或上升与下降组合），从而使蒸发 面积增加，提高浓缩效率。
58
第八章 小结与思考题
1、蒸发的概念和蒸发的必要条件是什么？ 2、简述蒸发浓缩设备的分类和蒸发浓缩设备的选 择依据，蒸发浓缩设备的一般由哪几部分构成。 3、单效真空浓缩设备的特点是什么？ 4、简述中央循环管式浓缩锅的基本结构和工作原 理。
59
精品课件！
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精品课件！
61
5、简述液膜式蒸发浓缩设备的特点及其分类； 6、说明汽液分离器的作用、类型和相关特点； 7、论述升膜式和板式蒸发器的结构、特点及工作
关键：使料液均匀分布于各加热管
30
料液分布器：
导流管 筛板或喷嘴 旋液喷头
31
a、筛孔板式 b、喷雾型 c、锯齿形导流管 d、螺旋沟槽导流管 e、典型导流管 f、 筛孔板与导流管 结合 g、旋液型
32
5、升降膜式蒸发器
两组加热管：一组升膜，另一组降膜 料液先进入升膜式加热管，沸腾蒸发后，汽液混
容易；
13
4、传热面积小（管道），生产能力低，料液循 环差，盘管表面易结垢。
5、清洗困难。
（二）应用
果酱、果汁和炼乳等生产中。
14
（三）中央循环管式浓缩锅
基本结构
1）锅体：锅底、加热室— 蒸汽容纳空间 2）加热器体：中央循环管 (截面积为总面积的40%－ 100%）和上下管板及加热 管束（直径25mm－ 75mm)
浓缩蒸发设备
注意事项
02 注意观察蒸发液体的颜色和状态变化，及 时调整操作参数。
03
定期清洗和更换过滤器，保持设备良好运 行状态。
04
操作过程中严禁超压运行，防止设备损坏 和危险发生。
常见故障与排除方法
故障一
加热器温度过高或过低
原因
加热器故障或温度传感器失灵。
排除方法
检查加热器和温度传感器是否正常，如有问题及 时维修或更换。
工作原理
浓缩蒸发设备通常由加热器、蒸发器、冷凝器、真空 泵等主要部件组成。液体在加热器中被加热至沸腾状 态，产生的水蒸气在蒸发器中与加热元件接触，被进 一步加热并迅速上升至冷凝器。在冷凝器中，水蒸气 被冷却并重新凝结成水，而可挥发性组分则随水蒸气 一起排出。真空泵的作用是维持设备内部的真空状态 ，以降低沸点，提高蒸发效率。
浓缩蒸发设备
目 录
• 浓缩蒸发设备概述 • 浓缩蒸发设备的类型 • 浓缩蒸发设备的设计与选型 • 浓缩蒸发设备的操作与维护 • 浓缩蒸发设备的发展趋势与未来展望
01 浓缩蒸发设备概述
定义与工作原理
定义
浓缩蒸发设备是一种用于处理大量液体的工业设备， 通过加热和蒸发的方式，将液体中的水分或其他可挥 发性组分分离出来，从而达到浓缩的目的。
04 浓缩蒸发设备的操作与维 护
操作规程与注意事项
启动前检查
确保设备周围无杂物，检查各部 件是否正常，开启水源和电源。
操作步骤
开启电源后，调整蒸发温度和压 力至适宜范围，启动循环泵，开 始浓缩蒸发。
操作规程与注意事项
• 停机操作：关闭加热源和循环泵，待设备冷却后关闭电源。
操作规程与注意事项
ห้องสมุดไป่ตู้
01
检查电源线路和水路 是否正常，确保设备 安全运行。
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2）溶剂蒸汽的排除；
3
二、浓缩设备的分类
1、按压力分：
常压浓缩设备：蒸发面为常压； 真空浓缩设备：蒸发面上气化后处于负压状态，
其特点见教材P175。
4
2、按蒸汽利用的次数分：
单效浓缩设备：一次利用 双效浓缩设备：二次利用 多效浓缩设备：三次或三次以上利用 带有热泵的浓缩设备：热泵再次加热利用
25
C、蒸发时间短，几秒至十余秒，适用于热敏性 物料；
D、高速二次蒸汽破沫性能好，适用于易起泡沫 的物料；
E、二次蒸汽螺旋上升，料液易粘壁，不适用于 粘度大的物料。
26
工作过程：
料液由料液进口进入蒸发器管内，在管内底部 与蒸汽首先进行对流传递热量（管外蒸汽热量传递 给管内料液），当料液获得一定热量达到沸腾状态， 进入管中间部开始产生蒸汽泡，使料液产生上升力， 由于料液热量的连续获得，产生二次蒸汽，膨胀的 二次蒸汽产生强的上升力，料液呈薄膜状在管内上 行，
容易；
13
4、传热面积小（管道），生产能力低，料液循 环差，盘管表面易结垢。
5、清洗
14
（三）中央循环管式浓缩锅
基本结构
1）锅体：锅底、加热室— 蒸汽容纳空间 2）加热器体：中央循环管 (截面积为总面积的40%－ 100%）和上下管板及加热 管束（直径25mm－ 75mm)
蒸发效能
停产
措施：高速流防止积垢生成，采用流速大的升膜式
8
或强制循环的蒸发设备，或电磁防垢、化学防垢， 易于清洗。
发泡性：浓缩液中产生大量气泡 后果：溶液损失、产品损耗；污染其它设备，停产。 措施：增加流速，高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽
流速，防跑泡现象或设法分离回收泡沫，消除发 泡。 管内流速很大的升膜式或强制循环、长管薄膜式结 晶性：晶体析出；是否需要搅拌装置或强制循环
20
2、分类
1）按液膜形成方式分：自然循环式蒸发器和强 制循环式蒸发器；
2）按液膜运动方向分：升膜式蒸发器、降膜式 蒸发器和升降膜式蒸发器。
21
3、升膜式蒸发器
与中央循环管式浓缩锅的区别： 中央循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产 生的重度差排浓缩液，液面上的二次蒸汽靠负 压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸 汽产生向上的升力，二次蒸汽浓缩液进入分离 器。
22
结构
加热管（蒸发器）：
直径为30mm50mm的管子， 长径比为100－ 150
汽液分离器：
碰撞型
离心型
过滤型
23
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
24
特点
A、一般为单流型，即料液经一次浓缩基本达到 成品浓度而排出；
B、管内静液面低，由静压头产生的沸点升高很 小；
靠
11
5、尽可能小的功率消耗，如搅拌动力或真空动 力消耗等
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；
12
二、单效真空浓缩设备
（一）特点
1、真空下蒸发浓缩，配有抽真空装置； 2、蒸汽一次利用，热能利用率高，但是二次蒸汽
未充分利用； 3、结构简单，操作方便，传热系数高，操作控制
15
液料在管内流动而加热 蒸汽在管束之间流动。
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
16
4）蒸发室：料液液面上 部圆筒空间—汽液分离， 防止料液被二次蒸汽带 走 5）附件：人孔、仪表、 取样口及视镜等。
17
单效真空浓缩锅
18
（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；
升膜式
管式薄膜蒸发器：降膜式
离心式
升降膜式
板式
非膜式：中央循环管式蒸发器
外加热式
盘管式
带搅拌的夹套加热式
7
第一节 真空浓缩设备
一、真空浓缩设备的选择
1、物料自身的特性
热敏性：番茄酱等
后果：失活，色泽和风味改变，产品质量降低。
措施：低温短时，各种薄膜式或真空度较高的蒸发 浓缩器
结垢性：
后果：积垢 热阻
27
到管顶部呈喷雾状，以较 高速度进入汽液分离器，二次 蒸汽从分离器顶部排出，浓缩 液达到浓度要求从分离器底部 排出，未达到浓度要求再次由 下导管送到底部再次加热蒸发。
28
注意事项
1）操作时，应严格控制进料量，防止管壁结焦 现象发生；
本章主要内容
真空浓缩设备的分类和选择 单效真空浓缩设备(中央循环管式浓缩锅) 膜式蒸发浓缩设备(升膜式蒸发器、板式蒸发器) 真空浓缩装置的辅助设备
重点：真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩 设备、升降膜式蒸发浓缩设备；
难点：中央循环管式浓缩设备的工作原理。
1
一、有关概念
1、平衡浓缩：是利用两相在分配上的某种差异而
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。
19
（五）液膜式蒸发浓缩设备
1、特点
料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动 （上升、下降或上升与下降组合），从而使蒸发 面积增加，提高浓缩效率。
5
3、按料液的流程分：
单程式： 循环式： 自然循环和强制循环
4、按料液分布状态分：
薄膜式：分散成薄膜状，蒸发面大，蒸发快。它 分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式 和离心式薄膜蒸发器。
非膜式：大蒸发面。它按料液管路中流动，管路 又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器
6
薄膜式： 刮板式
9
结晶性 后果：浓度增加时 晶粒析出 传热 措施：夹套带搅拌浓缩器或强制循环 粘滞性： 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 腐蚀性 措施：不锈钢、石墨加热管或耐酸搪瓷夹层蒸发器
10
2、满足工艺要求：如浓缩比，浓缩比的收缩率， 能否保持溶液特性；
3、传热效果好，传热系数高，热利用率高； 4、结构合理紧凑，操作清洗更换方便，且安全可
获得溶质和溶剂分离的方法。
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
液浓缩的过程。
2
蒸发过程的完成有两个必要条件：
1）热能的供应：它包括维持沸腾的温度、补充因 溶剂汽化所带走的热量、设备消耗的热量等；
3
二、浓缩设备的分类
1、按压力分：
常压浓缩设备：蒸发面为常压； 真空浓缩设备：蒸发面上气化后处于负压状态，
其特点见教材P175。
4
2、按蒸汽利用的次数分：
单效浓缩设备：一次利用 双效浓缩设备：二次利用 多效浓缩设备：三次或三次以上利用 带有热泵的浓缩设备：热泵再次加热利用
25
C、蒸发时间短，几秒至十余秒，适用于热敏性 物料；
D、高速二次蒸汽破沫性能好，适用于易起泡沫 的物料；
E、二次蒸汽螺旋上升，料液易粘壁，不适用于 粘度大的物料。
26
工作过程：
料液由料液进口进入蒸发器管内，在管内底部 与蒸汽首先进行对流传递热量（管外蒸汽热量传递 给管内料液），当料液获得一定热量达到沸腾状态， 进入管中间部开始产生蒸汽泡，使料液产生上升力， 由于料液热量的连续获得，产生二次蒸汽，膨胀的 二次蒸汽产生强的上升力，料液呈薄膜状在管内上 行，
容易；
13
4、传热面积小（管道），生产能力低，料液循 环差，盘管表面易结垢。
5、清洗
14
（三）中央循环管式浓缩锅
基本结构
1）锅体：锅底、加热室— 蒸汽容纳空间 2）加热器体：中央循环管 (截面积为总面积的40%－ 100%）和上下管板及加热 管束（直径25mm－ 75mm)
蒸发效能
停产
措施：高速流防止积垢生成，采用流速大的升膜式
8
或强制循环的蒸发设备，或电磁防垢、化学防垢， 易于清洗。
发泡性：浓缩液中产生大量气泡 后果：溶液损失、产品损耗；污染其它设备，停产。 措施：增加流速，高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽
流速，防跑泡现象或设法分离回收泡沫，消除发 泡。 管内流速很大的升膜式或强制循环、长管薄膜式结 晶性：晶体析出；是否需要搅拌装置或强制循环
20
2、分类
1）按液膜形成方式分：自然循环式蒸发器和强 制循环式蒸发器；
2）按液膜运动方向分：升膜式蒸发器、降膜式 蒸发器和升降膜式蒸发器。
21
3、升膜式蒸发器
与中央循环管式浓缩锅的区别： 中央循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产 生的重度差排浓缩液，液面上的二次蒸汽靠负 压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸 汽产生向上的升力，二次蒸汽浓缩液进入分离 器。
22
结构
加热管（蒸发器）：
直径为30mm50mm的管子， 长径比为100－ 150
汽液分离器：
碰撞型
离心型
过滤型
23
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
24
特点
A、一般为单流型，即料液经一次浓缩基本达到 成品浓度而排出；
B、管内静液面低，由静压头产生的沸点升高很 小；
靠
11
5、尽可能小的功率消耗，如搅拌动力或真空动 力消耗等
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；
12
二、单效真空浓缩设备
（一）特点
1、真空下蒸发浓缩，配有抽真空装置； 2、蒸汽一次利用，热能利用率高，但是二次蒸汽
未充分利用； 3、结构简单，操作方便，传热系数高，操作控制
15
液料在管内流动而加热 蒸汽在管束之间流动。
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
16
4）蒸发室：料液液面上 部圆筒空间—汽液分离， 防止料液被二次蒸汽带 走 5）附件：人孔、仪表、 取样口及视镜等。
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单效真空浓缩锅
18
（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；
升膜式
管式薄膜蒸发器：降膜式
离心式
升降膜式
板式
非膜式：中央循环管式蒸发器
外加热式
盘管式
带搅拌的夹套加热式
7
第一节 真空浓缩设备
一、真空浓缩设备的选择
1、物料自身的特性
热敏性：番茄酱等
后果：失活，色泽和风味改变，产品质量降低。
措施：低温短时，各种薄膜式或真空度较高的蒸发 浓缩器
结垢性：
后果：积垢 热阻
27
到管顶部呈喷雾状，以较 高速度进入汽液分离器，二次 蒸汽从分离器顶部排出，浓缩 液达到浓度要求从分离器底部 排出，未达到浓度要求再次由 下导管送到底部再次加热蒸发。
28
注意事项
1）操作时，应严格控制进料量，防止管壁结焦 现象发生；
本章主要内容
真空浓缩设备的分类和选择 单效真空浓缩设备(中央循环管式浓缩锅) 膜式蒸发浓缩设备(升膜式蒸发器、板式蒸发器) 真空浓缩装置的辅助设备
重点：真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩 设备、升降膜式蒸发浓缩设备；
难点：中央循环管式浓缩设备的工作原理。
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一、有关概念
1、平衡浓缩：是利用两相在分配上的某种差异而
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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（五）液膜式蒸发浓缩设备
1、特点
料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动 （上升、下降或上升与下降组合），从而使蒸发 面积增加，提高浓缩效率。
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3、按料液的流程分：
单程式： 循环式： 自然循环和强制循环
4、按料液分布状态分：
薄膜式：分散成薄膜状，蒸发面大，蒸发快。它 分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式 和离心式薄膜蒸发器。
非膜式：大蒸发面。它按料液管路中流动，管路 又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器
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薄膜式： 刮板式
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结晶性 后果：浓度增加时 晶粒析出 传热 措施：夹套带搅拌浓缩器或强制循环 粘滞性： 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 腐蚀性 措施：不锈钢、石墨加热管或耐酸搪瓷夹层蒸发器
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2、满足工艺要求：如浓缩比，浓缩比的收缩率， 能否保持溶液特性；
3、传热效果好，传热系数高，热利用率高； 4、结构合理紧凑，操作清洗更换方便，且安全可
获得溶质和溶剂分离的方法。
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
液浓缩的过程。
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蒸发过程的完成有两个必要条件：
1）热能的供应：它包括维持沸腾的温度、补充因 溶剂汽化所带走的热量、设备消耗的热量等；