第八章-蒸发浓缩设备
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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
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。
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
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。
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
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；
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；
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
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
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
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)
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；
蒸发wenku.baidu.com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
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
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。
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
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。
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
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；
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；
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
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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
2）溶剂蒸汽的排除；
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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
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
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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
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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；
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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
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)
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；
蒸发wenku.baidu.com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