真空浓缩设备食品加工
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第六章 食品浓缩、干燥机械与设备
第一节概述
一、浓缩于干燥的概念
●浓缩是从溶液中除去部分溶剂的操作过程，是使溶质和溶剂的均匀混合液实现部分分离的过程，旨在提高溶液的浓度。
常用的浓缩方法有常压加热浓缩、真空浓缩、冷冻浓缩、结晶浓缩等。
●干燥是在物料内部的溶剂借助于分子扩散作用从固相物料溶质相对完全除去的过程，即从食品或食品物料中除去水分的过程。
由于溶液中水分的去除不是采用加热蒸发方法，而是靠从溶液到冰晶的相间传递，所以可避免芳香物质因加热所造成的挥发损失。
3、对浓缩设备的要求
（1）适应物料性质，符合工艺要求和食品卫生。
（2）保证达到要求的浓度。
（3）合理使用加热蒸汽和二次蒸汽，降低全厂耗气量和燃料耗用量。
（4）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。
（5）蒸发效能好，具有较高的传热系数，热能利用率高。
（6）结构简单，制造、安装、维修和清洗方便。
（5）在浓缩过程中，可提取果汁中的芳香物质。
2、干燥的目的
（1）去除物料中水分，减少其体积和重量，便于产品的贮藏和运输。
（2）满足食品含水量的要求，防止微生物在成品中繁殖，延长贮存时间。
（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，制成不同风味和形状的产品。
三、浓缩于干燥的一般方法
但浓缩盘管中心处的物料相对来说距加热管较远与同一液位物料相比密度较大呈下降趋势故受热蒸发的那部分物料不但密度大而且液位又高必向盘管中心处下落从而形成了料液自锅壁及盘管处上升又沿盘管中心向下的反复循环状态
第六章食品浓缩、干燥机械与设备
知识目标:
●掌握常用浓缩方法（真空浓缩、冷冻浓缩）的工作原理及特点。
（2）表面式冷凝器
（3）低水位冷凝器
一、浓缩于干燥的概念
●浓缩是从溶液中除去部分溶剂的操作过程，是使溶质和溶剂的均匀混合液实现部分分离的过程，旨在提高溶液的浓度。
常用的浓缩方法有常压加热浓缩、真空浓缩、冷冻浓缩、结晶浓缩等。
●干燥是在物料内部的溶剂借助于分子扩散作用从固相物料溶质相对完全除去的过程，即从食品或食品物料中除去水分的过程。
由于溶液中水分的去除不是采用加热蒸发方法，而是靠从溶液到冰晶的相间传递，所以可避免芳香物质因加热所造成的挥发损失。
3、对浓缩设备的要求
（1）适应物料性质，符合工艺要求和食品卫生。
（2）保证达到要求的浓度。
（3）合理使用加热蒸汽和二次蒸汽，降低全厂耗气量和燃料耗用量。
（4）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。
（5）蒸发效能好，具有较高的传热系数，热能利用率高。
（6）结构简单，制造、安装、维修和清洗方便。
（5）在浓缩过程中，可提取果汁中的芳香物质。
2、干燥的目的
（1）去除物料中水分，减少其体积和重量，便于产品的贮藏和运输。
（2）满足食品含水量的要求，防止微生物在成品中繁殖，延长贮存时间。
（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，制成不同风味和形状的产品。
三、浓缩于干燥的一般方法
但浓缩盘管中心处的物料相对来说距加热管较远与同一液位物料相比密度较大呈下降趋势故受热蒸发的那部分物料不但密度大而且液位又高必向盘管中心处下落从而形成了料液自锅壁及盘管处上升又沿盘管中心向下的反复循环状态
第六章食品浓缩、干燥机械与设备
知识目标:
●掌握常用浓缩方法（真空浓缩、冷冻浓缩）的工作原理及特点。
（2）表面式冷凝器
（3）低水位冷凝器
真空浓缩设备介绍
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。
真空浓缩设备的分类
• 1.按加热蒸汽被利用的次数分为单效、双效、多效浓缩设备。 • 2.按浓缩料液的流程：单程式和循环式
其中循环式：自然循环与强制循环 • 3.按加热器的结构形式：盘管式、中央循环管式、升膜式、降
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。
真空浓缩设备介绍
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真空浓缩设备
真空浓缩的优点: 1、温度梯度大； 2、可用低压蒸汽、真空浓缩操作是在较低的温度下进行的，设备与室内的温度差 小，减少了设备使用时的热量损失； 3、减少营养损失，提高食品质量， 真空浓缩降低了牛乳蒸发时的沸腾温度，可避 免其中的热敏性物料受高温影响而使产品质量下降。 4、沸点低、设备热损失少。 沸腾温度的降低，提高了加热蒸汽与沸腾流体之间的 温度差，增大了传热量，使蒸发过程加快，生产能力提高，为利用二次蒸汽、 节约能源创造了条件，如双效、多效浓缩及热泵等。 其不足之处主要在于： 1、由于真空浓缩必须设有真空系统，增加了附属设备及其动力消耗，相应的工程 投资也要增加； 2、由于液体的蒸发潜热随沸点降低而增加，所以真空浓缩的耗热量大。
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。
混流式三效降膜真空浓缩设备工作流程
混流式三效降膜真空浓缩设备工作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第十章--浓缩设备
• （2）非平衡浓缩
• 是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程，两相用膜隔开， 因此分离不是两相的直接接触，故称非平衡浓缩。利用半 透膜的方法不仅可以分离溶质和溶剂，而且也可以分离各 种不同大小的溶质，因此，统称为膜分离。
• 浓缩设备的分类及特点
• 蒸发浓缩设备一般由蒸发器、冷凝器和抽气泵等部件组成 。根据不同的分类依据可分成不同类型。
作的压力是自动分配的，且逐级降低。
多效真空浓缩设备操作流程大致可分为顺流、逆流、平
流、混流和额外蒸汽运用 。
1）并流法：
• 溶液与蒸汽的流 动方向相同，即 均由第一效顺序 至末效。
• •
特点： 原料液由泵泵入一效罐。由于蒸发室压力由一效至末效依
次递减，故料液在效间流动不需用泵； • 由于料液沸点依效序递降，因而当前效料液进入后效时， 便在降温的同时放出其显热，供一小部分水分汽化（自蒸发 ），可产生更多蒸汽，节省蒸汽; • 由于后效溶液浓度较前效大，且温度低，使传热系数降低 ，影响传热（末效蒸发困难）。 • (但高浓度料液处于低温)对浓缩热敏食品是有利的。
• 注意事项
• 注意进料量、温度、黏度对成膜的影响。
• 特点 • 结构简单，制造方便，占地面积及空间体积小，投 资少，经济实用。减少了热敏性料液的分解，形成泡 沫少，适用于易起泡的料液；能防治结垢，适用于果
汁及乳制品的生产。
单效降膜式蒸发器
工作过程 结构 料液从顶部进入加热
器内，在降膜分布器 汽液分离器 的作用下，均匀地进 液体分布器 人加热管中，受二次 蒸汽的快速流动和本 加热器 身重力作用物料沿管 内壁呈膜状自然向下 流动，并受热不断蒸 发浓缩
上升；在管上部分由于膨胀的二次蒸汽而产生强的上升力，使 料液成薄膜状在管内上升，在管顶部成喷雾状，以较高速度进 入气液分离器，在离心力的作用下使气液分离。
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。
第八章 真空浓缩设备ppt课件
1-喷头 2-填料层 3-孔板
精品ppt
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，
精品ppt
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。
精品ppt
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。
精品ppt
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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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
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• 4、二次蒸汽 物料中水分蒸发所形成的蒸汽。 • 5、不凝性气体 相对于水蒸汽，在一定的压力和温度下不能被凝结的气体，称
为不凝性气体，一般是指空气。
• 6、雾沫挟带 对于气、液两相的分离设备或反应设备，若气相为连续相、液相
为分散相（例如板式蒸馏塔），而气相速度较大，部分液体会被气体吹散成液 滴并被气体带出。这种现象称为雾沫夹带。产生雾沫夹带会降低设备的分离效 率。
真空浓缩设备食品加工
Hale Waihona Puke 四、常压蒸发和真空浓缩蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。常压蒸发是指 冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力， 此时系统中的不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。
减压下的蒸发通常称为真空蒸发，食品工业广泛应用真空蒸发 进行浓缩操作。因真空蒸发时冷凝器和蒸发器物料侧的操作压 力低于大气压，必须依靠真空泵不断从系统中抽走不凝性气体 来维持负压的工作环境。采用真空蒸发的基本目的是降低物料 的沸点。
教案首页
授课顺序 学时
课 第三节 蒸发器的附属设备
题
目 1、掌握冷凝器的作用、分类。 的 2、掌握分离器。 要 3、掌握真空系统。 求 4、了解预热器。
重
日期20
年月
点 重点：混合式冷凝器的结构、工作原理。 水环式真空泵的结构、工作原理及特点。
难
点
教
学
过
程
讲新课(另附)
教 具 挂 图
课 后 分 析
•饱和区 •沸腾区
•预热区
真空浓缩设备食品加工
•降 •膜 •式 •蒸 •发 •器
真空浓缩设备食品加工
小结
• 1、概念 • 浓缩 真空浓缩 加热蒸汽 二次蒸汽 不凝性气
体 雾沫挟带 闪蒸
• 2、浓缩的目的及基本过程 • 3、真空浓缩的优点 • 4、蒸嘎旗的分类 • 5、升膜蒸发的原理
真空浓缩设备食品加工
真空浓缩设备食品加工
.
真空浓缩设备食品加工
.
• 上述两种冷凝器，当真空蒸发时，
其内部处于负压状态。若无适当 措施，冷凝水无法排出。通常采 取的措施分两种：低位式和高位 式。
真空浓缩设备食品加工
高位式冷凝器
•高位式冷凝器置于10m
以上的高位，下部连接一
根很长管子，称为气压管
（俗称大气腿），靠集于
• 间接式冷凝器的特点：冷却水可回收利用，但
价格较高，用水量大，传热效率低。
真空浓缩设备食品加工
（二）直接式(混合式)冷凝器
• 直接式冷凝器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、孔板式冷凝器：冷凝器是一个用钢板制成的圆筒，
直径为400-2,000mm。高度为1,200—5,000mm。 如图所示，内装有若干块钻有许多小孔的淋水板，淋 水板为交替放置的圆缺型或交替放置的盘环型。冷却 水自上引入，经淋水板小孔穿流而下，同时也经板边 缘溢流而下，二次蒸汽自下而上与冷却水逆流接触， 换热冷凝。混合的冷却水和冷凝水由下部排出，不凝 性气体由上方排出。
较大的液滴在重力作用下返回液面。乳品生产中常采用离心型分 离器。
真空浓缩设备食品加工
雾沫夹带的危害：
• 1、污染二次蒸汽； • 2、影响浓缩效率和蒸发能力，造成物料损失； • 3、若是多效蒸发，二次蒸汽夹带的雾沫将使
真空浓缩设备食品加工
真空浓缩与常压蒸发比较所具有的优点：
• 1、溶液沸点降低，增大了蒸发器的传热温差，所需的换热面积
减小。
• 2、溶液沸点低，可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热
源，有利于降低产品成本和生产费用。
• 3、蒸发温度低，即物料受热温度低，有利于浓缩热敏性物料。 • 4、蒸发器操作温度低，系统的热损失小。
• 常有以下几种型式：长管式、刮板式和板式等。乳品厂应用最多的是长管式蒸发器。 • 长管式蒸发器根据液膜的流动方向，又分为升膜式蒸发器和降膜式蒸发器 。
真空浓缩设备食品加工
真空浓缩设备食品加工
三、升膜蒸发原理
•升 •膜 •式 •蒸 •发 •器
真空浓缩设备食品加工
.对于升膜式蒸发器，物料从管束下部引入。工作时，物料在加热
气压管中液体的静液压作
用把冷凝水排出。为了防
止外部空气进入真空系统，
气压管应插入溢流槽中。
低位冷凝器可直接安装在
地面上，由于高度降低冷• 1.外壳 2.进水口 3.冷凝
凝器产生的冷凝水需用泵水管 4.蒸汽进口 5.淋水板 6.
抽出。
不凝性气体管 7.分离器 8.气
压管
真空浓缩设备食品加工
3、喷射式冷凝器
真空浓缩设备食品加工
.
• 真空浓缩的缺点：蒸发温度低，料液黏度大，传热系数较小，
系统内为负压，完成液排出需用泵，冷凝水排出也需要用泵或 高位产生压力(液位差)排出。真空泵和输液泵能耗增加。
• 真空浓缩的操作压力取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的
性能。冷凝器操作压力的极限是冷凝水的饱和蒸汽压，所以它 取决于冷凝器的温度。真空泵的作用是抽走系统中的不凝性气 体，真空泵的工作能力愈大，就使得冷凝器内的操作压力愈易 维持，愈接近冷凝水的饱和蒸汽压。一般真空蒸发时，冷凝器 的压力为10～20kPa。
真空浓缩设备食品加工
2020/11/29
真空浓缩设备食品加工
§7-1 概 述
真空浓缩设备食品加工
一、概念
• 1、浓缩 从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 • 2、真空浓缩 在负压下，以较低温度进行浓缩的单元操作。 • 3、加热蒸汽（饱和蒸汽或生蒸汽） 乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断
供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。
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六、闪蒸
• 急剧蒸发简称闪蒸，是一种特殊的减压蒸发。将热溶液的压力
降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬 间沸腾汽化，就是闪蒸。水在闪蒸汽化时带走的热量，等于溶 液从原压下温度降到降压后饱和温度所放出的显热。
• 在闪蒸过程中，溶液被浓缩。常见闪蒸的具体实施方法是直接
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.
• 蒸汽喷射热泵使用的蒸汽喷射器类似于蒸汽喷射真
空泵，称为热压泵，是在喷嘴附近低压吸入蒸发产 生的二次蒸汽，与高温高压的驱动蒸汽混合后，在 扩压管处达到蒸发所需加热蒸汽的压力和温度后用 作蒸发的加热介质。
• 机械压缩式热泵利用电动机或汽轮机等驱动往复式
或离心式压缩机，将二次蒸汽压缩，提高其压力和 温度，重新用作蒸发的加热蒸汽。
把溶液分散喷入低压大空间，使闪蒸瞬间完成。
• 闪蒸的最大优点是避免在换热面上生成垢层。闪蒸前料液加热
但并没浓缩，因而生垢问题不突出。而在闪蒸中不需加热，是 溶液自身放出显热提供蒸发能量，因而不会产生壁面生垢问题。
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七、热泵蒸发
为提高热能利用率，除采用多效蒸发外，还可通过一种 通称为热泵的装置，提高二次蒸汽的压力和温度，重新 用作蒸发的加热蒸汽，称为热泵蒸发，或称为蒸汽再压 缩蒸发。 热泵是以消耗一部分高质能（机械能、电能）或高温热 能为代价，通过热力循坏，将热由低温物体转移到高温 物体的能量利用装置。 常用的热泵有蒸汽喷射热泵和机械压缩式热泵。
• 为水力喷射器，由器盖、喷嘴、喷嘴托板、导向盘、器体、
扩散管等组成。工作时具有一定压力的冷水由上部进入后， 通过喷嘴喷射，形成低压，将二次蒸汽吸入，在混合室汽 与水直接混合，二次蒸汽凝结，并被水束带入下部扩散管， 一部分动能转为压力能，从下部管排出。喷射式冷凝器及 水力喷射器除有混合冷凝作用外，还具有抽真空的作用， 不再需要另装真空泵。
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§7-2 蒸发器
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一、蒸发器的分类
• 1、根据二次蒸汽被利用的次数分类 • (1)单效浓缩装置 • (2)多单效浓缩装置 • (3)带有热泵的浓缩装置
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• 2、根据料液流程分类 • (1)单程式 • (2)循环式：自然循环与强制循环
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日 班级
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第三节 蒸发器的附属设备
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一、冷凝器
冷凝器的作用：将二次蒸汽冷凝，同时将不凝 性气体分离，以减轻真空系统负荷。 冷凝器的分类：直接式和间接式。
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（一）间接式冷凝器
• 二次蒸汽与冷却水间接换热。有列管式、板式、
螺旋板式、淋水管式等。
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五、单效浓缩和多效浓缩
浓缩操作的效数是指二次蒸气被利用的次数。 如果浓缩生成的二次蒸汽不再被用作加热介质，而是直 接送到冷凝器中冷凝的蒸发过程，称为单效浓缩，是浓 缩中最简单的一种方法。如果两个蒸发器串联起来，第 一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热 蒸汽，第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝 后排出，则称为双效蒸发，它是多效蒸发中最简单的一 种方法。
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•淋水板
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2、混合式冷凝器
• 如图所示，在圆筒型冷凝器中，上部装有洒水盘，在其
中部装有“隔筒”，用于预热物料的双螺旋盘管盘绕在 上面。二次蒸汽和不凝性气体进入混合式冷却器时首先 沿“隔筒”的周围从上向下流动，将盘管内的物料预热 后，大部分二次蒸汽被冷凝，剩余的二次蒸汽再由“隔 筒”的下口向上运动与下落的冷却水相遇混合后被冷凝。 因此，确切地说，这种冷凝器是直接混合式与低位组合 式冷凝器。
•原料液
•二次蒸气（被冷凝）
•蒸发器
•完成液
•加热蒸气
•冷凝水
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•1.加热器 2.加热列管 3.中间管 4.分离室 •5.捕沫器 6.冷凝器
蒸发器实质上是一个换热器，如图所示，由 加热室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热 室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。通 过换热，使间壁另一侧的物料加热、沸腾、 蒸发浓缩。料液蒸发出的水蒸汽在分离室4 中与溶液分离后从蒸发器上部引出。为防止 液滴随蒸汽带出，一般在分离器上都设有除 沫装置5。从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸 汽，便于同加热蒸汽相区别。二次蒸汽进入 冷凝器6冷凝，冷凝水从下部排出，二次蒸 汽中的不凝性气体由真空泵抽出。浓缩后的 完成液由蒸发器底部排出。
为不凝性气体，一般是指空气。
• 6、雾沫挟带 对于气、液两相的分离设备或反应设备，若气相为连续相、液相
为分散相（例如板式蒸馏塔），而气相速度较大，部分液体会被气体吹散成液 滴并被气体带出。这种现象称为雾沫夹带。产生雾沫夹带会降低设备的分离效 率。
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Hale Waihona Puke 四、常压蒸发和真空浓缩蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。常压蒸发是指 冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力， 此时系统中的不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。
减压下的蒸发通常称为真空蒸发，食品工业广泛应用真空蒸发 进行浓缩操作。因真空蒸发时冷凝器和蒸发器物料侧的操作压 力低于大气压，必须依靠真空泵不断从系统中抽走不凝性气体 来维持负压的工作环境。采用真空蒸发的基本目的是降低物料 的沸点。
教案首页
授课顺序 学时
课 第三节 蒸发器的附属设备
题
目 1、掌握冷凝器的作用、分类。 的 2、掌握分离器。 要 3、掌握真空系统。 求 4、了解预热器。
重
日期20
年月
点 重点：混合式冷凝器的结构、工作原理。 水环式真空泵的结构、工作原理及特点。
难
点
教
学
过
程
讲新课(另附)
教 具 挂 图
课 后 分 析
•饱和区 •沸腾区
•预热区
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•降 •膜 •式 •蒸 •发 •器
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小结
• 1、概念 • 浓缩 真空浓缩 加热蒸汽 二次蒸汽 不凝性气
体 雾沫挟带 闪蒸
• 2、浓缩的目的及基本过程 • 3、真空浓缩的优点 • 4、蒸嘎旗的分类 • 5、升膜蒸发的原理
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.
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.
• 上述两种冷凝器，当真空蒸发时，
其内部处于负压状态。若无适当 措施，冷凝水无法排出。通常采 取的措施分两种：低位式和高位 式。
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高位式冷凝器
•高位式冷凝器置于10m
以上的高位，下部连接一
根很长管子，称为气压管
（俗称大气腿），靠集于
• 间接式冷凝器的特点：冷却水可回收利用，但
价格较高，用水量大，传热效率低。
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（二）直接式(混合式)冷凝器
• 直接式冷凝器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、孔板式冷凝器：冷凝器是一个用钢板制成的圆筒，
直径为400-2,000mm。高度为1,200—5,000mm。 如图所示，内装有若干块钻有许多小孔的淋水板，淋 水板为交替放置的圆缺型或交替放置的盘环型。冷却 水自上引入，经淋水板小孔穿流而下，同时也经板边 缘溢流而下，二次蒸汽自下而上与冷却水逆流接触， 换热冷凝。混合的冷却水和冷凝水由下部排出，不凝 性气体由上方排出。
较大的液滴在重力作用下返回液面。乳品生产中常采用离心型分 离器。
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雾沫夹带的危害：
• 1、污染二次蒸汽； • 2、影响浓缩效率和蒸发能力，造成物料损失； • 3、若是多效蒸发，二次蒸汽夹带的雾沫将使
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真空浓缩与常压蒸发比较所具有的优点：
• 1、溶液沸点降低，增大了蒸发器的传热温差，所需的换热面积
减小。
• 2、溶液沸点低，可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热
源，有利于降低产品成本和生产费用。
• 3、蒸发温度低，即物料受热温度低，有利于浓缩热敏性物料。 • 4、蒸发器操作温度低，系统的热损失小。
• 常有以下几种型式：长管式、刮板式和板式等。乳品厂应用最多的是长管式蒸发器。 • 长管式蒸发器根据液膜的流动方向，又分为升膜式蒸发器和降膜式蒸发器 。
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三、升膜蒸发原理
•升 •膜 •式 •蒸 •发 •器
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.对于升膜式蒸发器，物料从管束下部引入。工作时，物料在加热
气压管中液体的静液压作
用把冷凝水排出。为了防
止外部空气进入真空系统，
气压管应插入溢流槽中。
低位冷凝器可直接安装在
地面上，由于高度降低冷• 1.外壳 2.进水口 3.冷凝
凝器产生的冷凝水需用泵水管 4.蒸汽进口 5.淋水板 6.
抽出。
不凝性气体管 7.分离器 8.气
压管
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3、喷射式冷凝器
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.
• 真空浓缩的缺点：蒸发温度低，料液黏度大，传热系数较小，
系统内为负压，完成液排出需用泵，冷凝水排出也需要用泵或 高位产生压力(液位差)排出。真空泵和输液泵能耗增加。
• 真空浓缩的操作压力取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的
性能。冷凝器操作压力的极限是冷凝水的饱和蒸汽压，所以它 取决于冷凝器的温度。真空泵的作用是抽走系统中的不凝性气 体，真空泵的工作能力愈大，就使得冷凝器内的操作压力愈易 维持，愈接近冷凝水的饱和蒸汽压。一般真空蒸发时，冷凝器 的压力为10～20kPa。
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2020/11/29
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§7-1 概 述
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一、概念
• 1、浓缩 从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 • 2、真空浓缩 在负压下，以较低温度进行浓缩的单元操作。 • 3、加热蒸汽（饱和蒸汽或生蒸汽） 乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断
供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。
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六、闪蒸
• 急剧蒸发简称闪蒸，是一种特殊的减压蒸发。将热溶液的压力
降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬 间沸腾汽化，就是闪蒸。水在闪蒸汽化时带走的热量，等于溶 液从原压下温度降到降压后饱和温度所放出的显热。
• 在闪蒸过程中，溶液被浓缩。常见闪蒸的具体实施方法是直接
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.
• 蒸汽喷射热泵使用的蒸汽喷射器类似于蒸汽喷射真
空泵，称为热压泵，是在喷嘴附近低压吸入蒸发产 生的二次蒸汽，与高温高压的驱动蒸汽混合后，在 扩压管处达到蒸发所需加热蒸汽的压力和温度后用 作蒸发的加热介质。
• 机械压缩式热泵利用电动机或汽轮机等驱动往复式
或离心式压缩机，将二次蒸汽压缩，提高其压力和 温度，重新用作蒸发的加热蒸汽。
把溶液分散喷入低压大空间，使闪蒸瞬间完成。
• 闪蒸的最大优点是避免在换热面上生成垢层。闪蒸前料液加热
但并没浓缩，因而生垢问题不突出。而在闪蒸中不需加热，是 溶液自身放出显热提供蒸发能量，因而不会产生壁面生垢问题。
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七、热泵蒸发
为提高热能利用率，除采用多效蒸发外，还可通过一种 通称为热泵的装置，提高二次蒸汽的压力和温度，重新 用作蒸发的加热蒸汽，称为热泵蒸发，或称为蒸汽再压 缩蒸发。 热泵是以消耗一部分高质能（机械能、电能）或高温热 能为代价，通过热力循坏，将热由低温物体转移到高温 物体的能量利用装置。 常用的热泵有蒸汽喷射热泵和机械压缩式热泵。
• 为水力喷射器，由器盖、喷嘴、喷嘴托板、导向盘、器体、
扩散管等组成。工作时具有一定压力的冷水由上部进入后， 通过喷嘴喷射，形成低压，将二次蒸汽吸入，在混合室汽 与水直接混合，二次蒸汽凝结，并被水束带入下部扩散管， 一部分动能转为压力能，从下部管排出。喷射式冷凝器及 水力喷射器除有混合冷凝作用外，还具有抽真空的作用， 不再需要另装真空泵。
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§7-2 蒸发器
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一、蒸发器的分类
• 1、根据二次蒸汽被利用的次数分类 • (1)单效浓缩装置 • (2)多单效浓缩装置 • (3)带有热泵的浓缩装置
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• 2、根据料液流程分类 • (1)单程式 • (2)循环式：自然循环与强制循环
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日 班级
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第三节 蒸发器的附属设备
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一、冷凝器
冷凝器的作用：将二次蒸汽冷凝，同时将不凝 性气体分离，以减轻真空系统负荷。 冷凝器的分类：直接式和间接式。
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（一）间接式冷凝器
• 二次蒸汽与冷却水间接换热。有列管式、板式、
螺旋板式、淋水管式等。
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五、单效浓缩和多效浓缩
浓缩操作的效数是指二次蒸气被利用的次数。 如果浓缩生成的二次蒸汽不再被用作加热介质，而是直 接送到冷凝器中冷凝的蒸发过程，称为单效浓缩，是浓 缩中最简单的一种方法。如果两个蒸发器串联起来，第 一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热 蒸汽，第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝 后排出，则称为双效蒸发，它是多效蒸发中最简单的一 种方法。
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•淋水板
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2、混合式冷凝器
• 如图所示，在圆筒型冷凝器中，上部装有洒水盘，在其
中部装有“隔筒”，用于预热物料的双螺旋盘管盘绕在 上面。二次蒸汽和不凝性气体进入混合式冷却器时首先 沿“隔筒”的周围从上向下流动，将盘管内的物料预热 后，大部分二次蒸汽被冷凝，剩余的二次蒸汽再由“隔 筒”的下口向上运动与下落的冷却水相遇混合后被冷凝。 因此，确切地说，这种冷凝器是直接混合式与低位组合 式冷凝器。
•原料液
•二次蒸气（被冷凝）
•蒸发器
•完成液
•加热蒸气
•冷凝水
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•1.加热器 2.加热列管 3.中间管 4.分离室 •5.捕沫器 6.冷凝器
蒸发器实质上是一个换热器，如图所示，由 加热室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热 室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。通 过换热，使间壁另一侧的物料加热、沸腾、 蒸发浓缩。料液蒸发出的水蒸汽在分离室4 中与溶液分离后从蒸发器上部引出。为防止 液滴随蒸汽带出，一般在分离器上都设有除 沫装置5。从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸 汽，便于同加热蒸汽相区别。二次蒸汽进入 冷凝器6冷凝，冷凝水从下部排出，二次蒸 汽中的不凝性气体由真空泵抽出。浓缩后的 完成液由蒸发器底部排出。