食品机械与设备—真空浓缩设备

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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。
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。
(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;
(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。
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
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。
型号:1000型 700型 300 型
蒸发量:300-1000kg/h
加热面积:3-10 m2
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。
二、选型原则
(一)物料的粘度 料液的原有粘度及蒸发过程中粘度不 断增大,使物料流速降低,传热系数减少,生产能力下降, 对这种物料,宜选强制循环型、刮板式或降膜式蒸发器。
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
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。
多效真空浓缩操作流程(三效为例)
二次蒸汽
加热蒸汽 1效
料液
2效
3效 完成液
冷凝水
冷凝水
冷凝水
并流(顺流) 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
二次蒸汽
加热蒸汽 完成液
1效
2效
3效
Fra Baidu bibliotek料液
冷凝水
冷凝水
冷凝水
逆流 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
二次蒸汽
加热蒸汽
料液
1效
2效
3效
完成液
完成液
完成液
冷凝水
冷凝水
冷凝水
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 34m/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.
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。
单元操作: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
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。
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。
• 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
平流 3效蒸发流程图
单元操作:蒸发
三效逆流真空浓缩机
主要用于果酱的浓缩
蒸发量:12000 kg/h
1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%
单元操作:蒸发
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
(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
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。
(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
顺流式双效降膜真空浓缩设备
单元操作:蒸发
双效降膜真空浓缩机
主要用于奶、果汁的浓缩
蒸发量:2400 kg/h
1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%
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:
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。
完成液
原料液
二次蒸汽
冷凝水
加热蒸汽
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。
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。
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;
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。
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。 (二)工艺要求 包括处理量、蒸发量二料液和浓缩液的 进出口的浓度和温度、连续作业和间歇作业等。 (三)产品质量要求 符合卫生标准。色、香、味和营养 成分等。 (四)当地资源条件 包括热源、气象、水质、水量和原 料供给情况等。 (五)经济性和操作要求 包括厂房占地面积和高度、设 备投资限额和传热效果、热能利用、操作和维修是否方便等。
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。
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