第4章 真空浓缩设备

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三、升降膜式蒸发器

升膜与降膜式蒸发器各有优缺点，而升降 膜蒸发器则是前两者优缺点的互补。升降 膜蒸发器是在加热器内安装两组加热管， 一组作升膜式，另一组作降膜式。料液先 进入升膜加热管，沸腾蒸发后，汽液混合 物上升至顶部，然后转入另一半加热管， 再进行降膜浓缩。浓缩液从下部进入汽液 分离器，分离后，二次蒸汽由分离室顶部 排入冷凝器，浓缩液则由底部抽出。
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离心式薄膜 蒸发器 1—吸料管 2—料液分配管 3—喷嘴 4—离心盘 5—间隔盘 6—电机 7—三角带 8—空心转抽
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第五节 片(板)式浓缩装置

它属于液膜式浓缩设备之一种，比较先进。 主要优点：设备装置紧凑，占地面积小， 高度小，料液受热时间短，可浓缩较高浓 度的产品，适用于如果汁、牛奶等热敏性 物料的蒸发，易清洗，便利于调节生产能 力。缺点是加热片制造较复杂，密封橡胶 圈易老化而泄漏等。
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第四节

刮板式、离心式薄膜浓缩设备
（一）刮板式薄膜浓缩设备


1、结构 由转轴、料液分配盘、刮板、轴承、轴封、 蒸发室和夹套加热室等组成。 有立式、卧式两种型式。
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立式刮板式薄膜 浓缩设备 1—电机 2—进料管 3—蒸汽进口 4—出料口 5—冷凝水出口 6—刮板 7—料液分配盘 8—带孔叶板 9—二蒸出口
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第一节 分类和选择
一、 分 类 (一) 根据加热蒸汽被利用的次数来分 1. 单效浓缩装置；2. 多效浓缩装置； 3. 带有热泵的浓缩装置。 （二) 根据料液的流程来分 1. 循环式 2. 单程式 (三) 根据加热器结构型式来分 1. 盘管式浓缩器；2. 中央循环管式浓缩器； 3. 外加热式浓缩器；4. 升膜式浓缩器； 5. 降膜式浓缩器；6. 片式浓缩器； 7. 刮板式浓缩器；8. 离心式浓缩器等。 2016/5/5
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卧式刮板式薄膜浓缩设备 1—电机 2—转轴 3—液沫捕集器 4—刮板 5—夹套加热室
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特点


由于料液在浓缩时成液膜状态，而且不断更新， 故总传热系数可达1163～3489w／m2·K。适合于 浓缩高粘度（ 50 ～ 100 Pa·s）的果汁、蜂蜜、 易起泡沫或含有悬浮颗粒的料液。在浓缩过程 液层很薄，溶液沸点升高可忽略，料液在加热 区域停留时间，随浓缩器的高度 ( 长度 ) 和刮 板的导向角、转速等因素而变化，一般在 2 ～ 45s左右。 它的动力消耗较大，一般在 1.5 ～ 3kw ／ m2 传热 面积，随料液粘度增大而增加。加热室直径较 小，清洗不太方便。
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盘管式浓缩 1-汽水分离器 2-加热盘管 3-锅体 4-蒸发室 5-泡沫捕集器
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三、夹套加热室带搅拌单效浓缩器



下锅体底部为夹套，内通蒸汽加热，锅内装 有横轴式搅拌器，以强化物料循环，不断更 新加热面外的料液。上锅体设有料孔，视镜、 照明、仪表及气液分离器等装置，产生的二 次蒸汽由水力喷射器或其它真空装置抽出。 优点是：结构简单，操作控制容易。缺点是 传热面积小，受热时间较长，生产能力低， 不能连续生产。 它适宜于浓料液和粘度高的料液增浓。
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第二节


单效真空浓缩设备
一、中央循环管式 (标准式) 浓缩锅 1、工作原理 食品料液经过竖式的加热管面进行加热， 由于传热产生重度差，形成了自然循环， 液面上的水汽向上部负压空间迅速蒸发， 从而达到浓缩的目。
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2. 主要构造



（1） 加热室 中央循环管的截面积，一般为总加热管束截 面积的40~100％，沸腾加热管多采用φ25～ φ75mm的管子，高度一般在0.6~2.0m左右， 材料一般采用耐腐蚀的或不锈钢管。管长与 管径之比为20～40。 （2）蒸发室
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升 膜 蒸 发 器
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A-物料进口 B-冷凝水出口 C-蒸汽进口 D-浓缩液出口 E-二次蒸汽出口
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操作要点



操作时，要很好控制进料液量，一般经过 一次浓缩的蒸发水份量，不能大于进料量 的80％。 如果进液量过多，加热蒸汽不足，则管的 下部积液过多，会形成液柱上升而不能形 成液膜，失去液膜蒸发的特点，使传热效 果大大降低。 如果进液量过少，会发生管壁结焦现象。
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二、 离心式薄膜浓缩设备


1. 结构与工作原理 它的构造与碟式分离机相似，通过旋转的离心盘 所产生的离心，使料液分布于离心盘外表面，形 成薄膜，离心盘为梯形的碟片，具有夹套结构形 式，离心盘之间有一定间隙，形成加热蒸发空间。 当离心盘的夹套内通入蒸汽之后，对其外表面膜 进行加热蒸发。蒸汽放热后成冷凝水，受离心力 作用甩到夹套的下边缘周边汇集，由中间空心轴 疏水装置排出 。
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升降膜蒸发器的特点
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1. 符合物料的要求，初进入蒸发器时，物料浓度低， 蒸发速度较快，容易达到升膜的要求，物料经初步浓缩 后，在降膜式蒸发中受重力作用能沿管壁均布形成薄膜。 2. 经升膜蒸发后的汽液混合物进入降膜蒸发，有利于 液体均布，同时也加速物料的湍动和搅动，以进一步提 高传热效果。 3. 用升膜来控制降膜的进料分配，有利于操作控制。 4. 将两种浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，降 低设备高度。 升降膜蒸发器适用于物料粘度变化大、水分蒸发量小、 厂房高度受限制的场合。

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三效浓缩器
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二、选择与要求




1. 结垢性：采用流速较大的强制循环型浓缩 器或升膜式浓缩 2. 结晶性 ：采用夹套带搅拌的浓缩器或强 制循环浓缩器 3. 粘滞性 ：选强制循环型，刮板式或降膜 式薄膜浓缩器 4. 热敏性 ：运用各种薄膜式或真空度较高 的浓缩器
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片(板)式换热器
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片式浓缩装置加热器蒸汽与料液流程 a—蒸汽 b—进料 c—冷凝水 d—二次蒸汽与浓缩液出口
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片式浓缩装置加热器组合图 a—盖 b—蒸发浓缩液进入分离器 c—料液入口 d—冷凝水出口 e—蒸汽入口f—蒸汽段 g—入口部 h—出口部 i—蒸汽间隔 j—密封垫圈
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2、工作过程

它的料液从上部的进料管 2 ，以稳定流量进入，先经由 转轴带动旋转的料液分配盘 7 ，在离心力的作用下，被 抛向夹套加热室内壁，这时料液受重力作用，沿着器壁 向下流动，在此同时，装在转轴上的刮板 6 把料液刮成 薄膜，这样料液受加热面的加热而蒸发。由于料液在重 力及离心力的作用，不断更新液膜，最后流集于底部， 从出口 4 排出。在浓缩过程所产生的二次蒸汽，可与浓 缩液并流，同方向进入汽液分离器分离排除，或者以逆 流方向上升到浓缩器顶部，经旋转的带孔叶板 8 ，把夹 带的液沫分离，从顶部出口9排出，进入冷凝器。
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二、盘管式浓缩锅


它是生产炼乳和果汁食品厂使用的一种单 效浓缩设备。锅体内有盘管，管内通入加 热蒸汽，对管外的料液进行加热，使其自 然循环并蒸发浓缩。 适用于粘度大的料液的浓缩。其缺点是传 热面积小、料液循环差、盘管表面易结垢、 生产能力有限、不能连续操作、二次蒸汽 未能很好利用，仅适用于中小型工厂。
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降膜式
单程降膜浓缩装置 1-料液进口 2一蒸汽进口 3-加热器 4-分离器 5-二次蒸汽出口 6-冷凝水出口 7-浓缩液出口
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降膜式蒸发器
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料液布膜器
这种蒸发器操作关键是使料液在加热管内均匀布膜。图8.
6为几种常用的布膜器。图中（1）的导流管是有螺旋形沟槽
的圆柱体；（2）的导流管下端锥体端面向内凹入，以免液 体再向中央聚集；（3）是利用加热管上端管口的齿缝来分
流液体；（4）是靠管子上端的旋液器分流液体。
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降膜蒸发器特点


在食品工业中，降膜蒸发器大多组成双效、多 效及热泵式的蒸发设备。由于料液受热时间短， 有利于对食品营养成分的保护。其次，它在蒸 发时是以薄膜状进行的，故可避免泡沫的形成， 清洗较方便。 降膜蒸发器适用于易起泡、高浓度、较高粘度 （ 0.05~0.45Pa·s ）的物料，不适用于易结晶、 结垢的物料。


一、升膜式浓缩设备 管内料液的加热与蒸发分三部分： 1. 物料自加热器体的底部进入管内，加热蒸汽在管 间传热及冷凝，将热量传给管内料液。 2. 料液在中间部位被加热沸腾，便迅速汽化，使料 液产生上升力。 3. 在加热器体的顶部所产生的二次蒸汽及料液，在 管内高速上升。在常压下，管的出口处二次蒸汽速 度一般为 20~50m/s，在减压真空状态下，可达100～ 160m/s ，浓液被高速上的二次蒸汽所带动，沿管内 壁成膜状上升不断被加热蒸发。
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第六节 真空浓缩装置 的附属设备



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升膜式浓缩特点


占地面积少，传热效率高，受热时间短。 在加热管中停留时间约10～20s，从而减少 了热敏性料液分解的危险。由于料液在管 内速度较高，故尤其适用于热敏性、易起 泡沫的料液，同时还能防止结垢的形成及 粘性料液的沉淀。 但不适用于高粘度的料液。因加热管较长， 不易清洗。
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二、降膜式薄膜浓缩设备


降膜蒸发器高效地操作，最关键的问题是 能使料液均匀地分布于各加热管，不使之 产生偏流，所以在管的顶部或管内安装降 膜分布器。 分布器的型式有多种，按其作用原理可分 为三类：一是利用导流管 ( 板 ) 使料液均 布；二是利用筛板或喷嘴使料液均布；三 是利用旋液喷头。
第4章 真空浓缩设备
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食品工厂生产的原料及半成品，如果蔬汁液 及牛奶等，一般含有大量的水分 (约75～90% 左右) ，而有营养价值的如果糖、蛋白质、有 机酸、维生素、盐类、果胶等只占 5~10 ％， 而且都属于热敏感性很强的物质，既要保存 食品溶液原有的色、香、味，又要提高其浓 度，所以对食品溶液进行浓缩，是一个比较 复杂的过程。
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特点


是一种传热效率很高，蒸发强度大的较新型浓缩 设备，料液受热时间很短，约1～2s，形成0.1mm 的液膜，特别适合果汁和其它热敏性、发泡性液 体食品进行浓缩。还具有气液分离效果好、残液 量小、清洗杀菌方便等优点。由于离心盘间的距 离小，故对粘度大、易结晶、易结垢的物料不大 适用。设备结构比较复杂，传动系统的密封易泄 漏，影响高真空。造价较高。 物料的粘度不超过200CP



5. 发泡性：采用强制循环型和长管薄膜浓 缩器 6. 腐蚀性 ：使用不锈钢材料或者采用各 种防腐涂层材料的钢材 7. 易挥发性：应备有回收芳香物装置
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香精提取设备
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(1)特点： 可从瓜果汁液中或从经浓缩的二次蒸汽冷凝液中提取香料 成份，冷凝成香精贮存起来。 根据需要将香料加入加工过的（或浓缩过的）物料中，可 使产品保持原有的色、香、味，深受广大用户青睐。 适用范围广。适用于中药材、各种瓜果汁液的香料提取。 香料提取率为进料量的1~6.25%。 (2)原理： 利用闪蒸原理将含有香料的汁液送入设备内，通过调节汁 液的流量，加热蒸汽的温度和冷却水的冷却效果三者的关 系，使香料成分挥发成气体，再通过冷凝器将挥发的气体 冷凝成香液收集起来。
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球 形 浓 缩 器
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球形横搅拌真空浓缩机组
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带搅拌的夹套式 浓缩锅 1-二次蒸汽 2-料液 3-浓缩液 强制循环浓缩器
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外 加 热 式 真 空 蒸 发 器
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第三节 升膜式、降膜式浓缩设备