[工学]第五节 超高温瞬时杀菌设备
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超高温瞬时杀菌设备
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回顾上次课的主要内容 高压均质机的主要构造？ 高压均质机的工作原理？ 板式换热器的作用？
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巴氏杀菌乳（光明、三 元）
超高温灭菌乳（伊利、蒙 牛）
这两种液态奶在杀菌条件、贮藏条件、保 质期上有什么区别？
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超高温瞬时杀菌处理（UHT）
135～140℃,4～10s 是鲜奶处理的一种 杀菌工艺，灭菌后 的牛乳可在常温下 保存1～6个月。这Байду номын сангаас种技术必须配合无 菌包装才能实现牛 乳的长时间保藏。
缺点：单位传热面的金 属消耗量大，检修、清 洗和拆卸比较麻烦，而 且在肘管处容易造成泄 漏。
该换热器与上图换热器 比较有什么不同？
（换热面积、易泄露、
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管式间接超高温加热系统流程
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直接混合式加热法
是指牛乳与蒸汽在一定的压力下混合，蒸汽遇 冷，释放潜热将牛乳迅速加热至杀菌温度。灭 菌后的牛乳需要快速降温和除去多余的水分， 这个过程可以通过换热器和浓缩设备来实现， 这种做法是否合理？
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超高温板式杀菌设备工作流程图
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间接式加热法（2）——管式超高温杀菌设 备
管式超高温杀菌设备可 分为套管式换热器和壳 程式换热器。
套管式换热器是由2个或 3个不锈钢管以同心的形 式套在一起，两种不同 介质分别在内管和外管 内逆向流动(或同向)以达 到换热的效果。
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套管式换热器优缺点
优点：结构简单，工作 适应范围大，传热面积 增减方便；
5.捕沫器 6.冷凝器
蒸发器实质上是一个管壳式换热器，由加热 室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热室中 的加热介质多为水蒸汽。通过换热，使间管 内的物料沸腾。料液蒸发出的水蒸汽从分离 室4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 中抽出的蒸汽称为二次蒸汽，以区别加热蒸 汽。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（如： 空气）由真空泵抽出。浓缩后的完成液由蒸 发器底部排出。
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真空浓缩优缺点：
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（传热量与冷、热 流体的温差，传热面积成正比）。
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。
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真空浓缩设备的分类
1、按二次蒸汽被利用的次数不同，可分为： ① 单效浓缩装置 ② 多效浓缩装置 ③ 带有热泵的浓缩装置 ④ 闪蒸浓缩装置 2、按料液在设备中的流程不同，可分为： ① 单程式浓缩装置 ② 循环式浓缩装置 3、按加热器结构不同，可分为：
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最合理的办法是将灭菌后的牛乳通入到装有冷 凝器的蒸发室中，真空环境使得水分瞬间蒸发， 从而使牛乳温度迅速 下降。这种直接混合加 热法的加热速度比任何间接加热法的加热速度 都要快。
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喷射式和混注式加热系统
就这两种加热系统，如果要提高牛乳的杀菌温度，应该怎么办？
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板式热交换器直接加热系统
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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。
混注式是将牛乳喷入到 充满蒸汽的加压容器中，
蒸汽遇冷放热，将牛乳 加热至所需要的温度；
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间接式加热法（1）——超高温板式杀菌设 备
超高温板式杀菌设备是 普通板式换热器的升级 版，由于杀菌温度要达 到100℃以上，因此加热 介质和牛乳都要具备一 定的压力。所以对超高 温板式杀菌设备的板片 以及垫片的抗压强度、 耐高温的能力提出了更 高的要求。
闪蒸最大优点是对食品的色、香、味、营养成分影响较小， 而且能避免在换热面上生成垢层。其原因是由于闪蒸不需加 热，是溶液自身放出的热量提供了蒸发能量，因而不会产生 垢层。
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多效真空浓缩设备操作流程（1）——并流 法
这种方法的特点是蒸汽 和料液的流动方向一致， 都是从一效流至末效。
优点：
由于前效和后效存在温 度和压力差，因此料液 在各效间流动不需要泵 的作用，而且还会造成 一定的闪蒸作用，因此 增加了二次蒸汽量。
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热泵装置
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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。
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，将热由高温
物体转移到低温物体的
能量利用装置。
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六、闪蒸
闪蒸，是一种特殊的减压蒸发。常见方法是直接把溶液喷入 到真空环境中，水分瞬间蒸发，从而达到浓缩的目的。
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按牛奶是否与加热介质混合，超高温瞬时 杀菌设备可分为
间接式加热法（板 式、管式），这种 方法是利用一定压 力的水蒸气或热水 作为加热介质，热 量经过传热壁传递 给牛奶。
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直接混合式加热法（喷射式、混注式）
其中喷射式是将高压蒸 汽通过喷嘴直接喷入到 牛乳中，蒸汽遇冷放热， 将牛乳加热至所需要的 温度；
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第六节 真空浓缩设备
浓缩是指从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 浓缩目的： ➢ 除去食品中的大量水分，减轻了重量，减小了
体积，节省了包装、贮存和运输费用。 ➢ 通过了提高食品的浓度，达到贮藏食品的目的。 ➢ 满足后续加工工艺过程的要求。 真空浓缩是指在负压下，进行浓缩的单元操作。
采用真空蒸发的基本目的是降低物料的沸
点。
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浓缩的基本过程
浓缩过程有两个必要的组成部分：加热物料使溶剂(水) 沸腾汽化与不断除去汽化产生的二次蒸汽。一般前一 部分在加热器中进行，后一部分在冷凝器中完成。如 图所示 ：
二次蒸气（被冷凝）
原料
蒸发器
完成液
加热蒸气
冷凝水
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蒸发器(浓缩锅)
1.加热器 2.加热列管 3.中间 管 4.分离室
超高温瞬时杀菌设备
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回顾上次课的主要内容 高压均质机的主要构造？ 高压均质机的工作原理？ 板式换热器的作用？
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巴氏杀菌乳（光明、三 元）
超高温灭菌乳（伊利、蒙 牛）
这两种液态奶在杀菌条件、贮藏条件、保 质期上有什么区别？
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超高温瞬时杀菌处理（UHT）
135～140℃,4～10s 是鲜奶处理的一种 杀菌工艺，灭菌后 的牛乳可在常温下 保存1～6个月。这Байду номын сангаас种技术必须配合无 菌包装才能实现牛 乳的长时间保藏。
缺点：单位传热面的金 属消耗量大，检修、清 洗和拆卸比较麻烦，而 且在肘管处容易造成泄 漏。
该换热器与上图换热器 比较有什么不同？
（换热面积、易泄露、
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管式间接超高温加热系统流程
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直接混合式加热法
是指牛乳与蒸汽在一定的压力下混合，蒸汽遇 冷，释放潜热将牛乳迅速加热至杀菌温度。灭 菌后的牛乳需要快速降温和除去多余的水分， 这个过程可以通过换热器和浓缩设备来实现， 这种做法是否合理？
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超高温板式杀菌设备工作流程图
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间接式加热法（2）——管式超高温杀菌设 备
管式超高温杀菌设备可 分为套管式换热器和壳 程式换热器。
套管式换热器是由2个或 3个不锈钢管以同心的形 式套在一起，两种不同 介质分别在内管和外管 内逆向流动(或同向)以达 到换热的效果。
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套管式换热器优缺点
优点：结构简单，工作 适应范围大，传热面积 增减方便；
5.捕沫器 6.冷凝器
蒸发器实质上是一个管壳式换热器，由加热 室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热室中 的加热介质多为水蒸汽。通过换热，使间管 内的物料沸腾。料液蒸发出的水蒸汽从分离 室4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 中抽出的蒸汽称为二次蒸汽，以区别加热蒸 汽。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（如： 空气）由真空泵抽出。浓缩后的完成液由蒸 发器底部排出。
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真空浓缩优缺点：
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（传热量与冷、热 流体的温差，传热面积成正比）。
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。
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真空浓缩设备的分类
1、按二次蒸汽被利用的次数不同，可分为： ① 单效浓缩装置 ② 多效浓缩装置 ③ 带有热泵的浓缩装置 ④ 闪蒸浓缩装置 2、按料液在设备中的流程不同，可分为： ① 单程式浓缩装置 ② 循环式浓缩装置 3、按加热器结构不同，可分为：
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最合理的办法是将灭菌后的牛乳通入到装有冷 凝器的蒸发室中，真空环境使得水分瞬间蒸发， 从而使牛乳温度迅速 下降。这种直接混合加 热法的加热速度比任何间接加热法的加热速度 都要快。
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喷射式和混注式加热系统
就这两种加热系统，如果要提高牛乳的杀菌温度，应该怎么办？
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板式热交换器直接加热系统
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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。
混注式是将牛乳喷入到 充满蒸汽的加压容器中，
蒸汽遇冷放热，将牛乳 加热至所需要的温度；
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间接式加热法（1）——超高温板式杀菌设 备
超高温板式杀菌设备是 普通板式换热器的升级 版，由于杀菌温度要达 到100℃以上，因此加热 介质和牛乳都要具备一 定的压力。所以对超高 温板式杀菌设备的板片 以及垫片的抗压强度、 耐高温的能力提出了更 高的要求。
闪蒸最大优点是对食品的色、香、味、营养成分影响较小， 而且能避免在换热面上生成垢层。其原因是由于闪蒸不需加 热，是溶液自身放出的热量提供了蒸发能量，因而不会产生 垢层。
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多效真空浓缩设备操作流程（1）——并流 法
这种方法的特点是蒸汽 和料液的流动方向一致， 都是从一效流至末效。
优点：
由于前效和后效存在温 度和压力差，因此料液 在各效间流动不需要泵 的作用，而且还会造成 一定的闪蒸作用，因此 增加了二次蒸汽量。
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热泵装置
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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。
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，将热由高温
物体转移到低温物体的
能量利用装置。
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六、闪蒸
闪蒸，是一种特殊的减压蒸发。常见方法是直接把溶液喷入 到真空环境中，水分瞬间蒸发，从而达到浓缩的目的。
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按牛奶是否与加热介质混合，超高温瞬时 杀菌设备可分为
间接式加热法（板 式、管式），这种 方法是利用一定压 力的水蒸气或热水 作为加热介质，热 量经过传热壁传递 给牛奶。
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直接混合式加热法（喷射式、混注式）
其中喷射式是将高压蒸 汽通过喷嘴直接喷入到 牛乳中，蒸汽遇冷放热， 将牛乳加热至所需要的 温度；
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第六节 真空浓缩设备
浓缩是指从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 浓缩目的： ➢ 除去食品中的大量水分，减轻了重量，减小了
体积，节省了包装、贮存和运输费用。 ➢ 通过了提高食品的浓度，达到贮藏食品的目的。 ➢ 满足后续加工工艺过程的要求。 真空浓缩是指在负压下，进行浓缩的单元操作。
采用真空蒸发的基本目的是降低物料的沸
点。
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浓缩的基本过程
浓缩过程有两个必要的组成部分：加热物料使溶剂(水) 沸腾汽化与不断除去汽化产生的二次蒸汽。一般前一 部分在加热器中进行，后一部分在冷凝器中完成。如 图所示 ：
二次蒸气（被冷凝）
原料
蒸发器
完成液
加热蒸气
冷凝水
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蒸发器(浓缩锅)
1.加热器 2.加热列管 3.中间 管 4.分离室