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1、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT28 一月 2023食品工厂机械与设备教食品工厂机械与设备教材材(浓缩设备浓缩设备)PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT第八章 浓缩设备l浓缩与食品加工l食品工业中的浓缩设备第一节 真空蒸发浓缩设备第二节 冷冻浓缩设备l本章小结 思考题 自测题 2 2PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office
2、 Office Office PPTPPTPPTPPTl自测题一、判断题二、填充题三、选择题四、对应题 3 3PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT四、对应题四、对应题1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。（）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 4 4PPTPPTPPTPP
3、T文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT四、对应题四、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。（）1刮板薄膜式蒸发器A加热蒸汽与料液呈并流（）2离心式薄膜蒸发器B加热蒸汽与料液呈逆流（）3板式蒸发器 C料液停留时间极短（）4升膜式板式蒸发器D蒸发器面积可方便增减（）5降膜式蒸发器 E加热器为夹套式 5 5PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT四、对应题四、对应
4、题3找出以下蒸发辅助装置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。（）1水力喷射泵A普通真空蒸发浓缩系统（）2蒸汽喷射泵B要求较高的蒸汽压力（）3混合式冷凝器C真空度易随季节而变（）4干式真空泵D前面需要接不凝气分离器（）5水环式真空泵E与低位冷凝器接 6 6PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT三、选择题三、选择题1.下列哪种机件不可能在真空蒸发系统中出现。1.A.冷凝器 B.蒸汽喷射泵 C.换热器 D.热风分配器2.下列几种真空装置中，产生的真空度最易受季节影响。
5、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ms。10 B.50 C.150 D.300 7 7PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT三、选择题三、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。4.A.4 B.6 C.8 D.205.升膜式蒸发器一般采用_流方式加热。4.A.顺 B.逆 C.混 D.错6.需要预热到接触沸点进料的蒸发器有 。A.降膜式 B.升膜式 C.强制循环式 D.A和B 8 8PPTP
6、PTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT三、选择题三、选择题7.真空蒸发系统中的不凝性气体来自于 。7.A.料液 B.加热蒸汽 C.冷却水 D.A和C8.7.需要用进料泵进料的真空蒸发器有 。7.A.降膜式 B.升膜式 C.强制循环式 D.带搅拌夹层式9.料液在蒸发器中滞留时间最短的蒸发器是 。A.离心薄膜式 B.升膜式 C.降膜式 D.外加热强制循环式 9 9PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPP
7、TPPT三、选择题三、选择题10.料液在蒸发器中滞留时间最长的蒸发器是 。10.A.带搅拌夹层式 B.升膜式 C.降膜式 D.板式11.蒸发系统中，是主要用来抽不凝性气体的装置。10.A.水力喷射泵 B.蒸汽喷射泵 C.水环式真空泵 D.往复式真空泵12.食品物料蒸发浓缩系统中不采用过滤型汽液分离器的原因是 。10.A.分离效果差 B.结垢清洗困难 C.流动阻力大 D.影响真空度13.冷冻浓缩系统中冰晶在 中生成。A.括板式换热器 B.括板式换热器后面的管路 C.结晶罐 D.B和C 1010PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Offic
8、e Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、填充题1食品料液可用 、或 方式进行浓缩，其中以 方式最为常用。2自然循环管式浓缩锅的特点是：、。3带搅拌的夹套式真空浓缩锅的特点是结构简单，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。1111PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、填充题5.升膜式蒸发器的特点是：短，适用于 料液；高速二次蒸汽具有良好的 作用
9、，故尤其适用于 ；引起沸点升高，故最好控制 进料；一般组成 效流程使用；不适用于 的料液；加热蒸汽与 呈 流。6.降膜式蒸发器 顶部设有将 均匀分布到 内使其形成 的料液 。操作时，一般料液以 状态进料。这种蒸发器的特点是：加热蒸汽与 呈 流方式；短，为 流型，适用于热敏性料液；不适于 的料液浓缩；大多组成 效、效的蒸发设备。7.刮板薄膜式蒸发器的特点是：适用于 料液的浓缩，但 小，设备 要求高。1212PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、填充题8.离心薄膜式蒸发器的特点
10、是：很高（力将料液作用成约 mm的膜而蒸发，被离心力甩出，即成滴状冷凝状态；在器内停留时间短（约 s），适于热敏物料；离心力有 作用，适合于发泡性物料的蒸发；高。9.板式蒸发器有两种型式，即：式和 式。板式蒸发器的特点是：传热系数高；物料停留时间短（s），适用于热敏物料；小，可随意调整，清洗；易老化而泄漏，使用 有限。1313PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、填充题10.真空浓缩系统常见的辅助设备有 _、_、_。常用于真空浓缩系统的汽液分离器有_型、_型和_型三种，其中
11、，型虽然 小，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要来自 和 。不凝性气体可用 或 加以抽吸。12.水力喷射泵是一种起 和 双重作用的装置.其特点是：结构简单，本身 运动部件，造价 ；能耗 ；适于抽 气体；但不能获得 (其大小与 有关)。1414PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、
12、填充题13.蒸汽喷射泵是一种采用 作动力源的 装置；可采用 级 联组合，以使蒸发系统获得高 ，（在各级泵之间一般配置 式冷凝器）。蒸汽喷射泵的特点：大，高，安装运行和维修简便，价廉，占地面积 ；但要求较高的 压力，且 要稳定。14.通常在真空蒸发浓缩系统中，表面式 后面用 式真空泵(多用 式泵)；而 式冷凝器后常接 式真空泵、不凝气体分离器+式真空泵(如往复式泵)。1515PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、填充题二、填充题15.往复式 有 式和 式之分，者仅适合于抽吸冷凝器中的
13、气体，常需要在其前面再设一个 分离器；者可以把冷凝器中的水蒸气和不凝气体一起抽出，这种形式的 在食品工业中使用 多。16.水环式 是一种 式真空泵，可以将 气体与 一起抽走。它的特点：结构简单紧凑，易于制造，操作可靠，转速较高，可与电动机直联，内部不需 ，排气量较均匀；但 磨损较大，消耗较大。17.冷冻浓缩的特点是：适用于 物料浓缩，可避免 的损失；能获得的 浓度 ，且 ；制品的保存 需要其它 配合；成本 。1616PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT一、判断题一、判断题1.自然循环管
14、式蒸发器的加热器可以水平安装。2.夹套式真空浓缩锅的加热夹套有蒸汽进口和冷凝水出口各一个。3.多个外加热式真空蒸发器可共用一个分离器。4.升膜式蒸发器不适用于易起泡物料的浓缩，但可得到高浓度的浓缩液。5.升膜式蒸发器物料与加热器蒸汽呈逆流走向。6.降膜式蒸发器物料与加热器蒸汽呈并流走向。7.刮板薄膜式蒸发器适用于高黏度料液的浓缩。8.料液在离心式薄膜蒸发器内的停留时间很短，只有十几秒钟。9.所有蒸发器类型中，只有板式蒸发器的加热面积可变。1717PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT一、
15、判断题一、判断题10.使用水力喷射泵的真空蒸发系统一般不再专门设二次蒸汽冷凝器。11.如果需要回收被浓缩液的香气成分，则可采用混合式冷凝器。12.真空蒸发系统的不凝性气体主要来自于料液。13.管式加热外循环蒸发器的分离器可装在加热器的正上方。14.过滤型分离器在食品工业中使用很少，原因是它的阻力损失大。15.水力喷射泵既起冷凝也起抽真空作用。16.虽然湿式往复式真空泵可以抽水汽，但在食品工业中使用不多。17.用于蒸汽喷射泵的蒸汽压力较高，且要求压力稳定。18.由于冷冻浓缩在低温下进行，因此有较好的贮藏稳定性。19.冷冻浓缩可避免芳香成分的损失。1818PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模
16、板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl浓缩与食品加工 浓缩是除去食品料液中部分水分的单元操作，在食品加工中有着重要的地位。例如鲜乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液（如咖啡、茶）、生物处理（酶解、发酵）分离液等均含有大量的水分，为便于运输、贮存、后续加工以及方便使用等，往往需要进行浓缩。1919PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl思考题1.液体食品物料可用哪些类型的设备浓缩？最常用的是哪些类型？2.真空蒸发浓缩设备一
17、般由几部分构成？各部分起什么作用？常有哪些具体型式？3.需回收溶液中的芳香成分，真空蒸发浓缩设备的冷凝器应采用什么型式？4.冷冻浓缩设备系统一般由哪些部分构成？各部分起什么作用？常有哪些具体型式？2020PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl本章小结n食品料液可用蒸发、冷冻浓缩和膜浓缩等方式进行浓缩。目前，食品工业使用最广泛的浓缩设备是各种形式的真空蒸发浓缩设备。n真空蒸发浓缩设备主要由蒸发器、冷凝器及真空系统等构成。蒸发器的型式有夹套式、盘管式、外加热式、长管式、板式和离心薄膜式等，
18、其中，以长管式的升降膜蒸发器应用最为普遍。冷凝器多采用高位或低位式混合式冷凝器。真空设备可采用湿式或干式机械真空泵、蒸汽喷射泵和水力喷射泵等。2121PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl本章小结n先进的真空蒸发浓缩设备多为多效式，并且常容预热、杀菌、热能回收、芳香成分回收、物料冷却和CIP清洗等功能于一体。n冷冻浓缩设备对于含热敏性和挥发性成分料液的浓缩极为有利，通常由冷却结晶器和冰晶溶液分离器两大部分组成。结晶器有真空式、内冷式和外冷式等，其中真空式结晶器容易造成料液中芳香成分的损
19、失。外冷式结晶器一般为刮板式换热器，它的夹套是制冷系统的蒸发器。冰晶溶液分离器可为过滤器、压榨机和洗涤塔等，压榨机与洗涤塔结合可获得较好的冰晶与溶液分离的效果。2222PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl食品工业的浓缩设备n n食品浓缩可以采用真空蒸发浓缩设备、冷冻浓缩设备和膜浓缩设备等。n n目前，食品工业使用最广泛的浓缩设备是真空蒸发浓缩设备。n n冷冻浓缩设备对于含热敏性和挥发性成分料液的浓缩有很大吸引力。n n膜浓缩设备本质上是膜分离设备，本章不作介绍，可参见本书第四章内容。
20、2323PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT第一节 真空蒸发浓缩设备l真空蒸发浓缩设备主要由蒸发器、冷凝器及真空系统等构成。具体形式较多，主要差异表现在蒸发器的形式和效数、二次蒸汽利用以及操作连续性等方面。l真空蒸发浓缩设备特点一、蒸发器二、真空蒸发浓缩系统的辅助设备三、典型真空浓缩系统 2424PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl真空蒸发浓缩设备特点n优点：（1）在真空状态
21、下料液的沸点降低，加速了水分蒸发，避免了料液的高温处理，适合于处理热敏性物料。（2）热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽。（3）由于料液的沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。（4）对料液起加热杀菌作用，有利于食品的保藏。n缺点：（1）须有抽真空系统，从而增加附属机械设备及动力。（2）由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热能消耗大。2525PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT一、蒸发器（一）夹套式蒸发器（二）盘管式蒸发器（三）外加热式蒸发器（四）长管式蒸发器（五）刮板式蒸发器（六）板式蒸发器（七）
22、离心薄膜蒸发器l蒸发器是真空蒸发浓缩系统的主体，由加热室与分离室两部分构成，食品料液在此受到加热发生汽化，产生浓缩液和二次蒸汽。l食品物料蒸发浓缩往往需要考虑其热敏性、结垢性、发泡性、结晶性、黏滞性等特点，要求的浓缩程度也不一致，因此蒸发器有多种形式。l蒸发器的分类 2626PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl蒸发器的分类 蒸发器按料液流程可分为循环式（有自然循环式与强制循环式之分）和单程式；按加热器结构可分为夹套式、盘管式、中央循环管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、离心外加热式浓
23、缩器等。2727PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（一）夹套式蒸发器l又称为搅拌式真空浓缩锅，属于间歇式中小型食品浓缩设备。l如图8.1所示，主要由圆筒形夹套壳体、犁刀式搅拌器、汽液分离器等组成。l被浓缩的料液投入锅内，通过供入夹套内的蒸汽进行加热，在搅拌器的强制性翻动下，料液形成对流而受到较为均匀的加热，并释放出二次蒸汽。二次蒸汽从上部抽出。l夹套式蒸发器的特点 2828PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Of
24、fice PPTPPTPPTPPTl夹套式蒸发器的特点 这种蒸发器的加热面积小，料液温度不均衡，加热时间长，料液通道宽，通过强制搅拌加强了加热器表面料液的流动，减少了加热死角，适宜于果酱、炼乳等高黏度料液的浓缩。2929PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（二）盘管式蒸发器l结构l工作过程l特点 3030PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl结构n如图8.2所示，主要由盘管加热
25、器、蒸发室、泡沫捕集器、进出料阀及各种控制仪表所组成。n锅体为立式圆筒密闭结构，上部空间为蒸发室，下部空间为加热室。n泡沫捕集器为离心式，安装于浓缩锅的上部外侧。泡沫捕集器中心立管与真空系统连接。3131PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTn加热室 加热室设有加热室设有3535组加热盘管，分层排组加热盘管，分层排列，每盘列，每盘1313圈，各圈，各组盘管分别装有可单组盘管分别装有可单独操作的加热蒸汽进独操作的加热蒸汽进口及冷凝水出口，进口及冷凝水出口，进出口布置有两种，如出口布置有两种
26、，如图图8.38.3所示。所示。3232PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl工作过程n工作时，料液沿锅体切线方向通过进料管进入锅内。外层盘管间料液受热后体积膨胀而上浮，盘管中部位的料液，因受热相对较少，密度大，自然下降回流。从而形成了料液沿外层盘管间上升，又沿盘管中心下降回流的自然循环。蒸发产生的二次蒸汽从浓缩锅上部中央排出，二次蒸汽中夹带的料液雾滴在捕集器的作用下被分离下降流回锅中。当浓缩锅内的物料浓度经检测达到要求时，即可停止加热，打开锅底出料阀出料。n操作过程中，不得往露出液面
27、的盘管内通蒸汽，只有液料淹没后才能通蒸汽。由于盘管结构尺寸较大，加热蒸汽压力不宜过高，一般为0.71.0MPa。3333PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl盘管式蒸发器的特点n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。n缺点：传热面积小，液料对流循环差，易结垢；料液受热
28、时间长，在一定程度上对产品质量有影响。3434PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（三）外加热式蒸发器l分类l操作过程l优缺点l用途 3535PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl分类n n外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。n n根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分为强制循环式和自然循环式两种。3636PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模
29、板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT强制循环外蒸发器如图8.4（1）所示，主要由列管式加热器、分离室和循环泵等构成。需要指出的是，这种蒸发器的加热器，除了如图中所示可水平安装以外，还可以垂直安装或倾斜安装。3737PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 自然循环外蒸自然循环外蒸发器如图发器如图8.48.4（2 2）所示。除无循环泵以所示。除无循环泵以外，基本构成与强制外，基本构成与强制循环式相同。但加热循环式相同。但加热室只能垂直安装。室只
30、能垂直安装。3838PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl操作过程 两种外加热式蒸发器均可以连续方式操作，也可以间歇方式操作。连续操作时，最初的一段时间为非稳定期，这时不出料，当循环内料液浓度达到预定浓度时，通过离心泵抽吸出料。图8.4（2）所示的自然循环蒸发器，也可在浓缩液出口处加接管与出料离心泵相连。间歇操作时，最终出料的体积不得小于加热室与分离室最少能循环的容积。3939PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office O
31、ffice PPTPPTPPTPPTl优缺点n n优点：蒸发器的加热室与分离室分开后，可调节两者之间的距离和循环速度，使料液在加热室中不沸腾，而恰在高出加热管顶端处沸腾，加热管不易被析出的晶体所堵塞；分离室独立分开后，形式上可以做成离心分离式，从而有利于改善雾沫分离条件；此外，还可以由几个加热室合用一个分离室，提高了操作的灵活性；自然循环外加热式蒸发器的循环速度较大，可达1.5 m/s，而用泵强制循环的蒸发器，循环速度还要大；这种蒸发器的检修、清洗也较方便。n n缺点：溶液反复循环，在设备中平均停留时间较长，对热敏性物料不利。4040PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演
32、模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl用途这种蒸发器可用于对热敏性和风味成分保留要求不高的产品浓缩，如用于喷雾干燥前牛乳和蛋白水解液等的浓缩。4141PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（四）长管式蒸发器l对热敏性成分保留有较严要求的产品，应当采用单程式蒸发器，料液只通过其加热室一次即达到需要的浓度。l一般结构特点与类型1.升膜式蒸发器2.降膜式蒸发器 4242PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Offic
33、e Office Office Office PPTPPTPPTPPTl一般结构特点与类型n长管式蒸发器一般采用内径2550mm，长径比为100150 的长管制成。n由于长径比大，单位体积料液的受热面积较大，因而，料液进入加热器后很快汽化而使浓缩液呈膜状在管内移动，因此这种蒸发器也是典型的膜式蒸发器。n长管式蒸发器可以分为升膜式、降膜式和升降膜式蒸发器(图8.5)。4343PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 4444PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 O
34、ffice Office Office Office PPTPPTPPTPPT1.升膜式蒸发器l结构如图8.5（1）所示。l蒸汽由加热器上部引入，而物料由下部进入，因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。l由于从下面进料，所以为防止静压效应引起的沸点升高，进入蒸发器的料液温度应控制在接近沸点。l工作过程l特点 4545PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl工作过程 预热后接近沸点的料液从加热室底部进入，自下而上流动。在加热作用和减压状态下，部分料液迅速气化，产生二次蒸汽，并以80200m/s的
35、速度带动浓缩液沿管内壁成膜状上升。在加热室顶部，达到所需浓度的浓缩液与二次蒸汽的混合物，以较高的速度进入分离室，在离心力作用下两者产生分离，浓缩液从分离室底部排出，二次蒸汽则从顶部排出。4646PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl特点n优点：料液在加热室内停留时间很短，传热系数高，适用于热敏性料液浓缩；高速二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤其适用于易起泡沫的料液。n缺点：一次浓缩比不够大，因此一般组成双效或多效流程使用；由于薄膜料液的上升必须克服自身重力与管壁的摩擦阻力，故不适用于处理
36、高黏度、易结垢或易结晶的溶液。4747PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT2.降膜式蒸发器l结构如图8.5（2）所示，其分离室位于加热室的下方。加热室项部有布膜器（又称料液分布器），其作用是使料液在加热管内均匀成膜并阻止二次蒸汽上升。l 工作过程l特点 4848PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl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
37、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。4949PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl工作过程 液体在重力作用下经料液分布器进入加热管，然后沿管内壁成液膜状向下流动，由于单位体积料液的受热面积大，所以料液很快沸腾汽化，又由于向下加速，克服的流动阻力比升膜式小，产生的二次蒸汽能以很高的速度带动料液下降，所以传热效果好。汽液混合物进入蒸发分离室进
38、行分离，二次蒸汽由分离室顶部排出，浓缩液则由底部抽出。降膜式的料液经蒸发后，流下的液体基本达到需要的浓度。5050PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl特点（1）加热蒸汽与料液呈并流方式。（2）蒸发时间短，为单流型，适用于热敏性料液浓缩。（3）不适于高黏度的料液浓缩。（4）大多以双效或多效形式组成蒸发设备，以提高浓缩比。（5）不适用于处理易结晶或易结垢的溶液。5151PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office
39、 PPTPPTPPTPPT（五）刮板式蒸发器l也称刮板式薄膜蒸发器，是利用外加动力的膜式蒸发器。l结构l特点 5252PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl结构n主体由刮板式加热器（参见第七章内容）与分离室构成。n分离室与加热器制成一体，在加热室与分离室的分界面处设浓缩料液引出口，二次蒸汽则自分离室引出。n分离室也可加热室分开，如右图所示。浓缩液与二次蒸汽一起流入分离室，在此浓缩液从底部流出，而二次蒸汽则从左上侧引出。n根据刮板加热器轴线的取向，这种加热器有立式和卧式两种类型，但以立式
40、为多。5353PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl特点n优点：处理黏度高达50100Pas的黏性料液时仍能保持较高的传热速率。故特别适用于浓缩糖含量高、蛋白含量高的物料，如鸡蛋、蜂蜜和麦芽汁等料液。n缺点：设备加工精度要求高，生产能力小。因而一般用于后道浓缩。5454PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（六）板式蒸发器l结构l降膜式板式蒸发器 l升膜式板式蒸发器l升降膜式板式
41、蒸发器 l特点 5555PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT 5656PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl结构n主要由板式加热器与分离室组合而成。n加热器的总体结构与组合方式与本书第七章介绍的板式换热器的类似，但一般直接利用蒸汽或二次蒸汽进行加热。n根据料液与蒸汽在加热板上的流动方向，板式蒸发器的加热板有升膜式、降膜式两种结构。出于加热蒸汽分布和产品分布均匀要求，它们的换热板
42、结构与普通板式热交换器的换热板有所不同，主要是供产品进出和加热介质进出的开孔大小、数量、形状位置不同。5757PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl降膜式板式蒸发器n构成如图8.9图所示。n加热板全为降膜式。n料液从加热器左上侧进入后分两路均匀地分布在各加热片上。n料液流道两侧为加热蒸汽室，也从加热板上方进入，因此，与产品流向相同，为并流（情况与长管降膜式蒸发器类似）。n浓缩液二次蒸汽混合物通过加热器下方的通道出来，进入分离器后两者分离，浓缩液从分离器下方引出，二次蒸汽则从上方引出。5
43、858PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl升膜式板式蒸发器n结构与降膜式的类似，只是所用的加热板全为升膜式，并且稀料液与加热蒸汽的走向为逆流，情形与长管升膜式蒸发器的类似。n浓缩液二次蒸汽混合物通过上方的通道从加热器出来，进入分离器后两者分离。5959PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl升降膜式板式蒸发器n结构较为特殊，分别由升膜板、降膜板和蒸汽板交替叠成。n由蒸汽板、升膜
44、板、蒸汽板、降膜板和蒸汽板构成一个蒸发单元，一个加热器的蒸发单元数根据产量而进行调整。n这种蒸发器中，料液输入口及浓缩液-二次蒸汽混合的输出口均位于加热器的下方。混合物从加热器出来后在分离器分离成浓缩液和二次蒸汽。6060PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl特点传热系数高；物料停留时间短（数秒），适用于热敏性物料；体积小，加热面积可随意调整，易清洗；因一次通过的浓缩比不高，因此常常构成二效或三效式蒸发系统；密封垫圈易老化而泄漏，使用压力有限。6161PPTPPTPPTPPT文档演模板
45、文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（七）离心薄膜蒸发器l离心薄膜蒸发器是一种利用锥形蒸发面高速旋转时产生的离心力使料液成膜及流动的高效蒸发设备。l结构l工作过程l特点 6262PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl结构n其结构如图8.10所示。n真空壳体内设置一高速旋转的转鼓，转鼓由锥形空心碟片叠装而成。n碟片间保持有一定加热蒸发空间，空心夹层内通加热蒸汽，外圆径向开有与外界连接的通孔，供加热蒸汽进入和冷凝水
46、离开。n碟片的下外表面为工作面，故整机具有较大的工作面，外圈开有环形凹槽和轴向通孔，定向叠装后形成浓缩液环形聚集区和连续的轴向通道。n转鼓上部为浓缩液聚集槽，插有浓缩液引出管。6363PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl工作过程n料液经真空壳体上的分配管穿过叠锥转鼓的中心部，注入旋转圆锥的下面。注入后很快展成厚0.1mm的液膜，在1s左右的时间内沿加热面流过。因液膜很薄，水分很快汽化。n二次蒸汽通过叠锥中央逸出到机壳内，然后排出。浓缩液则聚集于圆锥外缘内侧的一组圆环内，经竖向孔道引至
47、叠锥上方的排料室，最后由固定于机壳上的排料管排出。n蒸汽从下部进入，经空心轴至叠锥外缘的汽室，然后流经圆环上的小孔进入锥形元件之间的空间，蒸汽在圆锥表面冷凝，且一旦形成水滴，立即被离心力甩向外锥体排出，故不存在冷凝液膜，减小了传热热阻，传热系数可达 8000W/(m2 K）。6464PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPTl特点n结构紧凑、传热效率高、蒸发面积大、料液受热时问很短、具有很强的蒸发能力，特别适合果汁和其它热敏性液体食品的浓缩。n由于料液呈极薄的膜状流动，流动阻力大，而流动的推
48、动力仅为离心力，故不适用于黏度大、易结晶、易结垢物料的浓缩。n设备结构比较复杂，造价较高，传动系统的密封易泄漏，影响高真空。6565PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT二、真空蒸发浓缩系统的辅助设备l真空蒸发浓缩系统的主要设备是蒸发器，但它必须与适当的附属设备配合，才能在真空状态下对料液进行正常的蒸发浓缩操作。l真空蒸发浓缩系统的辅助设备通常有进料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、蒸汽再压缩泵等。蒸发器与这些辅助设备进行适当的配合，可以得到不同形式的真空蒸发浓缩系统。（一）进料缸（二）泵（三
49、）冷凝器（四）间接式换热器 6666PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（一）进料缸l进料缸用于稀料液的缓冲暂存。稀料液通过进料管进入缸体。缸内的液位由浮球阀控制维持相对稳定。系统浓缩液的输出一般装有支路，当浓度达不到要求时由此支路管回流到进料缸，重新与稀料液混合后再进行蒸发浓缩。另外当浓缩操作结束后，进料缸通入清水后也可作为就地清洗的清水缸用。l进料缸与蒸发器之间一般利用管路连接就可进料，前提是必须克服料液流动阻力，否则需加泵，例如对于升膜式蒸发器，系统的真空度不足使料液引入到蒸发器
50、的顶部，因此必须由泵提供动力。l加工过程简单的生产线，尤其是产量不大的间歇式生产线，不一定设进料缸，可直接将前道工序的料罐作为进料缸用。6767PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT（二）泵真空蒸发系统中所用的泵有以下三类：1.物料泵2.冷凝水排除泵3.真空泵 6868PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT1.物料泵l真空蒸发浓缩系统处于负压状态，因此，连续蒸发操作时，浓缩液的出料