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1、食品企业加工设备 骨汤牛奶饮料骨汤牛奶饮料浓缩设备浓缩设备培训资料培训资料食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备一、教学目标一、教学目标 1.了解浓缩的基本原理和主要做法；2.了解几类设备的工作原理和系统组成。二、教学重点二、教学重点 五、教学课时五、教学课时 几类设备的介绍 4学时三、教学难点三、教学难点 六、教学练习六、教学练习 各种特点的理解 P243.2.3.4.四、教学方法四、教学方法 自测题 讲述法食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备第八章 浓缩设备l浓缩与食品加工浓缩与食品加工l食品工业中的浓缩设备食品工业中的浓缩设备第一节第一节真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩设设备备第二节
2、第二节 冷冻浓缩设备冷冻浓缩设备l本章小结本章小结 思考题思考题 自测题自测题食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l浓缩与食品加工 浓浓缩缩是是除除去去食食品品料料液液中中部部分分水水分分的的单单元元操操作作，在在食食品品加加工工中中有有着着重重要要的的地地位位。例例如如鲜鲜乳乳、果果蔬蔬榨榨取取得得到到的的原原汁汁、植植物物性性提提取取液液（如如咖咖啡啡、茶茶）、生生物物处处理理（酶酶解解、发发酵酵）分分离离液液等等均均含含有有大大量量的的水水分分，为为便便于于运运输输、贮贮存存、后后续续加加工工以以及及方方便便使使用等，往往需要进行浓缩。用等，往往需要进行浓缩。食品工厂机械与设备第八章 浓缩
3、设备l食品工业的浓缩设备食食品品浓浓缩缩可可以以采采用用真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩设设备备、冷冷冻冻浓浓缩缩设设备备和和膜膜浓缩设备等。浓缩设备等。目目前前，食食品品工工业业使使用用最最广广泛泛的的浓浓缩缩设设备备是是真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩设设备。备。冷冷冻冻浓浓缩缩设设备备对对于于含含热热敏敏性性和和挥挥发发性性成成分分料料液液的的浓浓缩缩有有很很大吸引力。大吸引力。膜膜浓浓缩缩设设备备本本质质上上是是膜膜分分离离设设备备，本本章章不不作作介介绍绍，可可参参见见本书第四章内容。本书第四章内容。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备第一节 真空蒸发浓缩设备l真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩设设备备主主要要
4、由由蒸蒸发发器器、冷冷凝凝器器及及真真空空系系统统等等构构成成。具具体体形形式式较较多多，主主要要差差异异表表现现在在蒸蒸发发器器的的形形式式和和效效数数、二二次次蒸蒸汽汽利利用以及操作连续性等方面。用以及操作连续性等方面。l真空蒸发浓缩设备特点真空蒸发浓缩设备特点一、一、蒸发器蒸发器二、二、真空蒸发浓缩系统的辅助设备真空蒸发浓缩系统的辅助设备三、三、典型真空浓缩系统典型真空浓缩系统食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l真空蒸发浓缩设备特点优点：优点：（1）在真空状态下料液的沸点降低，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
5、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。缺点：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。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备一、蒸发器（一）（一）夹套式蒸发器夹套式蒸发器（二）（二）盘管式蒸发器盘管式蒸发器（三）（三）外加热式蒸发器外加热式蒸发器（四）（四）长管式蒸发器长管式蒸发器（五）（五）刮板式蒸发器刮板式蒸发器（六）（六）板式蒸发器板式蒸发器（七）（七）离心薄膜蒸发器离心薄膜蒸发器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
6、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蒸发器的分类食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l蒸发器的分类 蒸蒸发发器器按按料料液液流流程程可可分分为为循循环环式式（有有自自然然循循环环式式与与强强制制循循环环式式之之分分）和和单单程程式式；按按加加热热器器结结构构可可分分为为夹夹套套式式、盘盘管管式式、中中央央循循环环管管式式、升升膜膜式式、降降膜膜式式、片片式式、刮刮板板式式、离离心心外加热式浓缩器等。外加热式浓缩器等。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（一）夹套式蒸发器l又又称称为为搅搅拌拌式式真真
7、空空浓浓缩缩锅锅，属属于于间间歇式中小型食品浓缩设备。歇式中小型食品浓缩设备。l如如图图8.8.1 1所所示示，主主要要由由圆圆筒筒形形夹夹套套壳壳体体、犁犁刀刀式式搅搅拌拌器器、汽汽液液分分离离器器等组成。等组成。l被被浓浓缩缩的的料料液液投投入入锅锅内内，通通过过供供入入夹夹套套内内的的蒸蒸汽汽进进行行加加热热，在在搅搅拌拌器器的的强强制制性性翻翻动动下下，料料液液形形成成对对流流而而受受到到较较为为均均匀匀的的加加热热，并并释释放放出出二二次蒸汽。二次蒸汽从上部抽出。次蒸汽。二次蒸汽从上部抽出。l夹套式蒸发器的特点夹套式蒸发器的特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l夹套式蒸发器的特点
8、这这种种蒸蒸发发器器的的加加热热面面积积小小，料料液液温温度度不不均均衡衡，加加热热时时间间长长，料料液液通通道道宽宽，通通过过强强制制搅搅拌拌加加强强了了加加热热器器表表面面料料液液的的流流动动，减减少少了了加加热热死死角角，适适宜宜于于果果酱酱、炼炼乳乳等等高高黏黏度度料料液液的的浓缩。浓缩。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（二）盘管式蒸发器l结构结构l工作过程工作过程l特点特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l结构如如图图8.8.2 2所所示示，主主要要由由盘盘管管加加热热器器、蒸蒸发发室室、泡泡沫沫捕捕集集器器、进进出出料料阀阀及及各各种种控制仪表所组成。控制仪表所组成。锅锅体体为
9、为立立式式圆圆筒筒密密闭闭结结构构，上上部部空空间间为为蒸蒸发发室室，下下部部空间为空间为加热室加热室。泡泡沫沫捕捕集集器器为为离离心心式式，安安装装于于浓浓缩缩锅锅的的上上部部外外侧侧。泡泡沫沫捕捕集集器器中中心心立立管管与与真真空系统连接。空系统连接。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备n加热室 加加 热热 室室 设设 有有3535组组加加热热盘盘管管，分分层层排排列列，每每盘盘1313圈圈，各各组组盘盘管管分分别别装装有有可可单单独独操操作作的的加加热热蒸蒸汽汽进进口口及及冷冷凝凝水水出出口口，进进出出口口布布置置有有两两种种，如图如图8.38.3所示。所示。食品工厂机械与设备第八章 浓缩
10、设备l工作过程工工作作时时，料料液液沿沿锅锅体体切切线线方方向向通通过过进进料料管管进进入入锅锅内内。外外层层盘盘管管间间料料液液受受热热后后体体积积膨膨胀胀而而上上浮浮，盘盘管管中中部部位位的的料料液液，因因受受热热相相对对较较少少，密密度度大大，自自然然下下降降回回流流。从从而而形形成成了了料料液液沿沿外外层层盘盘管管间间上上升升，又又沿沿盘盘管管中中心心下下降降回回流流的的自自然然循循环环。蒸蒸发发产产生生的的二二次次蒸蒸汽汽从从浓浓缩缩锅锅上上部部中中央央排排出出，二二次次蒸蒸汽汽中中夹夹带带的的料料液液雾雾滴滴在在捕捕集集器器的的作作用用下下被被分分离离下下降降流流回回锅锅中中。当当
11、浓浓缩缩锅锅内内的的物物料料浓浓度度经经检检测测达达到到要要求求时时，即可停止加热，打开锅底出料阀出料。即可停止加热，打开锅底出料阀出料。操操作作过过程程中中，不不得得往往露露出出液液面面的的盘盘管管内内通通蒸蒸汽汽，只只有有液液料料淹淹没没后后才才能能通通蒸蒸汽汽。由由于于盘盘管管结结构构尺尺寸寸较较大大，加加热热蒸蒸汽压力不宜过高，一般为汽压力不宜过高，一般为0.71.0MPa0.71.0MPa。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l盘管式蒸发器的特点优优点点：结结构构简简单单、制制造造方方便便、操操作作稳稳定定、易易于于控控制制；盘盘管管为为扁扁圆圆形形截截面面，液液料料流流动动阻阻力力小
12、小，通通道道大大，适适于于黏黏度度较较高高的的液液料料；由由于于加加热热管管较较短短，管管壁壁温温度度均均匀匀，冷冷凝凝水水能能及及时时排排除除，传传热热面面利利用用率率较较高高；便便于于根根据据料料液液的的液液面面高高度度独独立立控控制制各各层层盘盘管管内内加加热热蒸蒸汽汽通通断断及及其其压压力力，以以满满足足生生产产或或操作的需要。操作的需要。缺缺点点：传传热热面面积积小小，液液料料对对流流循循环环差差，易易结结垢垢；料料液液受受热热时时间间长长，在在一定程度上对产品质量有影响。一定程度上对产品质量有影响。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（三）外加热式蒸发器l分类l操作过程l优缺点l用途
13、食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l分类外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。根根据据物物料料在在加加热热室室与与分分离离室室间间循循环环的的方方式式，可可分分为为强强制循环制循环式和式和自然循环自然循环式两种。式两种。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备强强制制循循环环外外蒸蒸发发器器如如图图8.8.4 4（1 1）所所示示，主主要要由由列列管管式式加加热热器器、分分离离室室和和循循环环泵泵等等构构成成。需需要要指指出出的的是是，这这种种蒸蒸发发器器的的加加热热器器，除除了了如如图图中中所所示示可可水水平平安安装装以以外外，还还可可以以垂垂直直安安
14、装装或或倾倾斜安装。斜安装。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备 自自然然循循环环外外蒸蒸发发器器如如图图8.8.4 4（2 2）所所示示。除除无无循循环环泵泵以以外外，基基本本构构成成与与强强制制循循环环式式相相同同。但但加加热热室室只只能能垂垂直安装。直安装。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l操作过程 两两种种外外加加热热式式蒸蒸发发器器均均可可以以连连续续方方式式操操作作，也也可可以以间间歇歇方方式式操操作作。连连续续操操作作时时，最最初初的的一一段段时时间间为为非非稳稳定定期期，这这时时不不出出料料，当当循循环环内内料料液液浓浓度度达达到到预预定定浓浓度度时时，通通过过离离心心泵泵抽抽
15、吸吸出出料料。图图8.8.4 4（2 2）所所示示的的自自然然循循环环蒸蒸发发器器，也也可可在在浓浓缩缩液液出出口口处处加加接接管管与与出出料料离离心心泵泵相相连连。间间歇歇操操作作时时，最最终终出出料料的的体体积积不不得小于加热室与分离室最少能循环的容积。得小于加热室与分离室最少能循环的容积。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l优缺点优优点点：蒸蒸发发器器的的加加热热室室与与分分离离室室分分开开后后，可可调调节节两两者者之之间间的的距距离离和和循循环环速速度度，使使料料液液在在加加热热室室中中不不沸沸腾腾，而而恰恰在在高高出出加加热热管管顶顶端端处处沸沸腾腾，加加热热管管不不易易被被析析出出
16、的的晶晶体体所所堵堵塞塞；分分离离室室独独立立分分开开后后，形形式式上上可可以以做做成成离离心心分分离离式式，从从而而有有利利于于改改善善雾雾沫沫分分离离条条件件；此此外外，还还可可以以由由几几个个加加热热室室合合用用一一个个分分离离室室，提提高高了了操操作作的的灵灵活活性性；自自然然循循环环外外加加热热式式蒸蒸发发器器的的循循环环速速度度较较大大，可可达达1.5 1.5 m/sm/s，而而用用泵泵强强制制循循环环的的蒸蒸发发器器，循循环环速速度度还还要要大大；这这种种蒸蒸发发器器的的检检修修、清清洗洗也也较较方方便。便。缺缺点点：溶溶液液反反复复循循环环，在在设设备备中中平平均均停停留留时时
17、间间较较长长，对对热热敏性物料不利。敏性物料不利。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l用途这这种种蒸蒸发发器器可可用用于于对对热热敏敏性性和和风风味味成成分分保保留留要要求求不不高高的的产品浓缩，如用于喷雾干燥前牛乳和蛋白水解液等的浓缩。产品浓缩，如用于喷雾干燥前牛乳和蛋白水解液等的浓缩。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（四）长管式蒸发器l对对热热敏敏性性成成分分保保留留有有较较严严要要求求的的产产品品，应应当当采采用用单单程程式式蒸蒸发发器器，料料液液只只通通过过其其加加热热室室一一次次即达到需要的浓度。即达到需要的浓度。l一般结构特点与类型一般结构特点与类型1.1.升膜式蒸发器升膜式蒸发
18、器2.2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l一般结构特点与类型长长管管式式蒸蒸发发器器一一般般采采用用内内径径2550mm2550mm，长长径径比比为为100150 100150 的长管制成。的长管制成。由由于于长长径径比比大大，单单位位体体积积料料液液的的受受热热面面积积较较大大，因因而而，料料液液进进入入加加热热器器后后很很快快汽汽化化而而使使浓浓缩缩液液呈呈膜膜状状在在管管内内移移动动，因因此此这这种种蒸蒸发发器器也也是是典典型型的的膜膜式式蒸蒸发发器。器。长长管管式式蒸蒸发发器器可可以以分分为为升升膜膜式式、降降膜膜式式和和升升降降膜膜式式蒸发器蒸发器(图图8
19、.5)8.5)。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备1.升膜式蒸发器l结构如图结构如图8.58.5（1 1）所示。）所示。l蒸蒸汽汽由由加加热热器器上上部部引引入入，而而物物料料由由下下部部进进入入，因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。因此蒸汽与物料在加热器内呈逆流。l由由于于从从下下面面进进料料，所所以以为为防防止止静静压压效效应应引引起起的的沸沸点点升升高高，进进入入蒸蒸发发器器的的料料液液温温度度应应控控制制在接近沸点。在接近沸点。l工作过程工作过程l特点特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l工作过程 预预热热后后接接近近沸沸点点的的料料液液从从加加热热室室
20、底底部部进进入入，自自下下而而上上流流动动。在在加加热热作作用用和和减减压压状状态态下下，部部分分料料液液迅迅速速气气化化，产产生生二二次次蒸蒸汽汽，并并以以80200m/s80200m/s的的速速度度带带动动浓浓缩缩液液沿沿管管内内壁壁成成膜膜状状上上升升。在在加加热热室室顶顶部部，达达到到所所需需浓浓度度的的浓浓缩缩液液与与二二次次蒸蒸汽汽的的混混合合物物，以以较较高高的的速速度度进进入入分分离离室室，在在离离心心力力作作用用下下两两者者产产生生分分离离，浓浓缩缩液液从分离室底部排出，二次蒸汽则从顶部排出。从分离室底部排出，二次蒸汽则从顶部排出。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l特点优优
21、点点：料料液液在在加加热热室室内内停停留留时时间间很很短短，传传热热系系数数高高，适适用用于于热热敏敏性性料料液液浓浓缩缩；高高速速二二次次蒸蒸汽汽具具有有良良好好的的破沫作用，故尤其适用于易起泡沫的料液。破沫作用，故尤其适用于易起泡沫的料液。缺缺点点：一一次次浓浓缩缩比比不不够够大大，因因此此一一般般组组成成双双效效或或多多效效流流程程使使用用；由由于于薄薄膜膜料料液液的的上上升升必必须须克克服服自自身身重重力力与与管管壁壁的的摩摩擦擦阻阻力力，故故不不适适用用于于处处理理高高黏黏度度、易易结垢或易结晶的溶液。结垢或易结晶的溶液。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备2.降膜式蒸发器l结结构构如
22、如图图8.8.5 5（2 2）所所示示，其其分分离离室室位位于于加加热热室室的的下下方方。加加热热室室项项部部有有布布膜膜器器（又又称称料料液液分分布布器器），其其作作用用是是使使料料液液在在加加热热管管内内均均匀匀成成膜膜并并阻止二次蒸汽上升。阻止二次蒸汽上升。l 工作过程工作过程l特点特点 食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l料液布膜器 这这种种蒸蒸发发器器操操作作关关键键是是使使料料液液在在加加热热管管内内均均匀匀布布膜膜。图图8.8.6 6为为几几种种常常用用的的布布膜膜器器。图图中中（1 1）的的导导流流管管是是有有螺螺旋旋形形沟沟槽槽的的圆圆柱柱体体；（2 2）的的导导流流管管下下
23、端端锥锥体体端端面面向向内内凹凹入入，以以免免液液体体再再向向中中央央聚聚集集；（3 3）是是利利用用加加热热管管上上端端管管口口的的齿齿缝缝来来分分流流液液体体；（4 4）是是靠靠管管子子上上端端的的旋旋液液器器分分流流液液体。体。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l工作过程 液液体体在在重重力力作作用用下下经经料料液液分分布布器器进进入入加加热热管管，然然后后沿沿管管内内壁壁成成液液膜膜状状向向下下流流动动，由由于于单单位位体体积积料料液液的的受受热热面面积积大大，所所以以料料液液很很快快沸沸腾腾汽汽化化，又又由由于于向向下下加加速速，克克服服的的流流动动阻阻力力比比升升膜膜式式小小，产产
24、生生的的二二次次蒸蒸汽汽能能以以很很高高的的速速度度带带动动料料液液下下降降，所所以以传传热热效效果果好好。汽汽液液混混合合物物进进入入蒸蒸发发分分离离室室进进行行分分离离，二二次次蒸蒸汽汽由由分分离离室室顶顶部部排排出出，浓浓缩缩液液则则由由底底部部抽抽出出。降降膜膜式式的的料料液液经经蒸蒸发后，流下的液体基本达到需要的浓度。发后，流下的液体基本达到需要的浓度。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l特点（1 1）加热蒸汽与料液呈并流方式。）加热蒸汽与料液呈并流方式。（2 2）蒸发时间短，为单流型，适用于热敏性料液浓缩。）蒸发时间短，为单流型，适用于热敏性料液浓缩。（3 3）不适于高黏度的料液浓
25、缩。）不适于高黏度的料液浓缩。（4 4）大多以双效或多效形式组成蒸发设备，以提高浓缩比。）大多以双效或多效形式组成蒸发设备，以提高浓缩比。（5 5）不适用于处理易结晶或易结垢的溶液。）不适用于处理易结晶或易结垢的溶液。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（五）刮板式蒸发器l也也称称刮刮板板式式薄薄膜膜蒸蒸发发器器，是是利利用用外外加加动动力力的的膜膜式式蒸发器。蒸发器。l结构结构l特点特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l结构主主体体由由刮刮板板式式加加热热器器（参参见见第第七七章章内内容容）与与分离室构成。分离室构成。分分离离室室与与加加热热器器制制成成一一体体，在在加加热热室室与与分分离离
26、室室的的分分界界面面处处设设浓浓缩缩料料液液引引出出口口，二二次次蒸蒸汽汽则自分离室引出。则自分离室引出。分分离离室室也也可可加加热热室室分分开开，如如右右图图所所示示。浓浓缩缩液液与与二二次次蒸蒸汽汽一一起起流流入入分分离离室室，在在此此浓浓缩缩液液从底部流出，而二次蒸汽则从左上侧引出。从底部流出，而二次蒸汽则从左上侧引出。根根据据刮刮板板加加热热器器轴轴线线的的取取向向，这这种种加加热热器器有有立式和卧式两种类型，但以立式为多。立式和卧式两种类型，但以立式为多。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l特点优优点点：处处理理黏黏度度高高达达50100Pa50100Pas s的的黏黏性性料料液液时
27、时仍仍能能保保持持较较高高的的传传热热速速率率。故故特特别别适适用用于于浓浓缩缩糖糖含含量量高高、蛋蛋白白含含量量高高的的物物料料，如如鸡鸡蛋蛋、蜂蜂蜜蜜和和麦麦芽芽汁汁等等料液。料液。缺缺点点：设设备备加加工工精精度度要要求求高高，生生产产能能力力小小。因因而而一般用于后道浓缩。一般用于后道浓缩。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（六）板式蒸发器l结构结构l降膜式板式蒸发器降膜式板式蒸发器 l升膜式板式蒸发器升膜式板式蒸发器l升降膜式板式蒸发器升降膜式板式蒸发器 l特点特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l结构主要由板式加热器与分离室组合而成。主要由板式加
28、热器与分离室组合而成。加加热热器器的的总总体体结结构构与与组组合合方方式式与与本本书书第第七七章章介介绍绍的的板板式式换换热器的类似，但一般直接利用蒸汽或二次蒸汽进行加热。热器的类似，但一般直接利用蒸汽或二次蒸汽进行加热。根根据据料料液液与与蒸蒸汽汽在在加加热热板板上上的的流流动动方方向向，板板式式蒸蒸发发器器的的加加热热板板有有升升膜膜式式、降降膜膜式式两两种种结结构构。出出于于加加热热蒸蒸汽汽分分布布和和产产品品分分布布均均匀匀要要求求，它它们们的的换换热热板板结结构构与与普普通通板板式式热热交交换换器器的的换换热热板板有有所所不不同同，主主要要是是供供产产品品进进出出和和加加热热介介质质
29、进进出出的的开孔大小、数量、形状位置不同。开孔大小、数量、形状位置不同。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l降膜式板式蒸发器构成如图构成如图8.98.9图所示。图所示。加热板全为降膜式。加热板全为降膜式。料料液液从从加加热热器器左左上上侧侧进进入入后后分分两两路路均均匀匀地地分分布布在在各各加加热热片上。片上。料料液液流流道道两两侧侧为为加加热热蒸蒸汽汽室室，也也从从加加热热板板上上方方进进入入，因因此此，与与产产品品流流向向相相同同，为为并并流流（情情况况与与长长管管降降膜膜式式蒸蒸发发器器类似）。类似）。浓浓缩缩液液二二次次蒸蒸汽汽混混合合物物通通过过加加热热器器下下方方的的通通道道出出来
30、来，进进入入分分离离器器后后两两者者分分离离，浓浓缩缩液液从从分分离离器器下下方方引引出出，二二次次蒸汽则从上方引出。蒸汽则从上方引出。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l升膜式板式蒸发器结结构构与与降降膜膜式式的的类类似似，只只是是所所用用的的加加热热板板全全为为升升膜膜式式，并并且且稀稀料料液液与与加加热热蒸蒸汽汽的的走走向向为为逆逆流流，情情形形与与长管升膜式蒸发器的类似。长管升膜式蒸发器的类似。浓浓缩缩液液二二次次蒸蒸汽汽混混合合物物通通过过上上方方的的通通道道从从加加热热器器出出来，进入分离器后两者分离。来，进入分离器后两者分离。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l升降膜式板式蒸发器
31、结构较为特殊，分别由升膜板、降膜板和蒸汽板交替叠成。结构较为特殊，分别由升膜板、降膜板和蒸汽板交替叠成。由由蒸蒸汽汽板板、升升膜膜板板、蒸蒸汽汽板板、降降膜膜板板和和蒸蒸汽汽板板构构成成一一个个蒸蒸发发单元，一个加热器的蒸发单元数根据产量而进行调整。单元，一个加热器的蒸发单元数根据产量而进行调整。这这种种蒸蒸发发器器中中，料料液液输输入入口口及及浓浓缩缩液液-二二次次蒸蒸汽汽混混合合的的输输出出口口均均位位于于加加热热器器的的下下方方。混混合合物物从从加加热热器器出出来来后后在在分分离离器器分分离成浓缩液和二次蒸汽。离成浓缩液和二次蒸汽。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l特点传热系数高；传热
32、系数高；物料停留时间短（数秒），适用于热敏性物料；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；体积小，加热面积可随意调整，易清洗；因因一一次次通通过过的的浓浓缩缩比比不不高高，因因此此常常常常构构成成二二效效或或三效式蒸发系统；三效式蒸发系统；密封垫圈易老化而泄漏，使用压力有限。密封垫圈易老化而泄漏，使用压力有限。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（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特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l结构其结构如图其结构如图8.108.10所示。所
33、示。真真空空壳壳体体内内设设置置一一高高速速旋旋转转的的转转鼓鼓，转鼓由锥形空心碟片叠装而成。转鼓由锥形空心碟片叠装而成。碟碟片片间间保保持持有有一一定定加加热热蒸蒸发发空空间间，空空心心夹夹层层内内通通加加热热蒸蒸汽汽，外外圆圆径径向向开开有有与与外外界界连连接接的的通通孔孔，供供加加热热蒸蒸汽进入和冷凝水离开。汽进入和冷凝水离开。碟碟片片的的下下外外表表面面为为工工作作面面，故故整整机机具具有有较较大大的的工工作作面面，外外圈圈开开有有环环形形凹凹槽槽和和轴轴向向通通孔孔，定定向向叠叠装装后后形形成成浓浓缩缩液液环环形形聚聚集集区区和和连连续续的的轴轴向向通通道。道。转转鼓鼓上上部部为为浓
34、浓缩缩液液聚聚集集槽槽，插插有有浓浓缩液引出管。缩液引出管。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l工作过程料料液液经经真真空空壳壳体体上上的的分分配配管管穿穿过过叠叠锥锥转转鼓鼓的的中中心心部部，注注入入旋旋转转圆圆锥锥的的下下面面。注注入入后后很很快快展展成成厚厚0.1mm0.1mm的的液液膜膜，在在1s1s左左右右的的时时间间内内沿沿加加热热面面流流过过。因液膜很薄，水分很快汽化。因液膜很薄，水分很快汽化。二二次次蒸蒸汽汽通通过过叠叠锥锥中中央央逸逸出出到到机机壳壳内内，然然后后排排出出。浓浓缩缩液液则则聚聚集集于于圆圆锥锥外外缘缘内内侧侧的的一一组组圆圆环环内内，经经竖竖向向孔孔道道引引至
35、至叠叠锥锥上上方方的的排排料料室室，最最后后由由固固定于机壳上的排料管排出。定于机壳上的排料管排出。蒸蒸汽汽从从下下部部进进入入，经经空空心心轴轴至至叠叠锥锥外外缘缘的的汽汽室室，然然后后流流经经圆圆环环上上的的小小孔孔进进入入锥锥形形元元件件之之间间的的空空间间，蒸蒸汽汽在在圆圆锥锥表表面面冷冷凝凝，且且一一旦旦形形成成水水滴滴，立立即即被被离离心心力力甩甩向向外外锥锥体体排排出出，故故不不存存在在冷冷凝凝液液膜膜，减减小小了了传传热热热热阻阻，传传热系数可达热系数可达 8000W/(m 8000W/(m2 2 K K）。）。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l特点结结构构紧紧凑凑、传传热热
36、效效率率高高、蒸蒸发发面面积积大大、料料液液受受热热时时问问很很短短、具具有有很很强强的的蒸蒸发发能能力力，特特别别适适合合果果汁汁和和其其它热敏性液体食品的浓缩。它热敏性液体食品的浓缩。由由于于料料液液呈呈极极薄薄的的膜膜状状流流动动，流流动动阻阻力力大大，而而流流动动的的推推动动力力仅仅为为离离心心力力，故故不不适适用用于于黏黏度度大大、易易结结晶晶、易结垢物料的浓缩。易结垢物料的浓缩。设设备备结结构构比比较较复复杂杂，造造价价较较高高，传传动动系系统统的的密密封封易易泄漏，影响高真空。泄漏，影响高真空。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备二、真空蒸发浓缩系统的辅助设备l真真空空蒸蒸发发浓浓
37、缩缩系系统统的的主主要要设设备备是是蒸蒸发发器器，但但它它必必须须与与适适当当的的附附属属设设备备配配合，才能在真空状态下对料液进行正常的蒸发浓缩操作。合，才能在真空状态下对料液进行正常的蒸发浓缩操作。l真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩系系统统的的辅辅助助设设备备通通常常有有进进料料缸缸、物物料料泵泵、冷冷凝凝器器、真真空空泵泵、蒸蒸汽汽再再压压缩缩泵泵等等。蒸蒸发发器器与与这这些些辅辅助助设设备备进进行行适适当当的的配配合合，可可以以得得到到不不同形式的真空蒸发浓缩系统。同形式的真空蒸发浓缩系统。（一）（一）进料缸进料缸（二）（二）泵泵（三）（三）冷凝器冷凝器（四）（四）间接式换热器间接式换热器食品
38、工厂机械与设备第八章 浓缩设备（一）进料缸l进进料料缸缸用用于于稀稀料料液液的的缓缓冲冲暂暂存存。稀稀料料液液通通过过进进料料管管进进入入缸缸体体。缸缸内内的的液液位位由由浮浮球球阀阀控控制制维维持持相相对对稳稳定定。系系统统浓浓缩缩液液的的输输出出一一般般装装有有支支路路，当当浓浓度度达达不不到到要要求求时时由由此此支支路路管管回回流流到到进进料料缸缸，重重新新与与稀稀料料液液混混合合后后再再进进行行蒸蒸发发浓浓缩缩。另另外外当当浓浓缩缩操操作作结结束束后后，进进料料缸缸通通入入清清水水后后也也可可作作为为就就地地清清洗的清水缸用。洗的清水缸用。l进进料料缸缸与与蒸蒸发发器器之之间间一一般般
39、利利用用管管路路连连接接就就可可进进料料，前前提提是是必必须须克克服服料料液液流流动动阻阻力力，否否则则需需加加泵泵，例例如如对对于于升升膜膜式式蒸蒸发发器器，系系统统的的真真空空度度不不足足使使料液引入到蒸发器的顶部，因此必须由泵提供动力。料液引入到蒸发器的顶部，因此必须由泵提供动力。l加加工工过过程程简简单单的的生生产产线线，尤尤其其是是产产量量不不大大的的间间歇歇式式生生产产线线，不不一一定定设设进进料缸，可直接将前道工序的料罐作为进料缸用。料缸，可直接将前道工序的料罐作为进料缸用。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（二）泵真空蒸发系统中所用的泵有以下三类：真空蒸发系统中所用的泵有以下三
40、类：1.物料泵2.冷凝水排除泵3.真空泵 食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备1.物料泵l真真空空蒸蒸发发浓浓缩缩系系统统处处于于负负压压状状态态，因因此此，连连续续蒸蒸发发操作时，浓缩液的出料一般要用泵抽吸完成。操作时，浓缩液的出料一般要用泵抽吸完成。l所用的泵可以用离心泵，但多用正位移泵。所用的泵可以用离心泵，但多用正位移泵。l除除了了强强制制循循环环式式蒸蒸发发器器中中的的循循环环泵泵以以外外，多多效效蒸蒸发发系系统统中中，上上一一效效蒸蒸发发器器出出来来的的浓浓缩缩液液进进入入下下一一效效蒸蒸发器，一般也须用泵输送。发器，一般也须用泵输送。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备2.冷凝水排除
41、泵l此类泵用于排除负压状态加热器中加热蒸汽产生的冷凝水。此类泵用于排除负压状态加热器中加热蒸汽产生的冷凝水。l当当蒸蒸发发器器的的加加热热器器与与真真空空系系统统相相连连，进进入入加加热热器器的的蒸蒸汽汽（生生蒸蒸汽汽、二二次次蒸蒸汽汽或或两两者者的的混混合合物物）均均可可通通过过适适当当形形式式的的调调节节控控制制，成成为为负负压压状状态态（负负压压状状态态的的蒸蒸汽汽对对应应的的温温度度低低于于100100）。此此时时加加热热器器的的冷冷凝凝水水也也为为负负压压，必必须须通通过过离离心泵抽吸才能排出加热器。心泵抽吸才能排出加热器。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备3.真空泵l真空泵为蒸发系
42、统提供所需的真空度。真空泵为蒸发系统提供所需的真空度。l通通常常采采用用的的真真空空泵泵形形式式有有复复往往式式真真空空泵泵、水水环环式式真真空空泵泵、蒸汽喷射泵和水力喷射泵等。蒸汽喷射泵和水力喷射泵等。l除除了了水水力力喷喷射射泵泵以以外外，其其它它形形式式的的真真空空泵泵一一般般接接在在冷冷凝凝器器后面。后面。l真真空空泵泵的的另另一一个个作作用用是是排排除除系系统统中中产产生生的的不不凝凝性性气气体体。系系统统的的不不凝凝性性气气体体主主要要来来自自二二次次蒸蒸汽汽，直直接接式式冷冷凝凝器器用用的的冷冷却却水水也也夹夹带带不不凝凝性性气气体体。因因此此，除除了了与与冷冷凝凝器器相相连连接
43、接以以外外，真空泵还与再利用二次蒸汽作加热剂的加热器相连。真空泵还与再利用二次蒸汽作加热剂的加热器相连。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（三）冷凝器l作作用用:对对系系统统产产生生的的二二次次蒸蒸汽汽冷冷凝凝，同同时时使使其其中中的的不不凝凝结结气气体体分分离离，以以减减轻轻后后面面真真空空系系统统的的负负荷荷，维维持持系系统统所所要要求求的真空度。的真空度。l冷冷凝凝器器一一般般以以水水为为冷冷却却介介质质，对对于于以以水水为为溶溶剂剂的的料料液液，真真空空蒸蒸发发系系统统中中多多采采用用直直接接式式（混混合合式式）冷冷凝凝器器。而而对对于于需需要要回回收收芳芳香香成成分分的的料料液液，则
44、则需需要要采采用用间间接接式式冷冷凝凝器器。对对于于含含有有机机溶溶剂剂的的料料液液（如如乙乙醇醇提提取取液液），为为了了回回收收有有机机溶溶剂剂，也需要采用间接式冷凝器。也需要采用间接式冷凝器。l无无论论是是间间接接式式还还是是直直接接式式冷冷凝凝器器，均均有有不不凝凝性性气气体体排排出出口口与真空泵相连。与真空泵相连。l在在真真空空度度要要求求不不高高的的蒸蒸发发系系统统中中，可可用用水水力力喷喷射射泵泵来来对对二二次蒸汽进行冷凝，同时将系统的不凝性气体抽走。次蒸汽进行冷凝，同时将系统的不凝性气体抽走。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备（四）间接式换热器l间间接接式式热热交交换换器器对对稀
45、稀料料液液进进行行杀杀菌菌或或预预热热，这这种种热热交换器可由生蒸汽也可以用二次蒸汽加热。交换器可由生蒸汽也可以用二次蒸汽加热。l这这些些换换热热器器可可以以为为单单程程列列管管式式换换热热器器，单单独独用用生生蒸蒸汽加热；汽加热；l或或与与蒸蒸发发器器的的列列管管式式换换热热器器并并联联，用用相相同同的的负负压压蒸蒸汽进行加热；汽进行加热；l还可以盘管状结构通过蒸发器列管式加热器的壳体。还可以盘管状结构通过蒸发器列管式加热器的壳体。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章
46、浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备三、典型真空浓缩系统1.1.单效降膜式真空浓缩系统单效降膜式真空浓缩系统2.2.顺流式双效真空降膜浓缩设备顺流式双效真空降膜浓缩设备3.3.混流式三效降膜真空浓缩设备混流式三效降膜真空浓缩设备4.4.混流式四效降膜真空浓缩设备混流式四效降膜真空浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备1.单效降膜式真空浓缩系统l系统构成：以图8.11所示的德国 WIEGDN单效降膜式真空浓缩设备为例。该系统适用于牛乳的浓缩。它具有能量消耗少、操作稳定、清洗方便等特点。l系统特点l工作过程食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l系统特点主主
47、要要由由降降膜膜式式蒸蒸发发器器、蒸蒸汽汽喷喷射射器器（热热泵泵）、料料液液泵泵（离离心心泵泵和和螺螺杆杆泵）、水泵、真空泵及贮液筒等组成。泵）、水泵、真空泵及贮液筒等组成。降降膜膜式式蒸蒸发发器器所所有有加加热热管管束束使使用用同同一一加加热热蒸蒸汽汽，但但管管束束内内部部分分隔隔为为加加热热面面积积大大小小不不同同的的两两部部分分，同同时时冷冷凝凝器器设设置置于于加加热热器器外外侧侧的的夹夹套套内内，结构紧凑。结构紧凑。系系统统中中的的热热泵泵用用来来将将部部分分二二次次蒸蒸汽汽压压缩缩后后作作为为加加热热蒸蒸汽汽使使用用；同同时时，通通过过在在进进料料缸缸内内引引入入冷冷凝凝水水管管道道
48、及及在在分分离离室室内内设设置置夹夹套套预预热热装装置置，对对原原料料进进行行预预热热，回回收收了了冷冷凝凝水水和和二二次次蒸蒸汽汽的的残残留留热热量量，提提高高了了能能量量利利用效率。用效率。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l工作过程原原料料牛牛乳乳从从贮贮料料筒筒经经流流量量计计进进入入分分离离器器，利利用用二二次次蒸蒸汽汽间间接接加加热热，蒸蒸发发部部分分水水分分；然然后后由由料料液液泵泵送送至至加加热热器器第第一一部部分分加加热热管管束束顶顶部部，经经分分布布器器使使其其均均匀匀地地流流入入各各加加热热管管内内，呈呈膜膜状状向向下下流流动动，同同时时受受热热蒸蒸发发；经经第第一一部部
49、分分加加热热管管束束蒸蒸发发浓浓缩缩后后的的牛牛乳乳，由由料料液液泵泵送送入入第第二二部部分分加加热热管管束束进进一一步步加加热热蒸蒸发发，达达到到浓浓度度后后的的浓浓缩缩牛牛乳乳由由螺螺杆泵送出。杆泵送出。经经分分离离器器排排出出的的二二次次蒸蒸汽汽，一一部部分分由由蒸蒸汽汽喷喷射射器器增增压压后后送送入入加加热热器器作作为为加加热热蒸蒸汽汽使使用用，另另一一部部分分进进入入位位于于加加热热室室外外侧侧夹夹套套内内的的冷冷凝凝器器，在在冷冷却却水水盘盘管管作作用用下下冷冷凝凝成成水水，并并与与加加热热器器内内的的冷冷凝凝水水汇汇合在一起，由冷凝水泵送出。合在一起，由冷凝水泵送出。节流孔板节流
50、孔板a a、b b、c c、d d用于流量控制所需的在线流量检测。用于流量控制所需的在线流量检测。食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备2.顺流式双效真空降膜浓缩设备 l结构组成结构组成l工作过程工作过程l适用性及特点适用性及特点食品工厂机械与设备第八章 浓缩设备l结构组成某某顺顺流流式式双双效效真真空空浓浓缩缩设设备备流流程程如如图图8.8.1212所所示示 ，它它主主要要由由一一、二二效效蒸蒸发发器器、热热泵泵、杀杀菌菌器器、水水力力喷喷射器、预热器、液料泵等构成。射器、预热器、液料泵等构成。一一、二二效效蒸蒸发发器器结结构构相相同同，内内部部除除蒸蒸发发管管束束外外，还还设有预热盘管。设有预