葡萄酒工程学06浓缩

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1、第6章 浓 缩, 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的操作，是均相混合物中溶质和溶剂的部分分离过程。 浓缩的目的是提高溶液中溶质的含量，即提高溶液的浓度。 在葡萄酒生产中多用于浓缩葡萄汁的制取。工业上常用的浓缩操作有蒸发浓缩和冷冻浓缩。, 1 蒸发浓缩,一、蒸发浓缩原理 蒸发是将溶液加热至沸腾，使部分溶剂汽化并移除，以提高溶液浓度的操作。也是溶液中挥发性溶剂和不挥发性溶质间的分离过程。 用来实现蒸发操作的设备称为蒸发器，主要是采用饱和水蒸汽加热。 蒸发操作中溶液汽化所产生的蒸汽叫二次蒸汽，以区别于加热蒸汽。二次蒸汽应不断地用冷凝的方法加以移除，否则蒸汽和溶液渐趋平衡，致使操作无法进行。,二、蒸发浓缩操

2、作的方式,单效蒸发：产生的二次蒸汽直接被冷凝而不再利用； 多效蒸发：二次蒸汽被引入另一蒸发器作为热源利用的多个蒸发器串联的蒸发操作。 蒸发是在常压下进行称为常压蒸发。,蒸发在低于大气压力下进行称真空蒸发。 真空蒸发是工业中应用最广的一种蒸发操作，主要优点是：低压下使溶液的沸点降低，溶液可在较低温度下沸腾，使溶剂蒸发。在传热量一定情况下节约传热面积，防止热敏性溶液在高温下的分解或变质。 如葡萄汁采用真空蒸发浓缩，对果汁风味影响很小，比常压蒸发风味好得多，浓缩的葡萄汁含糖量可达60-80%。,三、蒸发浓缩操作流程,1.加热室；2.蒸发室；3.混合冷凝器4.分离器；5.缓冲罐；6.真空泵。,单效真空

3、蒸发流程,加热蒸汽进入蒸发器的加热室1后，在加热室的管间冷凝，放出的热量通过管壁传给了管内溶液，冷凝水从下部排出；被蒸发浓缩后的完成液由蒸发器的底部排出；蒸发时产生的二次蒸汽至冷凝器3与冷却水相混合而被冷却，冷却液从冷凝器底部排出；溶液中的不溶性气体经分离器4和缓冲罐5再由真空泵6抽出排往大气。, 2 冷冻浓缩,冷冻浓缩是利用冰和水溶液之间的固液相平衡原理来实现浓缩的操作方法。当溶液中所含溶质的浓度低于最低共溶浓度时，冷却的结果使溶剂结成晶体(冰晶)析出，使溶质浓度提高。,图示为蔗糖水溶液的固液相平衡图。平衡图中纵坐标t表示温度，横坐标x表示蔗糖的百分比浓度。AE是冰点曲线，也即冰和溶液的平衡

4、线，其中A点为纯水(溶液浓度X=0)的冰点；EB是溶解度曲线，即固体溶质和溶液的平衡线；E点是最低共溶点，即固体溶质和溶液的平衡点，代表了冰和固体溶质共同熔化的最低温度，称最低共熔点。,蔗糖水溶液固液平衡图,冷冻浓缩的基本原理: 冷冻浓缩是在溶液浓度低于最低共熔点浓度下进行的。如浓度为X1、温度为t1的溶液对应的冰点为t1，当温度为t1时就有冰晶出现。当温度继续下降至t2时，就会有部分冰晶产生，溶液浓度可增加到X2。温度继续下降，冰晶不断增加，浓度也不断提高. 当温度降至最低共熔点温度以下时，整个溶液全被冷冻成冰晶，达不到分离的目的。,冷冻浓缩需分两个步骤进行： 通过冷冻使溶液中的水分部分结晶析出 通过过滤使冰晶与溶液分离。 冷冻浓缩可以防止溶液中的香气损失，特别适用于热敏性强的溶液。但成本较高，有溶质损失。,