真空浓缩设备

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1、第八章第八章 真空浓缩设备真空浓缩设备一、蒸发器的分类、结构和特点一、蒸发器的分类、结构和特点二、真空浓缩的附属装置二、真空浓缩的附属装置三、单效真空浓缩设备三、单效真空浓缩设备四、多效真空浓缩设备四、多效真空浓缩设备五、芳香物质的回收设备五、芳香物质的回收设备六、蒸发设备选型六、蒸发设备选型七、蒸发设备的操作与检修七、蒸发设备的操作与检修主要内容：主要内容：真空浓缩设备概述浓缩：浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作。从溶液中除去部分溶剂的单元操作。 一般食品中溶剂为水，如果汁，牛奶等，故食品工业一般食品中溶剂为水，如果汁，牛奶等，故食品工业中的浓缩通常指蒸发。中的浓缩通常指蒸发。真空浓缩：真

2、空浓缩：在负压下，以较低温度浓缩。在负压下，以较低温度浓缩。 特点：特点： (1) (1) 料液沸点低，浓缩速度快。料液沸点低，浓缩速度快。 (2) (2) 能用低压蒸汽为热源。能用低压蒸汽为热源。 (3) (3) 利于保持食品营养成分。利于保持食品营养成分。 (4) (4) 能耗小。能耗小。 (5) (5) 真空系统投资大，功耗大。真空系统投资大，功耗大。 (6) (6) 沸点降低，蒸发潜热增大。沸点降低，蒸发潜热增大。第一节第一节 蒸发器的分类、结构和特点蒸发器的分类、结构和特点一、分类一、分类(一一)按二次蒸汽利用次数分：按二次蒸汽利用次数分：1、单效浓缩装置。、单效浓缩装置。2、多效浓

3、缩装置。、多效浓缩装置。3、带有热泵的浓缩装置。、带有热泵的浓缩装置。(二二)按料液流程分按料液流程分：1、循环式：自然与强制循环。、循环式：自然与强制循环。2、单程式：、单程式： (三三)按加热器结构分按加热器结构分：1、盘管式浓缩器。、盘管式浓缩器。2、中央循环管式浓缩器。、中央循环管式浓缩器。3、升膜式浓缩器。、升膜式浓缩器。4、降膜式浓缩器。、降膜式浓缩器。5、片式浓缩器。、片式浓缩器。6、刮板式浓缩器。、刮板式浓缩器。7、外加热式浓缩器。、外加热式浓缩器。一、夹套式蒸发器一、夹套式蒸发器中小型浓缩设备。中小型浓缩设备。由由圆圆筒筒形形夹夹套套壳壳体体、搅搅拌器、除沫器等组成。拌器、除

4、沫器等组成。适适于于果果酱酱、蜜蜜饯饯、糖糖浆浆、乳乳品品、豆豆浆浆晶晶、食食用用胶胶等高粘度料液的浓缩。等高粘度料液的浓缩。主要技术参数主要技术参数蒸发量蒸发量 300300L Lh h，蒸汽耗用量蒸汽耗用量 340340kgkgh h，蒸汽压力蒸汽压力196196kPakPa，真空度真空度 82829 988.088.0kPakPa。二、盘管式蒸发器亦亦称称盘盘管管式式浓浓缩缩锅锅，由由上上下下锅锅体体、加加热热盘盘管管、汽汽液液分分离离器器等等组组成。成。料料液液分分批批浓浓缩缩。二二次次蒸蒸汽汽由由上上部部排排入入汽汽液液分分离离室室，成成品品由由锅锅底底卸出。卸出。二二次次蒸蒸汽汽进

5、进入入分分离离室室，在在离离心心力力作作用用下下，使使夹夹带带的的液液滴滴与与不不凝凝气气体体分分离离，气气体体排排出出，被被分分离离后后的的料料液液回回流流再进行蒸发。再进行蒸发。单元操作：蒸发盘管式真空浓缩机盘管式真空浓缩机组成:蒸发器、加热盘管 分离器、仪表箱 水力分离器特点：体积小、成本低 操作维修方便型号：1000型 700型 300 型蒸发量：3001000kg/h加热面积：310 m2三、标准式蒸发器中央循环管式浓缩锅。中央循环管式浓缩锅。加加热热室室中中中中央央循循环环管管的的截截面面一一般般为为加加热热管管束束总总面面积积的的4040以上。以上。料料液液由由于于受受热热程程度

6、度不不同同，产产生生重重度度差差，从从边边上上上上升升、中中间间下下降降，在在分分离离室室进进行行汽汽液液分离。分离。二二次次蒸蒸汽汽由由顶顶部部排排出出。料料液液经经中中央央循循环环管管下下降降，再再进进入入加加热热管管束束，形形成成自自然然循循环环。浓缩后的制品由底部卸出。浓缩后的制品由底部卸出。该该类类蒸蒸发发器器在在国国内内糖糖厂厂应应用用较多。较多。四、强制循环式蒸发器四、强制循环式蒸发器主主要要由由列列管管式式加加热热器器、分分离离室室和和料料液液循循环环泵泵组组成。成。料料液液强强制制循循环环，在在加加热热器器出出口口减减压压、沸沸腾腾，分分离室内进行汽液分离；离室内进行汽液分离

7、；该蒸发器为分批作业该蒸发器为分批作业优优点点为为流流速速大大，达达3-3-4m/s4m/s，传传热热系系数数较较高高，可可防防止止料料液液结结垢垢；当当加加热热蒸蒸汽汽与与料料液液之之间间的的温温差差较较小小时时（3-53-5），仍仍可可进进行行操操作作。不不足足是是动动力消耗大力消耗大单元操作：蒸发外循环连续式真空浓缩机生产能力：1000 kg/h五、升膜式蒸发器五、升膜式蒸发器由由加加热热室室、分分离离室室和和循循环环管管等等组成。组成。料料液液在在加加热热管管中中部部沸沸腾腾汽汽化化。在在上上部部产产生生二二次次蒸蒸汽汽，流流速速可可达达100l60/s100l60/s。料料液液沿沿管

8、管内内壁壁成膜状上升，并不断蒸发。成膜状上升，并不断蒸发。有循环型、非循环型有循环型、非循环型优优点点：占占地地少少，传传热热效效率率较较高高，料料液液受受热热时时间间短短，在在加加热热管管内内停留停留1020s1020s。适适于于浓浓缩缩热热敏敏、易易起起泡泡和和粘粘度度低低的的液液料料。缺缺点点是是一一次次浓浓缩缩比比低，进料量需严格控制。低，进料量需严格控制。六、降膜式蒸发器利利用用重重力力作作用用成成膜膜，能能蒸蒸发发粘粘度度较较大大的的料料液液，且且受受热热时时间间短短，适适于热敏性强的物料；于热敏性强的物料；料料液液的的沸沸点点均均匀匀，有有效效温温差差较较大大，传热效果好，节约蒸

9、汽。传热效果好，节约蒸汽。蒸蒸发发管管较较长长，沸沸腾腾泡泡沫沫易易受受热热破破裂裂，因因此此适适于于蒸蒸发发易易生生泡泡沫沫的的物物料；料；清洗方便；清洗方便；适适于于浓浓度度较较大大，不不易易结结晶晶、结结垢垢的物料。的物料。目目前前这这类类设设备备在在乳乳品品、果果汁汁等等食食品品工业中应用最广。工业中应用最广。特点：特点：七、刮板式蒸发器有立式、卧式两类。有立式、卧式两类。加加热热时时间间为为2 23S3S。加加热热区区域域可可分分成成几几段段，采用不同压力的蒸汽采用不同压力的蒸汽特特点点：传传热热系系数数高高，适适于于高高粘粘度度（最最高高达达100Pa.s100Pa.s）的的料料液

10、液或或含有悬浮颗粒的料液。含有悬浮颗粒的料液。直径：直径：300300500500mmmm最小间隙：最小间隙：1 1.5.5士士0.3mm0.3mm转速：转速：300300 800rpm 800rpm。 多功能刮板浓缩罐立式刮板式浓缩器八、板式蒸发器八、板式蒸发器优点：蒸发时间很短，优点：蒸发时间很短，2s2s左右，液流分布均匀，不易结垢。左右，液流分布均匀，不易结垢。传热系数高，可达传热系数高，可达10.4510.4516.72MJ/ M16.72MJ/ M2 2hh。可处理高粘可处理高粘度的料液，结构紧凑，拆卸清洗方便度的料液，结构紧凑，拆卸清洗方便可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖汁，低盐酱油

11、等多种食品的可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖汁，低盐酱油等多种食品的浓缩。浓缩。板式浓缩装置板式浓缩装置板式四效蒸发器1效2效3效4效第四效蒸发器第五章 传 热食品工程原理九、离心式蒸发器特特点点：结结构构紧紧凑凑，传传热热效效率率高高，蒸蒸发发强强度度高高料料液液停停留留时时间间极极短短，约约1s1s，制制品品品品质质优优良良，能能较较好好保保持持原原有有色色、香香、昧和营养成分。昧和营养成分。适适于于热热敏敏性性物物料料，是是一一种种新新型型、高高效效的的浓浓缩设备。缩设备。但但对对粘粘度度大大、易易结结晶晶的的料料液液不不适适用用，其其结结构较复杂，造价高。构较复杂，造价高。单元操作：蒸发原

12、料液完成液加热蒸汽冷凝水二次蒸汽第二节第二节 真空浓缩设备的附属装置真空浓缩设备的附属装置 主要附属装置：捕集主要附属装置：捕集器、冷凝器、蒸汽喷射器器、冷凝器、蒸汽喷射器和真空装置等。和真空装置等。一、捕集器一、捕集器（一）惯性捕集器：（一）惯性捕集器：在二次在二次蒸汽流的通道上设置挡板，蒸汽流的通道上设置挡板，一般其直径比二次热汽入一般其直径比二次热汽入口直径大口直径大2.52.53 3倍。倍。（二二）离离心心型型捕捕集集器器：利利用用离心力分离。离心力分离。 在在蒸蒸汽汽流流速速较较大大时时，分分离离效效果果较较好好， 但但阻阻力力亦亦较较大。大。二、冷凝器功能：将二次蒸汽冷凝，对不凝气

13、体分离，减轻真空系统功能：将二次蒸汽冷凝，对不凝气体分离，减轻真空系统负荷。负荷。（一）间接式冷凝器（一）间接式冷凝器 二次蒸汽与冷却水间接传热，有列管式、板式、螺二次蒸汽与冷却水间接传热，有列管式、板式、螺旋板式和淋水管式。旋板式和淋水管式。 特点：冷凝液可回收利用，但传热效率低，故用作冷特点：冷凝液可回收利用，但传热效率低，故用作冷凝的较少。凝的较少。（二）直接式冷凝器（二）直接式冷凝器 （混合式）（混合式） 分为逆流式和喷射式。分为逆流式和喷射式。 二次蒸汽与冷却水直接接触而冷凝。二次蒸汽与冷却水直接接触而冷凝。1 1逆流式冷凝器逆流式冷凝器2、喷射式冷凝器、喷射式冷凝器安装要求：安装要

14、求：水泵至喷射器冷却水入水泵至喷射器冷却水入口的管路，尽量减少管件口的管路，尽量减少管件和弯头，减小阻力损失；和弯头，减小阻力损失；排水管要求垂直，如必排水管要求垂直，如必须曲折时，折角不大于须曲折时，折角不大于45, 45, 转折不多于两次；转折不多于两次；各接口要求严密，避免各接口要求严密，避免泄漏；泄漏；连接扩散管出口的尾管连接扩散管出口的尾管长度，一般在长度，一般在2m2m以上，且以上，且不伸入循环水池之水中。不伸入循环水池之水中。三、真空装置(一) 作用：抽出不凝结气体，保证系统的真空度，降低浓缩锅内压力，使料液在低温下沸腾。 不凝气体来源：不凝气体来源：溶解于冷却水中的空气。溶解于

15、冷却水中的空气。料液中分解的气体。料液中分解的气体。设备泄漏。设备泄漏。(二) 常用真空装置 1、蒸汽喷射器 2、往复式真空泵 3 3、水环式真空泵、水环式真空泵蒸汽喷射器蒸汽喷射器蒸汽喷射泵的优点是抽气量大，真空度高，安装运行和维修蒸汽喷射泵的优点是抽气量大，真空度高，安装运行和维修简便，价廉，占地面积小。其缺点是要求蒸汽压力较高，蒸简便，价廉，占地面积小。其缺点是要求蒸汽压力较高，蒸汽量稳定，需要较长时间运转，才能达所需真空度。排出的汽量稳定，需要较长时间运转，才能达所需真空度。排出的气体还有微小压强。气体还有微小压强。四、真空泵四、真空泵（一）往复式真空泵（二）水环式真空泵（二）水环式真

16、空泵（水环泵）这类泵结构简单。易于制造，操作可靠，转速较高，可与电机直联，内部不需润滑，可使排出气体免受污染，排气量较均匀，工作平稳可靠。但因高速运转，水的冲击使叶轮与轮壳磨损，造成真空度下降，需经常更换零件。效率较低，为 3050。真空度较低，为2.04.0kPa。水环真空泵工作原理第三节第三节 单效真空浓缩设备单效真空浓缩设备（一）单效降膜式真空浓缩设备（一）单效降膜式真空浓缩设备 以德国以德国WINGGANDWINGGAND公司引进的公司引进的单效降膜式真空浓缩系统单效降膜式真空浓缩系统为例为例 主要由加热室、分离室、热压泵（蒸汽喷射器主要由加热室、分离室、热压泵（蒸汽喷射器) )、物料

17、、物料泵、冷凝水泵、水环式真空泵、螺杆泵及贮料桶等组成。泵、冷凝水泵、水环式真空泵、螺杆泵及贮料桶等组成。适用于牛乳浓缩。适用于牛乳浓缩。 主要技术参数：主要技术参数： 水分蒸发量：水分蒸发量：800kg/h 800kg/h ； 进料量：进料量：1210kg1210kgh h（进料总乳固体含量进料总乳固体含量 25.6525.65);); 生产率：生产率：410kg410kgh h（出料总乳固体含量出料总乳固体含量7474);); 蒸汽耗量：蒸汽耗量：465465（kgkgh h）（）（蒸汽表压蒸汽表压 800KPa);800KPa); 耗水量：水压耗水量：水压300kPa300kPa（表压表

18、压),2215m3/h),2215m3/h； 电机总功率：约电机总功率：约10.4kw10.4kw。 本设备的特点是能量消耗少，操作稳定，清洗方便。本设备的特点是能量消耗少，操作稳定，清洗方便。（二）单效离心式真空浓缩设备（二）单效离心式真空浓缩设备以瑞典引进的以瑞典引进的ALFA-LAVALALFA-LAVAL公司引进的单效离心公司引进的单效离心式真空浓缩设备为例：式真空浓缩设备为例：设备由双联过滤器、平衡桶、输送泵、离心蒸设备由双联过滤器、平衡桶、输送泵、离心蒸发器、真空、冷凝和清洗装置等组成。发器、真空、冷凝和清洗装置等组成。特点是产品品质优良、浓度高（一次浓缩至特点是产品品质优良、浓度

19、高（一次浓缩至8484固形物固形物),),传热效率高，清洗维护方便。传热效率高，清洗维护方便。单效离心式真空浓缩设备单效离心式真空浓缩设备多效真空浓缩操作流程（三效为例）多效真空浓缩操作流程（三效为例）第四节 多效真空浓缩设备单元操作：蒸发效效效加热蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水并流（顺流） 效蒸发流程图单元操作：蒸发效效效加热蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流 效蒸发流程图单元操作：蒸发效效效加热蒸汽料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水平流 效蒸发流程图完成液完成液单元操作：蒸发三效三效逆流真空浓缩机逆流真空浓缩机 主要用于果酱的浓缩蒸发量：12000 kg/h 1效 2

20、效 3效料液温度：72 57 42 0C加热温度：143 72 57 0C加热面积： 15 200 150 m2成品浓度：528一、顺流式双效降膜真空浓缩设备一、顺流式双效降膜真空浓缩设备（一）组成与流程（一）组成与流程（二二）用用途途和和特特点点 这这种种设设备备适适用用于于牛牛乳乳、果果汁汁等等热热敏敏性性物物料料的的浓浓缩缩，效效果果好好，质质量量高高，蒸蒸汽汽与与冷冷却却水水的的消消耗耗量量均均较较低低，并配有清洗装置，操作方便。并配有清洗装置，操作方便。( (三三) )主要技术参数主要技术参数 生产能力（水分蒸发量）为生产能力（水分蒸发量）为1200kg1200kgh h；杀菌条件为

21、杀菌条件为86869292保温保温24s24s；一效加热温度为一效加热温度为83839090； 一效蒸发温度为一效蒸发温度为70707575；二效加热温度为二效加热温度为68687474； 二效蒸发温度二效蒸发温度48485252；物料受热时间为物料受热时间为3min3min；蒸汽压力（表压）为蒸汽压力（表压）为500kPa500kPa；蒸汽消耗量为蒸汽消耗量为 620kg620kgh h；冷却水耗量为冷却水耗量为12t/h12t/h。顺流式双效降膜真空浓缩设备顺流式双效降膜真空浓缩设备单元操作：蒸发双效降膜真空浓缩机双效降膜真空浓缩机 主要用于奶、果汁的浓缩蒸发量：2400 kg/h 1效

22、2效 料液温度：73 48 0C加热温度：84 70 0C加热面积：23.6 12.2 m2成品浓度：4550二、混流式三效降膜真空浓缩设备二、混流式三效降膜真空浓缩设备（一）组成与流程（一）组成与流程 （二二）用用途途与与特特点点 这这种种设设备备适适用用于于牛牛乳乳等等热热敏敏性性液液料料的的浓浓缩缩操作，其特点如下：操作，其特点如下： (1(1）采采用用真真空空降降膜膜蒸蒸发发，液液料料受受热热时时间间短短，蒸蒸发发温温度度低低、产产品品质量好。质量好。 (2)(2)三效蒸发，配有热压泵和预热器，节省蒸汽和冷却水用量。三效蒸发，配有热压泵和预热器，节省蒸汽和冷却水用量。 (3(3）操作稳

23、定，清洗方便，符合食品卫生要求。）操作稳定，清洗方便，符合食品卫生要求。 (4(4）连续生产，处理量较大。）连续生产，处理量较大。 （三）主要技术参数（三）主要技术参数 处理鲜乳量处理鲜乳量36004000kgh；蒸发温度：第一效蒸发温度：第一效70，第二效第二效57。第三效第三效44；进进料料浓浓度度为为12（总总乳乳固固体体含含量量)；出出料料浓浓度度为为48（总总乳乳固固体体含量含量)；蒸汽消耗量为蒸汽消耗量为 800kgh；冷冷却却水水消消耗耗量量为为21t h（以以进进水水温温度度 16 ，排排水水温温度度 38 计计); 电动机总功率为电动机总功率为25kW。第五节第五节 芳香物质

24、的回收设备芳香物质的回收设备一、工作原理一、工作原理 提取原果汁的芳香物质是利用其在蒸发中易挥发的性质，在蒸发冷凝器中完成的。该装置主要由两组板式换热器组成。工作时原果汁先送人下板组的通道中，被相隔通道内的蒸汽加热蒸发，提香后的浓缩液与含芳香物的水蒸汽由下板组上部流出，利用挡板改变方向，使其流向下方，汽液进行分离，然后浓缩液由壳体底部排出；含芳香物的水蒸汽上升导人上板组的通道中，被相隔通道内的冷却水降温冷凝，形成芳香物水溶液，从上板组的底部排出，而冷却水由上板组的上部排出。芳香物水溶液，经两次蒸发冷凝，才能制成较纯的芳香液。二、组成和流程 图822所示为PAR22PARO1型芳香物质回收设备流

25、程图。由三级板式蒸发冷凝器、预热器、两个螺旋管冷凝器、计量器和各种泵、阀构成。 第六节第六节 选选 型型一、选型要求和应考虑的因素一、选型要求和应考虑的因素 （一一）料料液液的的性性质质 包括成分组成、粘滞性、热敏性、发泡性、腐蚀性，是否含有固体、悬浮物、是否易结晶、结垢等。 （二二）工工艺艺要要求求 包括处理量、蒸发量二料液和浓缩液的进出口的浓度和温度、连续作业和间歇作业等。 （三三）产产品品质质量量要要求求 符合卫生标准。色、香、味和营养成分等。 （四四）当当地地资资源源条条件件 包括热源、气象、水质、水量和原料供给情况等。 （五五）经经济济性性和和操操作作要要求求 包括厂房占地面积和高度

26、、设备投资限额和传热效果、热能利用、操作和维修是否方便等。二、选型原则二、选型原则 （一）物料的粘度（一）物料的粘度 料液的原有粘度及蒸发过程中粘度不断增大，使物料流速降低，传热系数减少，生产能力下降，对这种物料，宜选强制循环型、刮板式或降膜式蒸发器。 （二二）热热敏敏性性 对热敏性强的物料，浓缩时要求受热时间短、温度低，否则易引起分解或变质；一般宜选液料在器内停留时间短，真空度较高的薄膜蒸发器，如片式、离心式的蒸发设备。若允许料液在较低温下，较长时间受热，或液料浓度较低，浓缩比不高时，可用盘管式真空蒸发器。 （三三）结结垢垢性性 结垢是液料在浓缩过程中因粘度增大、悬浮的微粒积沉、局部焦化过热

27、等因素所造成。结垢后，增加热阻，降低传热系数，甚至使作业无法运行。故宜选刮板式或强制循环型蒸发器。 （四四）结结晶晶性性 若浓缩过程中有晶体析出，易沉积于传热面上，影响传热效果，宜选带搅拌的或强制循环型蒸发器。刮板式蒸发器亦适用。 二、选型原则二、选型原则（五五）发发泡泡性性 有些液料在浓缩时产生大量汽泡，会污染附属装置，还造成液料的损失，故应考虑消除汽泡；一般采用升膜式、强制循环式蒸发器，因其液料的流速大，具有破泡作用。此外标准式蒸发器装有较大的汽液分离室，亦可使用。对发泡严重的物料，可采用加人适当的消泡剂（黄油、植物油等）的方法。 （六六）腐腐蚀蚀性性 液料的酸度高时，在蒸发中易对设备的金

28、属部件产生腐蚀，宜用防腐蚀且导热性良好的蒸发器。 （七七）蒸蒸发发量量 蒸发器生产能力的大小取决于传热速率，一般传热面积小时，宜选用搅拌式浓缩锅、单效膜式等蒸发器。传热面积大时，为减少蒸汽耗量，宜选用多效、膜式、离心式等蒸发设备。 （八八）经经济济性性 浓缩设备的热能消耗较大，节能是选型的重要因素。从提高热能的经济性考虑，宜选用带蒸汽喷射器或多效蒸发器。（五）常见故障与产生原因（五）常见故障与产生原因 1真空度低、蒸发温度高 原因是螺旋接头松弛，垫圈等密封件损坏；或冷却水不足，排水温度过高；或热压泵的工作蒸汽高；或真空系统有故障。 2蒸发管、杀菌管结垢 原因是原料乳酸高；或进料量少；或中途停车断料；或物料分配孔堵塞；或加热温度高；或清洗不彻底。 3出料不连续或不出料 原因是泵盖、泵的进料管路漏气。 4出料浓度低 原因是进料量大；或热压泵工作蒸汽压力低，或物料泵的密封件损坏；或蒸发管内结垢。三、真空浓缩设备的检修要点三、真空浓缩设备的检修要点 为了保养好设备，保证正常安全运转，停车后就必须立即进行清洗，及时盖封，避免尘土污染。浓缩设备上密封处的衬胶、垫圈等容易老化及脱落，使阀门漏泄，仪表失灵等，故必须经常检修，及时更换。有关设备的其他易损零件，亦应备件，以备更换。检修后，应进行压力、真空度等测试