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1、第十二章第十二章 浓缩设备浓缩设备第一节第一节 浓缩的根本原理及设备分类浓缩的根本原理及设备分类一、食品浓缩原理与特点一、食品浓缩原理与特点 蒸发浓缩是食品工厂中运用最广泛的蒸发浓缩是食品工厂中运用最广泛的浓缩方法。采用浓缩设备把物料加热，使浓缩方法。采用浓缩设备把物料加热，使物料的易挥发部分水分在其沸点温度时不物料的易挥发部分水分在其沸点温度时不断地由液态变为气态，并将气化时所产生断地由液态变为气态，并将气化时所产生的二次蒸汽不断排除，从而使制品的浓度的二次蒸汽不断排除，从而使制品的浓度不断提高，直至到达浓度要求。同时，其不断提高，直至到达浓度要求。同时，其他浓缩方法如冷冻浓缩、离心浓缩、超
2、滤他浓缩方法如冷冻浓缩、离心浓缩、超滤浓缩等也逐渐在食品工厂运用。浓缩等也逐渐在食品工厂运用。第二节第二节 单效浓缩设备单效浓缩设备一、单效升膜式浓缩设备一、单效升膜式浓缩设备 膜式浓缩设备是使料液在管壁或器壁上膜式浓缩设备是使料液在管壁或器壁上分散成液膜的方式流动，从而使蒸发面积分散成液膜的方式流动，从而使蒸发面积大大添加，提高蒸发浓缩效率。大大添加，提高蒸发浓缩效率。 升膜式蒸发器升膜式蒸发器1-蒸汽进口蒸汽进口 2-加热管加热管 3-料液进口料液进口 4-冷凝水出口冷凝水出口5-下导管下导管 6-浓缩液出口浓缩液出口 7-分别管分别管 8-二次蒸汽出口二次蒸汽出口 任务原理任务原理1.最
3、底部：管内完全充溢料液，热量主要依托对流传送。最底部：管内完全充溢料液，热量主要依托对流传送。2.中间部：开场产生蒸汽泡，使料液产生上升力。中间部：开场产生蒸汽泡，使料液产生上升力。3.最高部：由于膨胀的二次蒸发而产生强的上升力，料最高部：由于膨胀的二次蒸发而产生强的上升力，料液呈薄膜状在管内上行，在管顶部呈喷雾状，以较液呈薄膜状在管内上行，在管顶部呈喷雾状，以较高速度进入汽液分别器，在离心力作用下与二次蒸高速度进入汽液分别器，在离心力作用下与二次蒸汽分别，二次蒸汽从分别器顶部排出。汽分别，二次蒸汽从分别器顶部排出。二、单效降膜式浓缩设备二、单效降膜式浓缩设备1-料液入口料液入口 2-蒸发室蒸
4、发室 3-分别室分别室 4-二次蒸汽二次蒸汽 5-浓缩液浓缩液 6-冷却水冷却水7-蒸汽入口蒸汽入口 一任务过程一任务过程 料液自蒸发器顶部参与，在顶部有料液分布器，使料液均匀地分布在每根加热管中。二次蒸汽与浓缩液普通并流而下，料液沿管内壁下流时因受二次蒸汽的作用使之呈膜状。由于加热蒸汽与料液的温差较大，所以传热效果好。汽液进入蒸发室后进展分别，二次蒸汽由顶部排出，浓缩液那么由底部抽出。 二料液分布器的作用原理二料液分布器的作用原理 1 利用导流管(板)使料液均布； 2 利用筛板或喷嘴使料液均布； 3 利用旋液喷头。 三单效降膜式浓缩设备的特点三单效降膜式浓缩设备的特点1.物料的受热时间仅物料
5、的受热时间仅2min左右，故适宜于热敏性物料的浓左右，故适宜于热敏性物料的浓缩；缩；2.传热系数高，并可防止泡沫的构成，受热均匀；传热系数高，并可防止泡沫的构成，受热均匀；3.采用热泵，热能经济，冷却水耗费量减少，但生蒸汽的采用热泵，热能经济，冷却水耗费量减少，但生蒸汽的稳定压力需求较高；稳定压力需求较高；4.每根加热管上端进口处，虽安有分配器，但由于液位的每根加热管上端进口处，虽安有分配器，但由于液位的变化，影响薄膜的构成及厚度的变化，甚至会使加热管变化，影响薄膜的构成及厚度的变化，甚至会使加热管内外表暴露而结焦；内外表暴露而结焦；5.利用二次蒸汽作为热源，由于其夹带微量的料液液滴，利用二次
6、蒸汽作为热源，由于其夹带微量的料液液滴，加热管外外表易生成污垢，影响传热；加热管外外表易生成污垢，影响传热；6.加热管长度较长，假设结焦后清洗极为困难，不适宜于加热管长度较长，假设结焦后清洗极为困难，不适宜于高浓度或黏稠性物料的浓缩；高浓度或黏稠性物料的浓缩；7.消费过程中，不能随意中断消费，否那么易结垢或结焦。消费过程中，不能随意中断消费，否那么易结垢或结焦。第三节第三节 多效浓缩设备多效浓缩设备一、多效蒸发的效数一、多效蒸发的效数 1.实践耗汽量大于实际值。实践耗汽量大于实际值。 2.设备费用添加，多效蒸发虽可节约蒸汽，但设备费用添加，多效蒸发虽可节约蒸汽，但蒸发设备及其附属设备的费用却随
7、着效数的添加蒸发设备及其附属设备的费用却随着效数的添加而成倍的添加，当添加至不能弥补所节约的燃料而成倍的添加，当添加至不能弥补所节约的燃料费用时，效数就到达了极限。费用时，效数就到达了极限。 3.蒸发器有效传热温差有极限，随着效数不断蒸发器有效传热温差有极限，随着效数不断添加，每效分配到的有效温差逐渐减小。添加，每效分配到的有效温差逐渐减小。二、多效蒸发的任务原理二、多效蒸发的任务原理 消费中往往为了降低蒸汽的耗费量，充分利用二次蒸汽的热量来完成单效蒸兴隆不到浓缩目的，而采用多效蒸发。实施多效蒸发的条件是各效蒸发器中的加热蒸汽的温度或压强要高于该效蒸发器中的二次蒸汽的温度和压力，也就是说，两者
8、有温度差存在，才干使引入的加热蒸汽起加热作用。三、多效真空浓缩的流程三、多效真空浓缩的流程 由几个蒸发器相衔接，以生蒸汽加热的蒸发器为第一效，利用第一效产生的二次蒸汽加热的蒸发器为第二效，依此类推，这种装有多个蒸发器及附属安装的，称为多效真空浓缩设备。 一顺流一顺流一顺流一顺流 优点：溶液在各效间的流动不需求用泵优点：溶液在各效间的流动不需求用泵来保送；其次，由于前一效溶液的沸点比后来保送；其次，由于前一效溶液的沸点比后一效高，因此当前一效料液进入后一效时，一效高，因此当前一效料液进入后一效时，便呈过热状念而立刻蒸发，产生更多的二次便呈过热状念而立刻蒸发，产生更多的二次蒸汽，添加了蒸发器的蒸发
9、量。蒸汽，添加了蒸发器的蒸发量。 缺陷：料液的浓度依效序递增，而加热缺陷：料液的浓度依效序递增，而加热蒸汽的温度依效序递减，故当溶液黏度添加蒸汽的温度依效序递减，故当溶液黏度添加较大时，使传热总系数减小，而影响蒸发器较大时，使传热总系数减小，而影响蒸发器的传热速率，给未效蒸发添加了困难，但它的传热速率，给未效蒸发添加了困难，但它对浓缩热敏性食品有利。对浓缩热敏性食品有利。二逆流二逆流二逆流二逆流 料液由最后一效进入，依次用泵送入前效，最后料液由最后一效进入，依次用泵送入前效，最后的浓缩液由第一效放出。而蒸汽仍为由第一效依次至的浓缩液由第一效放出。而蒸汽仍为由第一效依次至未效。未效。 优点：溶液
10、浓度升高时，溶液的温度也增高，因优点：溶液浓度升高时，溶液的温度也增高，因此各效黏度相差不大，可提高传热系数，改善循环条此各效黏度相差不大，可提高传热系数，改善循环条件。但须留意高温加热面上浓溶液的部分过热有引起件。但须留意高温加热面上浓溶液的部分过热有引起结焦和营养物质破坏的危险。结焦和营养物质破坏的危险。 缺陷：效间料液流动是用泵，使能量耗费增大。缺陷：效间料液流动是用泵，使能量耗费增大。 三平流三平流三平流三平流 平流的流程是各效都参与料液和放出浓平流的流程是各效都参与料液和放出浓缩液，蒸汽的流向仍由第一效至末效依次缩液，蒸汽的流向仍由第一效至末效依次流动。流动。 此法只用于在蒸发操作进
11、展的同时有晶此法只用于在蒸发操作进展的同时有晶体析出的场所，例如食盐溶液的浓缩。这体析出的场所，例如食盐溶液的浓缩。这种方法对结晶操作较易控制，并省掉了黏种方法对结晶操作较易控制，并省掉了黏稠晶体悬浮液的效间泵送。稠晶体悬浮液的效间泵送。第四节第四节 冷冻浓缩设备冷冻浓缩设备一、冷冻浓缩的原理与特点一、冷冻浓缩的原理与特点 冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的一种浓缩方法。冷冻液相平衡原理的一种浓缩方法。冷冻浓缩是将稀溶液中作为溶剂的水冻结并分浓缩是将稀溶液中作为溶剂的水冻结并分别冰晶，从而溶剂减少使溶液浓度添加。别冰晶，从而溶剂减少使溶液浓度添加。
12、单级冷冻浓缩安装系统单级冷冻浓缩安装系统 1-旋转刮板式结晶器旋转刮板式结晶器 2-混合罐混合罐 3-洗涤塔洗涤塔 4-融冰安装融冰安装 5-贮罐贮罐 6-废品罐废品罐 7-泵泵任务过程任务过程 操作时，料液由7进入旋转刮板式结晶器，冷却至冰晶出现并到达要求后进入带搅拌器的混合罐2，在混合罐中，冰晶可继续生长，然后大部分浓缩液作为废品从废品罐6中排出，部分与来自贮罐5的料液混合后再进入结晶器1进展再循环，混合的目的是使进入结晶器的料液浓度均匀一致。从混合罐2中出来的冰晶夹带部分浓缩液，经洗涤塔3洗涤，洗下来的一定浓度的洗液进入贮罐5，与原料液混合后再进入结晶器，如此循环。洗涤塔的洗涤水是利用熔冰安装(通常在洗涤塔顶部)将冰晶熔化后再运用，多余的水被排走。
