第八章蒸发浓缩设备.ppt
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1、1,第八章 食品浓缩机械与设备,2,本章主要内容,真空浓缩设备的分类和选择 单效真空浓缩设备(中央循环管式浓缩锅) 膜式蒸发浓缩设备(升膜式蒸发器、板式蒸发器) 真空浓缩装置的辅助设备,重点:真空浓缩设备的选择、中央循环管式浓缩 设备、升降膜式蒸发浓缩设备; 难点:中央循环管式浓缩设备的工作原理。,3,1、平衡浓缩:是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法。 2、非平衡浓缩:利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程,即两相用半透膜隔开,因此,分离不是靠两相的直接接触,故称非平衡浓缩。 3、蒸发:将稀溶液加热沸腾,使溶剂汽化而将溶液浓缩的过程。,一、有关概念,4,1)热能的供应:它包括维持
2、沸腾的温度、补充因溶剂汽化所带走的热量、设备消耗的热量等; 2)溶剂蒸汽的排除;,蒸发过程的完成有两个必要条件:,5,1、按压力分: 常压浓缩设备:蒸发面为常压; 真空浓缩设备:蒸发面上气化后处于负压状态,其特点见教材P175。,二、浓缩设备的分类,6,2、按蒸汽利用的次数分: 单效浓缩设备:一次利用 双效浓缩设备:二次利用 多效浓缩设备:三次或三次以上利用 带有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用,7,3、按料液的流程分: 单程式: 循环式: 自然循环和强制循环 4、按料液分布状态分: 薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和离心式薄膜蒸发器。 非膜
3、式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器,8,薄膜式: 刮板式 升膜式 管式薄膜蒸发器:降膜式 离心式 升降膜式 板式 非膜式:中央循环管式蒸发器 外加热式 盘管式 带搅拌的夹套加热式,9,1、物料自身的特性 热敏性:番茄酱等 后果:失活,色泽和风味改变,产品质量降低。 措施:低温短时,各种薄膜式或真空度较高的蒸发浓缩器 结垢性: 后果:积垢 热阻 蒸发效能 停产 措施:高速流防止积垢生成,采用流速大的升膜式,第一节 真空浓缩设备,一、真空浓缩设备的选择,10,或强制循环的蒸发设备,或电磁防垢、化学防垢,易于清洗。 发泡性:浓缩液中产生大量气泡 后果:溶液损
4、失、产品损耗;污染其它设备,停产。 措施:增加流速,高速流冲破泡沫。降低二次蒸汽流速,防跑泡现象或设法分离回收泡沫,消除发泡。 管内流速很大的升膜式或强制循环、长管薄膜式结晶性:晶体析出;是否需要搅拌装置或强制循环,11,结晶性 后果:浓度增加时 晶粒析出 传热 措施:夹套带搅拌浓缩器或强制循环 粘滞性: 后果:浓度增大 粘度增大 流速 传热 措施:选用强制循环,刮板式或降膜式 腐蚀性 措施:不锈钢、石墨加热管或耐酸搪瓷夹层蒸发器,12,2、满足工艺要求:如浓缩比,浓缩比的收缩率,能否保持溶液特性; 3、传热效果好,传热系数高,热利用率高; 4、结构合理紧凑,操作清洗更换方便,且安全可靠,13
5、,5、尽可能小的功率消耗,如搅拌动力或真空动力消耗等 6、合理选择材质和制造维修方便; 7、符合食品卫生法要求; 8、有一定的安全防护措施;,14,二、单效真空浓缩设备,(一)特点 1、真空下蒸发浓缩,配有抽真空装置; 2、蒸汽一次利用,热能利用率高,但是二次蒸汽未充分利用; 3、结构简单,操作方便,传热系数高,操作控制容易;,15,4、传热面积小(管道),生产能力低,料液循环差,盘管表面易结垢。 5、清洗困难。 (二)应用 果酱、果汁和炼乳等生产中。,16,(三)中央循环管式浓缩锅,基本结构 1)锅体:锅底、加热室蒸汽容纳空间 2)加热器体:中央循环管(截面积为总面积的40%100%)和上下
6、管板及加热管束(直径25mm75mm),17,液料在管内流动而加热蒸汽在管束之间流动。 3)管道(口):真空系统、料液进出口、不凝气出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口,18,4)蒸发室:料液液面上部圆筒空间汽液分离,防止料液被二次蒸汽带走 5)附件:人孔、仪表、取样口及视镜等。,19,单效真空浓缩锅,20,(四)使用注意事项,1、一般开始操作时,先通入加热蒸汽于锅内赶走空气,后开启抽真空系统,造成锅内真空; 2、待加热器体内充满液体后,再开蒸汽阀门; 3、取样检验,达到所需浓度时,解除真空即可出料; 4、加热蒸汽压力应视不同物料选择,不宜太高,否则易发生焦管现象。,21,(五)液膜式蒸发浓缩设备,
7、1、特点 料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动(上升、下降或上升与下降组合),从而使蒸发面积增加,提高浓缩效率。,22,1)按液膜形成方式分:自然循环式蒸发器和强制循环式蒸发器; 2)按液膜运动方向分:升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和升降膜式蒸发器。,2、分类,23,3、升膜式蒸发器,与中央循环管式浓缩锅的区别: 中央循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产生的重度差排浓缩液,液面上的二次蒸汽靠负压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸汽产生向上的升力,二次蒸汽浓缩液进入分离器。,24,加热管(蒸发器):直径为30mm-50mm的管子,长径比为100150 汽液分离器: 碰撞型 离心型 过滤型,结构,2
8、5,进口:蒸汽进口、料液进口 出口:浓缩液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口,26,A、一般为单流型,即料液经一次浓缩基本达到成品浓度而排出; B、管内静液面低,由静压头产生的沸点升高很小;,特 点,27,C、蒸发时间短,几秒至十余秒,适用于热敏性物料; D、高速二次蒸汽破沫性能好,适用于易起泡沫的物料; E、二次蒸汽螺旋上升,料液易粘壁,不适用于粘度大的物料。,28,料液由料液进口进入蒸发器管内,在管内底部与蒸汽首先进行对流传递热量(管外蒸汽热量传递给管内料液),当料液获得一定热量达到沸腾状态,进入管中间部开始产生蒸汽泡,使料液产生上升力,由于料液热量的连续获得,产生二次蒸汽,膨胀的二次蒸汽产生
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