生物工程设备09蒸发_结晶设备重点.ppt

第二篇 物料处理和产物分离设备 第四章 蒸发与结晶设备 常压蒸发与减压蒸发 蒸发的目的: 排出部分溶剂,浓缩物料; 特别关注温度对过程的影响; 能量消耗与设备运转费用 常压浓缩能耗大, 温度高, 对物料质量影响大; 设备运转便宜; 工业上应用不多 麦芽汁煮沸锅: 浓缩, 沉淀蛋白质,杀菌 薄膜蒸发浓缩 将液体形成薄膜后蒸发即可将溶液变成浓溶液，这是由于成膜的液体具有大的气化面积，传热快而且均匀。 直接用蒸汽加热可使得液体温度达到较高的温度，适用于一些耐热的物质处理。 减压蒸发浓缩 压力降低使得液体的沸点降低，通过抽真空的方式可使得压力降低，辅以加热可加快蒸发 减压浓缩的优、缺点： 沸点低，传热推动力增加； 适用于热敏性、不耐高温的溶液； 可利用二次蒸汽作为加热源； 蒸发器的热损失少。 溶液粘度随沸点降低而增大，影响传热; 设备投入大，需要真空。 真空浓缩设备 薄膜蒸发 升膜式, 降膜式, 刮板式,离心式 分子短程蒸馏 降膜式蒸发器的液流分配 齿形 导流棒 螺纹管 切线旋流器 旋转刮板薄膜蒸发器，通过设计旋转刮板强制成膜，可在真空条件下进行降膜蒸发。通过布料器及旋转刮板强制成膜，传热系数大、蒸发强度高、过流时间短、操作弹性大，适宜热敏性物料、高粘度物料及易碳化物料的蒸发浓缩、脱气、提纯. 由于刮板的运动，物料不断地在蒸发面上刮成薄膜，以达到薄膜蒸发的效果。 有下述三种刮板形式可供选择： a. 滑动刮板 滑动刮板是一种最基本、最常见的刮板形式。刮板被安装在转子的四条刮板导槽内，由于受转子旋转的离心力作用而沿径向甩向蒸发筒体内壁面，同时随转子一起作圆周运动。刮板的这种刮动，使物料在蒸发壁面上呈膜状湍流状态，极大提高了传热系数，同时这种连续不断的刮动，有效地抑制物料的过热、干壁和结垢等现象。 b. 固定刮板 固定刮板都采用耐腐蚀不锈钢材料，它被刚性连接在转子上，刮板的长度同蒸发筒身，旋转刮板与蒸发筒身内壁的间隙仅为1-2mm，要求较高的加工与安装精度，它适宜特高粘度物料的蒸发浓缩、提纯。 c. 铰链刮板 这种刮板适宜于易在加热面上结垢的物料，刮板通常采用金属件，采用活动铰链方式将刮板安装在转架上。当转子转动时，由于离心力的作用，刮板被紧压在蒸发筒体内壁，(与壁面)呈一定角度在壁面滑动，将物料刮成薄膜，且防止壁面结垢。 分子蒸馏提纯物料效果好, 精细化工常用; 精密动密封、静密封，保证设备在极高真空度下的可靠工作（绝对压力100Pa-102Pa）; 蒸馏面到冷凝面距离较短，气体运动阻力小，气液不返混、不夹带，分离彻底 分子蒸馏或称短程蒸馏,意为：在高真空状态下，蒸发面和冷凝面的间距小於或等於轻组分物料的蒸汽分子的平均自由程，即由蒸发面逸出的分子毫无阻碍地奔射并凝集到冷凝面上。　　　　 分子蒸馏过程，分四步： 　⑴分子从液相主体向蒸发面扩散，液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素； 　⑵分子在液层表面上的自由蒸发速度随温度升高而上升，但分离因素却因温度升高而降低； 　⑶分子从蒸发面向冷凝面飞射。飞射过程中，可能与残存的空气分子碰撞，也可能相互碰撞。只要合适的真空度，使蒸发分子的平均自由程大於或等於两面（蒸发面与冷凝面）之距即可。过高提高真空度毫无意义； 　⑷分子在冷凝面上冷凝，冷凝面形状合理且光滑，则可认为冷凝是瞬时完成的。 结晶原理与结晶设备 饱和溶液和过饱和溶液 晶核的形成与晶体的长大 常压和真空搅拌结晶 氯化钠, 蔗糖, 谷氨酸, 乳酸钙…