第十三章产品纯化设备.ppt

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微生物工程与设备 湖师院生科院 第十三章 产品纯化设备 第二节 蒸发浓缩设备 作用: 使产物浓度较稀的发酵液、滤液或提取液经过一次或多次蒸发浓缩后,变为浓度较高的溶液,以利于后续工序的操作。 第二节 蒸发浓缩设备 选择蒸发设备时,需要考虑溶液的以下特性: 耐热性:高温易变性、变质的物质,不宜用常压浓缩;对热敏性物料的浓缩,可选择蒸发温度低、浓缩时间短的薄膜蒸发设备。 结垢性:对易形成积垢的物料应用管内流速很大的升膜式蒸发设备。 发泡性:蒸发是泡沫较多的物料,应降低蒸发器内蒸汽流速,防止跑液,或采用管内流速很大的蒸发器,用告诉气体击破泡沫。 第二节 蒸发浓缩设备 结晶性:浓缩中有结晶形成,应选择强烈循环或有搅拌的蒸发设备。 腐蚀性:对较强腐蚀性的溶液,选择防腐蚀的材料或结构上方便更换的型式。 黏滞性:对黏滞性强的溶液,选择强制循环或刮板薄膜蒸发器。 同时,蒸发设备还应满足工艺要求、有合适的浓缩比、保持溶液的特性不变而有高的收得率、传热系数高、热利用效率高、结构合理紧凑、操作清洗方便、动力消耗小等条件。 第二节 蒸发浓缩设备 一、真空浓缩器 优点:能处理黏性大、容易气泡的溶液。 缺点:浓缩时间长,对产物的破坏比薄膜蒸发器大。 待浓缩的溶液置于浓缩器内部,抽真空,夹套通蒸汽进行加热。因为减压浓缩,50℃以下可进行蒸发浓缩。 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 薄膜蒸发: 在蒸发浓缩时,为了缩短受热时间,令溶液在蒸发设备的加热器内以很薄的液层通过,使溶液受热升温并汽化而被浓缩,浓缩的溶液迅速离开加热表面的方式。 分类:按照膜形成的方法 管式薄膜蒸发器 根据液膜的流动方向分为升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和升降膜式蒸发器。 刮板式薄膜蒸发器 离心薄膜蒸发器 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 1、升膜式蒸发器 浓缩物料的时间很短,特别适用于发泡性、黏度较小的热敏物料,但不应用于黏度较大的和受热易产生积垢的,或浓缩后有结晶析出的物料。 第二节 蒸发浓缩设备 饱和区 沸腾区 预热区 物料从管束下部引入。工作时,物料在加热管内全程形成上、中、下三个不同区域,如图所示,物料在下部,因液层静压作用,物料不沸腾,只起加热作用。在中部温度上升物料沸腾,二次蒸汽形成,蒸汽体积急速增大,管芯形成高速上升气流将液体在管壁压成薄膜向上流动,形成很好的传热条件,传热系数大大增加,使蒸发加快。到达上部后进入饱和区,汽液混合物经管顶进入汽液分离器进行汽液分离。 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 2、降膜式蒸发器 原料液由加热管的顶部加入。溶液在自身重力作用下沿管内壁呈膜状下流,并被蒸发浓缩,汽液混合物由加热管底部进入分离室,经气液分离后,完成液由分离器的底部排出。 降膜蒸发器可以蒸发浓度较高的溶液,对于粘度较大的物料也能适用。但对于易结晶或易结垢的溶液不适用。此外,由于液膜在管内分布不易均匀,与升膜蒸发器相比,其传热系数较小。 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 2、降膜式蒸发器 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 3、升降膜式蒸发器 加热器内安装有两组加热管,一组作为升膜式,另一组作为降膜式。物料溶液先进入升膜加热管,沸腾蒸发后,汽液混合物上升至部,然后转入另一组加热管进行蒸发,浓缩液从底部进入汽液分离器分离后,二次蒸汽从分离器上部排入冷凝水,浓缩液从分离器下部出料。 第二节 蒸发浓缩设备 二、薄膜蒸发器 4、刮板式蒸发器 利用旋转刮片的刮带作用,使液体分布在加热管壁上。 结构:壳体外部装有加热蒸汽夹套,内部装有可旋转的搅拌刮片。料液由蒸发器上部沿切线方向加入后,在重力和旋转刮片带动下,溶液在壳体内壁 上形成下旋的薄膜,并在下降过程中不断被蒸发浓缩,在底部得到完成液。在某些情况下,可将溶液蒸干而由底部直接获得固体产物。 第二节 蒸发浓缩设备 优点:对物料的适应性很强,例如对于高粘度、热敏性和易结晶、结垢的物料都能适用。 缺点:结构复杂,动力消耗大,传热面积小,一般为3~4m2,最大不超过20m2,故其处理量较小。 二、薄膜蒸发器 4、刮板式蒸发器 第三节 干燥设备 干燥: 利用热能将湿物料中的湿分(水分或其他溶剂)气化除去而获得干燥物的工艺操作。 分类:按照热源和供热方式的不同 空气干燥 加热面传热干燥 红外线干燥 冷冻干燥 微波干燥等。 第三节 干燥设备 空气干燥(应用最广泛的方法): 利用加热后的热空气,将热量带入干燥器并传给物料,使物料的水分汽化,形成水蒸气,同时被空气带走,空气既是载热体,也是载湿体。 按照工作原理,空气干燥分为: 沸腾干燥

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