生物工程设备 蒸发与结晶设备.ppt

第十章  蒸发与结晶设备 蒸发与结晶设备 常压与真空蒸发设备 常压蒸发设备 真空蒸发设备 蒸发浓缩的节能 结晶设备 结晶原理与起晶方法 结晶设备 前言 意义：蒸发和电渗析，离子交换，超滤一样是浓缩的方法之一，可达到浓缩过程经济合理的目的 蒸发与结晶的区别： 蒸发是将部分溶剂从溶液中排出，使溶液浓度增加，溶液中的溶质没有发生相变 结晶过程是通过将过饱和溶液冷却，蒸发，或投入晶种是溶质结晶析出 第一节 常压与真空蒸发设备 原理：蒸发浓缩是将稀溶液中的部分溶剂气化并不断排除，使溶液浓度增加 蒸发器设计的要求： 1）充足的加热热源： 2）保证溶剂蒸汽的迅速排除 3）一定的热交换面积 两种蒸发手段：常压蒸发及减压蒸发---真空蒸发 真空蒸发的优点： 1）物料沸腾温度降低，避免或减少物料受高温所产生的质变 2）沸腾温度降低，提高了热交换的温度差，增加了传热强度 3）为二次蒸汽的利用创造了条件，可采用双效或多效蒸发，提高热能利用率 4）由于物料沸点降低，蒸发器热损失减少 一 常压蒸发设备 主要为啤酒厂的麦芽汁煮沸锅： 将糊化，糖化，过滤后的麦芽汁煮沸，浓缩到一定的发酵糖度 两种类型：夹套加热式和内置加热式--加热器位于锅体内 夹套加热式麦芽汁煮沸锅流程图： 排不凝性气体管 冷凝槽 搅拌器 外夹套加热区 中心加热区 （耐压能力差） （ 较高温度） 冷凝水排放管 二 真空蒸发设备 针对受热后会发生化学或物理变化的热敏性物质 及高温下蒸发浓缩时会发生呈色反应的大分子物质 一：管式薄膜蒸发器：液体沿加热管壁成膜进行蒸发 按液体流向：升膜式，降膜式，升降膜式 二：降膜式蒸发器： 1。齿形溢流口 2。导流棒 3。旋液导流器 4。分配筛板 三：刮板式蒸发器： 四：离心式薄膜蒸发器： 离心式薄膜蒸发器： 利用旋转的离心盘所产生的离心力对液体的周边分布作用而形成薄膜 流程图： 离心盘 (由碟片，套环组成） 冷凝水 加热夹套 小孔 转鼓 加热蒸气 稀物料 进料管 碟片外表面 液膜 喷嘴 浓缩液储罐 环形液槽 第二节 结晶设备 一。结晶的原理 1。晶体的特点 晶体是具有一定几何晶形，一定颜色的固体 物质从溶液中成晶体状态析出，或从熔融状态受冷时成晶体状态凝结的过程称为结晶 晶体的特点： 1。晶体上物质质点储存的能量最小 2。质点只能在晶体的一定位置震动，且震动的平均位置不变，保证晶格不受破坏 3。晶体是纯的，化学性质均一的固体，同一晶体内各个不同部位的结构和成分相同 二 起晶方法 1。自然起晶 将溶液用蒸发浓缩的方法排除大量溶剂，使溶液进入过饱和不稳定区，溶液即自然起晶，大量形成晶体 当溶液浓度迅速下降，降到介稳定区的下部不再产生晶核，这时晶体只在已有晶面上长大 2。刺激起晶法 将溶液用蒸发浓缩的方法排除部分溶剂，使溶液浓度进入过饱和介稳定区，然后将溶液放出，使溶液受到突然冷却，进入不稳定区，溶液受到这样突然改变温度的刺激，自行结晶形成晶核。当晶核数量达到一定时，回升一些温度，进入介稳定区，停止晶核产生，再慢慢冷却，同时搅拌，使结晶器内溶液浓度均匀，并维持一定的过饱和浓度进行育晶，使晶体长大 二 起晶方法 3。晶种起晶法 将溶液浓缩到介稳定区的过饱和浓度后，加入一定大小和数量的晶种，同时应用搅拌器搅动溶液使粒子均匀悬浮于溶液中，溶液中的饱和溶质就慢慢扩散到晶种周围，在晶种的各晶面排列，使晶体长大。 要求晶体大小均匀 4。其他起晶法：等电点起晶法 利用当溶液pH到一定值时，氨基酸在溶液中溶解度最小的原则 二 结晶设备 一 结晶设备的类型和特点 按改变溶液浓度的方法分为： 浓缩结晶设备 蒸发溶剂，使浓缩溶液进入过饱和区起晶（自然起晶或晶种起晶）并不断蒸发，以维持溶液在一定的过饱和度进行育晶。结晶和蒸发同时进行，又叫煮晶设备 冷却结晶设备 等电点结晶设备 三。搅拌结晶箱的结构