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乳品降膜式蒸发器的设计要点

一、物料预热

一般乳品蒸发器的进料温度为5℃，这样物料进入蒸发器之前就需要预

热到一效蒸发器的沸点以上，以便牛奶已进入一效便开始蒸发，蒸发器的加

热面积全部用于蒸发，提高了蒸发效率（一效沸点在68℃-72℃之间）。乳品

降膜蒸发器常常采用盘管式预热，盘管式预热器装在蒸发器壳体内，此种设

计预热简单，结构紧凑，成本低，但是进料量大时按理论计算需增大管径，

此时制造困难，而且在蒸发器内传热效果不好，末级预热温度达不到设计温

度，而且相差很大，因此生产能力不稳定。

采用盘管式预热器时，物料进入一效和二效时，物料管线必须先向下流，

由蒸发器的下部进入盘管物料预热器后从上部流出。这样保证物料在特殊情

况下无法流出（例如：停电或物料泵发生故障时），预热盘管内仍充满液体，

保证不焦管，预热蛇管内不堵管。因为一效和二效的温度比较高，所以进入

一效和二效的预热盘管中如此布置是很有必要的。

实践证明大于10T/h的蒸发量时盘管式预热器已经不适用。当蒸发量大

于10T/h，一般采用外置式预热器，此种预热器安装在蒸发器的壳体外，形

式有列管式、盘管式和板式等。一般乳品中多用列管式预热器，因为板式预

热器的清洗效果不好。外置列管式预热器的蒸汽一般从蒸发器的上部壳体引

入，加热蒸汽在预热器中变成冷凝水的同时放出不凝性气体，不凝性气体一

般随冷凝水从预热器的下部进入效体壳层中由真空泵抽走，也可在预热器上

单独设置不凝性气体管单独排出。注意冷凝水的排出管中要设置U型弯，以

形成良好的水封，确保进汽和排水的顺利进行。

物料在预热过程中没有相变，热量可按Q=C*m*△t计算，C：牛乳比热容：

3.95kJ/（kg.℃）；m：牛乳的质量流量：kg/s；△t：牛乳的升温：出料温

度-进料温度。按照热量衡算Q=C*m*△t=A*K*△T，式中：A：预热器的加热

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面积，m；K：传热系数；△T:对数温差。可根据此式计算出预热器的换热面

积。（一、二、三、四、冷凝器、杀菌器中的传热系数怎么计算或查找？）在

盘管式预热器的设计中，物料速度一般按1.2-1.3m/s，牛乳密度按：

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1.028-1.038g/cm计算，先根据流量计算出管径的大小，根据计算出的面积，

管子的中径，可计算出盘管的长度，在设计盘管的直径和圈数，一般盘管式

预热管置于效体的膨胀段，预热盘管的成型直径比效体的膨胀段直径小160～

200mm。每排盘管之间的间距≥75mm。

在列管式预热器的设计中预热器的进汽口蒸汽速度按30-40m/s，冷凝水

排出的速度按1.2-1.3m/s计算。列管的直径一般选取Φ25mm×1.5、Φ32mm

×1.5或Φ38mm×1.5。根据预热器所需的面积可计算出列管的数量。

乳制品的预热必须是逐级预热的，不可采用一台预热器直接将牛乳预热

到沸点或超沸点，因为牛乳具有热敏性，较大的温差会导致预热管结焦，而

且可能存在预热不透的现象。预热器一般是从冷凝器开始为一级预热，末效

为二级预热，依次类推一效为末级预热，末级预热器的出料温度为80℃左右。

每一级的物料预热升温不宜设计过大，多在12℃左右，最高不宜超过15℃，

否则极易达不到预热效果，其后果是清洗间隔时间缩短，降低生产效率。

二、物料的杀菌

牛乳中物料的杀菌制度国外采用蒸汽式直接杀菌，国内多采用86～92℃，

保温20S。由于国外杀菌器的资料比较少，故只能按国内常用的杀菌器分析。

杀菌器的目的是将牛乳温度升高到杀菌温度。杀菌器的加热蒸汽可以是

减压后的生蒸汽，也可通过热压泵抽取一效的壳体内部分加热蒸汽与生蒸汽

混合后加热。（究竟什么时候用哪种？）杀菌器内的加热蒸汽温度为105℃左

右，牛乳进料温度约80℃，排出温度约为：94℃，传热系数（？），根据以

上参数按公式：C*m*△t=A*K*△T可计算出所需面积，在根据所需面积选择

列管和列管的长度，列管的比较合适的管径是Φ19mm～Φ25mm。

三．保温管的设计

保温管的作用是对物料保温20S，一般采用比较粗的管子，可