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真空浓缩设备--第1页
第七章真空浓缩设备
§7-1概述
一、概念
1、浓缩从溶液中除去部分溶剂的单元操作。
2、真空浓缩在负压下,以较低温度进行浓缩的单元操作。
3、加热蒸汽(饱和蒸汽或生蒸汽)乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的
不断供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。
4、二次蒸汽物料中水分蒸发所形成的蒸汽。
5、不凝性气体相对于水蒸汽,在一定的压力和温度下不能被凝结的气体,
称为不凝性气体,一般是指空气。
6、雾沫挟带对于气、液两相的分离设备或反应设备,若气相为连续相、
液相为分散相(例如板式蒸馏塔),而气相速度较大,部分液体会被气体吹
散成液滴并被气体带出。这种现象称为雾沫夹带。产生雾沫夹带会降低设备
的分离效率。
二、浓缩的目的
1、除去食品中的大量水分,减轻了重量,减小了体积,节省了包装、贮存
和运输费用。
2、通过了提高食品的浓度,达到贮藏食品的目的。
3、满足后续加工工艺过程的要求。
三、浓缩的基本过程
蒸发过程的两个必要组成部分:加热物料使溶剂(水)沸腾汽化与不断除去汽
化产生的二次蒸汽。一般前一部分在加热器中进行,后一部分在冷凝器中完
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成。如图所示:真空蒸发基本流程。
二次蒸气(被冷凝)
蒸发器完成液
原料液
加热蒸气冷凝水
蒸发器实质上是一个换热器,如图所示,由加热室1和汽液分离器4两部
分组成。加热室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。通过换热,使间壁另
一侧的物料加热、沸腾、蒸发浓缩。料液蒸发出的水蒸汽在分离室4中与溶
液分离后从蒸发器上部引出。为防止液滴随蒸汽带出,一般在分离器上都设
有除沫装置5。从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸汽,便于同加热蒸汽相区别。
二次蒸汽进入冷凝器6冷凝,冷凝水从下部排出,二次蒸汽中的不凝性气体
由真空泵抽出。浓缩后的完成液由蒸发器底部排出。
1.加热器2.加热列管3.中间管4.分离室5.捕沫
器6.冷凝器
四、常压蒸发和真空浓缩
蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。常压蒸发是指冷凝器和蒸发
器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力,此时系统中的不凝性气体
依靠本身的压力从冷凝器中排出。
减压下的蒸发通常称为真空蒸发,食品工业广泛应用真空蒸发进行浓缩操
作。因真空蒸发时冷凝器和蒸发器物料侧的操作压力低于大气压,必须依靠
真空泵不断从系统中抽走不凝性气体来维持负压的工作环境。采用真空蒸发
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的基本目的是降低物料的沸点。
真空浓缩与常压蒸发比较所具有的优点:
1、溶液沸点降低,增大了蒸发器的传热温差,所需的换热面积减小。
2、溶液沸点低,可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热源,有利于
降低产品成本和生产费用。
3、蒸发温度低,即物料受热温度低,有利于浓缩热敏性物料。
4、蒸发器操作温度低,系统的热损失小。
五、单效浓缩和多效浓缩
浓缩操作的效数是指二次蒸气被利用的次数。
如果浓缩生成的二次蒸汽不再被用作加热介质,而是直接送到冷凝器中冷凝
的蒸发过程,称为单效浓缩,是浓缩中最简单的一种方法。如果两个蒸发器
串联起来,第一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热蒸汽,
第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝后排出,则称为双效蒸发,
它是多效蒸发中最简单的一种方法。
多效蒸发是将多个蒸发器串联起来的系统,后效的操作压力和沸点均较前效
低,仅在压力最高的首效使用生蒸汽作加热蒸汽,产生的二次蒸汽作为后效
的加热蒸汽,亦即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器,只有末效二次
蒸汽才用冷却
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