真空浓缩设备概述

1、真空浓缩设备概述原理：利用蒸汽对真空状态下料液进行加热，使料液中的原理：利用蒸汽对真空状态下料液进行加热，使料液中的水分在减压状态下因受热气化而蒸发浓缩。水分在减压状态下因受热气化而蒸发浓缩。 二二 真空浓缩的特点真空浓缩的特点与常压浓缩相比与常压浓缩相比 可利用压强较低（即温度可利用压强较低（即温度低）的蒸汽作为加热蒸汽低）的蒸汽作为加热蒸汽 料液的沸点较料液的沸点较低，浓缩设备低，浓缩设备的热损失较少的热损失较少 对料液起热杀菌作对料液起热杀菌作用，有利于食品保藏用，有利于食品保藏 加热蒸汽与加热蒸汽与沸腾液体之沸腾液体之间的温度差间的温度差T T可以增大可以增大 需由真空设备，增加附属机

2、械及动力；需由真空设备，增加附属机械及动力； 由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热量消耗大。由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热量消耗大。缺缺点点分类分类按加热蒸汽被利用次数分按加热蒸汽被利用次数分按料液的流程分按料液的流程分按加热器结构分按加热器结构分单效、多效、带热泵浓缩装置单效、多效、带热泵浓缩装置单程、循环（自然、强制循环）单程、循环（自然、强制循环）盘管式盘管式 、中央循环管式、升膜式、中央循环管式、升膜式降膜式、片式、刮板式降膜式、片式、刮板式效数：指蒸汽效数：指蒸汽被利用次数。被利用次数。效数越高，热效数越高，热能利用越大，能利用越大，但设备费用越但设备费用越高。一般采用高。一般

3、采用双效或三效。双效或三效。二二 选择与要求选择与要求1.选择设备需对料液的性质进行考虑选择设备需对料液的性质进行考虑u结垢性结垢性 加热面形成结构加热面形成结构热阻热阻传热系数传热系数 清洗：化学药品或机械剥除清洗：化学药品或机械剥除 选择：易结垢的料液，最好选取流速较大的强制循环选择：易结垢的料液，最好选取流速较大的强制循环型或升膜式浓缩设备。型或升膜式浓缩设备。u结晶性结晶性 有些料液浓度增加时，会有晶粒析出，且沉积有些料液浓度增加时，会有晶粒析出，且沉积 传热面传热面上，上，传热系数，堵塞管道。传热系数，堵塞管道。 选择：采用夹套带搅拌的浓缩器或强制循环浓缩器。选择：采用夹套带搅拌的浓

4、缩器或强制循环浓缩器。u粘滞性粘滞性 有些料液浓度增加时，粘度也会有些料液浓度增加时，粘度也会，流速流速传热传热系数和生产能力。系数和生产能力。 选择：不宜选自然循环型，可选强制循环型、刮板选择：不宜选自然循环型，可选强制循环型、刮板式或降膜式浓缩器。式或降膜式浓缩器。u热敏性热敏性 如番茄，加热温度过高，会使其颜色变深，如番茄，加热温度过高，会使其颜色变深，品品质。质。 选择：料液停留时间短、蒸发温度选择：料液停留时间短、蒸发温度，各种薄膜，各种薄膜式、真空度高的设备。式、真空度高的设备。u发泡性发泡性 有些料液浓缩过程中，会有大量气泡，这些泡易被二次有些料液浓缩过程中，会有大量气泡，这些泡

5、易被二次蒸汽带走，又污染其它设备。蒸汽带走，又污染其它设备。 在浓缩器的结构上，要考虑消除发泡的可能性，设法分离回收在浓缩器的结构上，要考虑消除发泡的可能性，设法分离回收泡沫。泡沫。 选择：强制循环型和长管薄膜浓缩器，以提高料液在管内流速。选择：强制循环型和长管薄膜浓缩器，以提高料液在管内流速。u腐蚀性腐蚀性 食品料液有些是酸度较高的，所以浓缩设备必须抗腐食品料液有些是酸度较高的，所以浓缩设备必须抗腐蚀。蚀。 选择：不锈钢材或各种防腐涂层材料的钢材选择：不锈钢材或各种防腐涂层材料的钢材2.对浓缩设备的要求对浓缩设备的要求（1 1）传热效果好，热能利用率高）传热效果好，热能利用率高（2 2）结构

6、紧凑、操作方便）结构紧凑、操作方便（3 3）汽液分离效果好）汽液分离效果好（4 4）设备性能适应食品料液性质，符合生产工艺要求和食品）设备性能适应食品料液性质，符合生产工艺要求和食品卫生。卫生。（粘度高（粘度高强制循环；热敏性大强制循环；热敏性大低温、高速、短时）低温、高速、短时）（5 5）具有足够的强度、耐腐蚀、易制造，便于检修和清洗。）具有足够的强度、耐腐蚀、易制造，便于检修和清洗。三三 真空浓缩装置操作流程真空浓缩装置操作流程（一）单效真空浓缩装置流程（一）单效真空浓缩装置流程1.结构：结构：浓缩锅、冷凝器、抽真空装置浓缩锅、冷凝器、抽真空装置2.2.流程：流程：加热蒸汽对溶液加热蒸汽对

7、溶液进行加热浓缩进行加热浓缩料液进入浓缩锅后料液进入浓缩锅后二次蒸汽进入二次蒸汽进入冷凝器冷凝冷凝器冷凝不凝缩气体由真空装置抽出不凝缩气体由真空装置抽出3.3.应用：果酱生产中应用：果酱生产中( (二二) )多效真空浓缩装置流程多效真空浓缩装置流程1.1.并流法并流法（1 1）定义：溶液与蒸汽的流动方向，即均由第一效顺）定义：溶液与蒸汽的流动方向，即均由第一效顺序至末效。序至末效。（2 2）流程：两效三罐番茄酱浓缩装置）流程：两效三罐番茄酱浓缩装置 料液：由一效到末效顺序流动料液：由一效到末效顺序流动 蒸汽：由一效通入，所产生的二次蒸汽供二效蒸汽：由一效通入，所产生的二次蒸汽供二效A A、B

8、B罐作为加热蒸汽，由于罐作为加热蒸汽，由于A A、B B罐无压力差，故罐无压力差，故A A罐料液罐料液进入进入B B罐时，用浓酱泵输送，二效的罐时，用浓酱泵输送，二效的B B罐浓缩液用浓酱罐浓缩液用浓酱泵抽出。泵抽出。并流（顺流）浓缩工艺流程图并流（顺流）浓缩工艺流程图2.2.逆流法逆流法（1 1）定义：溶液与蒸汽的流向相反。）定义：溶液与蒸汽的流向相反。（2 2）流程：）流程：4t/h4t/h双效三罐番茄酱浓缩装置双效三罐番茄酱浓缩装置 料液：由末效进入，依次用泵送入前一效，最终的料液，由第料液：由末效进入，依次用泵送入前一效，最终的料液，由第一效排出。一效排出。 蒸汽：由一效通入，二次蒸汽

9、顺序通入各效至末效。蒸汽：由一效通入，二次蒸汽顺序通入各效至末效。 3.3.平流法平流法(1)(1)定义：原料向每效加入，而浓缩液自每效放出的方式。定义：原料向每效加入，而浓缩液自每效放出的方式。(2)(2)过程：加热蒸汽流向仍由第一效顺序至末效过程：加热蒸汽流向仍由第一效顺序至末效逆流浓缩工艺流程图逆流浓缩工艺流程图平流浓缩工艺流程图平流浓缩工艺流程图第二节第二节 单效真空浓缩设备单效真空浓缩设备一一 、中央循环式（标准式）浓缩锅中央循环式（标准式）浓缩锅1.1.结构：结构： 锅体、加热室、蒸发室锅体、加热室、蒸发室 加热器：由沸腾加热管、中央循环管和上下管加热器：由沸腾加热管、中央循环管和

10、上下管板组成。中央循环管的管面积板组成。中央循环管的管面积= =沸腾加热管（直沸腾加热管（直径径20-75mm20-75mm）的）的40-100%40-100%。高度。高度0.6-2m0.6-2m，采用耐腐，采用耐腐蚀的或不锈钢管，管长与管径比蚀的或不锈钢管，管长与管径比20-4020-40。蒸发室：高度取管长的蒸发室：高度取管长的1.1-1.51.1-1.5倍，以确保料液倍，以确保料液受热后，汽液充分分离，防止料液被二次蒸汽夹受热后，汽液充分分离，防止料液被二次蒸汽夹带走，而造成损失。带走，而造成损失。 工作原理工作原理 特点： l加热蒸汽由进气口进入加热室，在管束间流动。加热蒸汽由进气口进

11、入加热室，在管束间流动。廖液在管内受管壁加热，因受热产生重度差，而廖液在管内受管壁加热，因受热产生重度差，而形成自然循环，并在循环过程中将其水分蒸发达形成自然循环，并在循环过程中将其水分蒸发达到浓缩目的。到浓缩目的。l结构简单、操作方便。锅内液面容易结构简单、操作方便。锅内液面容易控制；但清洗困难，粘度大时，循环效控制；但清洗困难，粘度大时，循环效率较差。率较差。二二 盘管式浓缩锅盘管式浓缩锅1.结构：主要由罐体、盘管、蒸汽分配管、结构：主要由罐体、盘管、蒸汽分配管、2. 各种阀门及控制系统各种阀门及控制系统u 盘管：盘管：4-54-5盘，每盘盘，每盘1-31-3圈，且每盘均圈，且每盘均有蒸汽

12、进口、冷凝水排出口，各蒸汽进口有蒸汽进口、冷凝水排出口，各蒸汽进口均设有阀门充志蒸汽的进量。均设有阀门充志蒸汽的进量。u锅体：锅体：同标准式浓缩锅一样。料液有同标准式浓缩锅一样。料液有过体中部切线方向进入，浓缩液由底部排过体中部切线方向进入，浓缩液由底部排出，二次蒸汽则由顶部排出。出，二次蒸汽则由顶部排出。2.2.工作流程及参数工作流程及参数 加热蒸汽以加热蒸汽以0.7-10.7-1大气压，分别通大气压，分别通入各组盘管内，料液以一定速度由锅入各组盘管内，料液以一定速度由锅体中部切线方向进入，与盘管外表面体中部切线方向进入，与盘管外表面进行热交换，料液因受热汽化而蒸发进行热交换，料液因受热汽化

13、而蒸发浓缩。浓缩。3.3.操作与特点操作与特点（1 1）操作：）操作：开始操作时，应待牛奶浸没盘管后，开始操作时，应待牛奶浸没盘管后，才能从下向上依次打开蒸汽阀门（当料液液位降才能从下向上依次打开蒸汽阀门（当料液液位降低使盘管露出，应立即关闭该层蒸汽阀，以防焦低使盘管露出，应立即关闭该层蒸汽阀，以防焦管）并保证液面始终浸没已开蒸汽阀门的盘管组。管）并保证液面始终浸没已开蒸汽阀门的盘管组。在正常操作时，应控制进料量，使其蒸发速度与在正常操作时，应控制进料量，使其蒸发速度与进料量相等，保持罐内一定液位。进料量相等，保持罐内一定液位。 ( (2)2)特点特点: :结构简单、操作方便，传热系数（结构简

14、单、操作方便，传热系数（1279.3W/m1279.3W/m2 2K K）。适）。适于粘度较高的炼乳生产。但传热面积较小，料液循环差，盘管于粘度较高的炼乳生产。但传热面积较小，料液循环差，盘管表面易结垢，且不能连续操作，仅适用于中小型工厂。表面易结垢，且不能连续操作，仅适用于中小型工厂。 三、三、 夹套加热室带搅拌单效浓缩装置夹套加热室带搅拌单效浓缩装置1.1.流程流程将蒸汽加入下锅体外壁夹套间，对锅内果将蒸汽加入下锅体外壁夹套间，对锅内果酱进行浓缩；酱进行浓缩；横卧在下锅体的搅拌器不断搅拌，以强化横卧在下锅体的搅拌器不断搅拌，以强化流动，更新加热面外的料液，从而提高浓缩流动，更新加热面外的料

15、液，从而提高浓缩效果和保证产品质量；效果和保证产品质量；二次蒸汽由水利喷射器进行抽出，以保证二次蒸汽由水利喷射器进行抽出，以保证达到预定的真空度。达到预定的真空度。2 2. .操作和特点操作和特点 特点：结构简单、操作控制容易；加热面积小、特点：结构简单、操作控制容易；加热面积小、生产能力低，不能连续生产。生产能力低，不能连续生产。操作：开始时，先通入加热蒸汽与锅内赶操作：开始时，先通入加热蒸汽与锅内赶走空气，才开动走空气，才开动K K型离心泵或多级离心水型离心泵或多级离心水泵，使水利喷射器工作，造成锅内真空，泵，使水利喷射器工作，造成锅内真空，当稀果浆悲吸入锅内，即开启蒸汽阀门和当稀果浆悲吸

16、入锅内，即开启蒸汽阀门和搅拌器，经取样检验，达到所需浓度时，搅拌器，经取样检验，达到所需浓度时，解除真空即可出料。解除真空即可出料。第三节第三节 升膜式、降膜式浓缩设备升膜式、降膜式浓缩设备一、一、 升膜式浓缩设备升膜式浓缩设备1.1.结构：结构：由加热器件、循环管和分离器等由加热器件、循环管和分离器等 加热器件：加热器件：与标准式浓缩锅的在结构上大同小异，也是由与标准式浓缩锅的在结构上大同小异，也是由外壳、垂直加热管及管板等组成。蒸汽在管间料液在管内外壳、垂直加热管及管板等组成。蒸汽在管间料液在管内流动。垂直加热管：流动。垂直加热管：30-50mm30-50mm不锈钢管管长与管径比：不锈钢管

17、管长与管径比：100-100-150150（长管式：（长管式：6-86-8，短管式，短管式3-4m3-4m）。）。 分离器分离器：不绣钢圆筒，用以将二次蒸汽分离。：不绣钢圆筒，用以将二次蒸汽分离。2.2.工作原理及过程工作原理及过程料液由底部进入加热器管内，被管束间蒸汽加热后沸料液由底部进入加热器管内，被管束间蒸汽加热后沸腾且迅速汽化，腾且迅速汽化，所产生的二次蒸汽及料液便在管内迅速上升，并不断所产生的二次蒸汽及料液便在管内迅速上升，并不断被加热蒸发、浓缩。被加热蒸发、浓缩。至管子顶部出口处，二次蒸汽及浓缩液以较高速度切至管子顶部出口处，二次蒸汽及浓缩液以较高速度切向进入蒸发分离室。向进入蒸发

18、分离室。在离心力作用下，使浓液与二次蒸汽分离，二次蒸汽从分在离心力作用下，使浓液与二次蒸汽分离，二次蒸汽从分离室顶部排出，浓缩液一部分通过循环管，在进入加热器底离室顶部排出，浓缩液一部分通过循环管，在进入加热器底部继续浓缩，达到浓度的部分排出。部继续浓缩，达到浓度的部分排出。3.3.特点：特点： 料液沿管壁成膜状流动，进行连续加热蒸发，料液沿管壁成膜状流动，进行连续加热蒸发，传热效率高（可达传热效率高（可达1744.5W/m1744.5W/m2 2K K）。料液在管内流）。料液在管内流动速度快，则受热时间短。减少了热敏感性料液动速度快，则受热时间短。减少了热敏感性料液的分解的危险性。适用于易起

19、泡得料液，同时还的分解的危险性。适用于易起泡得料液，同时还能防止结垢的形成及粘性料液的沉淀。缺点是管能防止结垢的形成及粘性料液的沉淀。缺点是管子较长，清晰不方便。子较长，清晰不方便。4.4.使用操作使用操作n操作时要控制耗进液量。一般经过一次浓缩的操作时要控制耗进液量。一般经过一次浓缩的蒸发水分量，不能大于进料量的蒸发水分量，不能大于进料量的80%80%。料液过多，。料液过多，加热蒸汽不足，则管下部积液过多，会形成液柱上升加热蒸汽不足，则管下部积液过多，会形成液柱上升而不能形成液膜，失去液膜蒸发的特点，传热效果大而不能形成液膜，失去液膜蒸发的特点，传热效果大大降低。进料量液不能过小，否则已发生

20、焦管。大降低。进料量液不能过小，否则已发生焦管。n实践中，料液做好能加热到接近实践中，料液做好能加热到接近沸点状态沸点状态，再送，再送入加热器内，以增加入加热器内，以增加液膜液膜在管内比例，从而提高在管内比例，从而提高沸腾传热系数沸腾传热系数。二二 降膜式浓缩设备降膜式浓缩设备原理：原理：料液由加热器顶部加入，在重力作用料液由加热器顶部加入，在重力作用下沿管壁成液膜状向下流动下沿管壁成液膜状向下流动 。特点：由于液膜向下加速，克服加速压头比特点：由于液膜向下加速，克服加速压头比升膜式小，加热蒸汽与料液温差大，传热效升膜式小，加热蒸汽与料液温差大，传热效果好。同时与升膜式一样也属于自然循环液果好

21、。同时与升膜式一样也属于自然循环液膜浓缩设备，具有传热效率高，受热时间短膜浓缩设备，具有传热效率高，受热时间短等特点。且操作容易，清洗方便。等特点。且操作容易，清洗方便。三、升降膜式浓缩设备第四节第四节 刮板式、离心式薄膜浓缩设备刮板式、离心式薄膜浓缩设备一一 刮板式薄膜浓缩设备刮板式薄膜浓缩设备1.1.结构：结构：l 分为立式和卧式两类。主要由转轴、刮板、分离圆盘夹套分为立式和卧式两类。主要由转轴、刮板、分离圆盘夹套加热室。加热室：为一夹套圆筒体。其直径加热室。加热室：为一夹套圆筒体。其直径D应适中。应适中。 DF，但阻力距，但阻力距T，功耗，功耗N； DF，二次蒸汽流速，二次蒸汽流速v夹带

22、量夹带量效果效果 一般一般D=300-800mm，L/D=5-6，F=3-5m2l 刮板：刮板：4-8块对称安装，并与轴有一转向相同的夹角块对称安装，并与轴有一转向相同的夹角，成为导，成为导向角向角 推动料液流动推动料液流动 浓缩时间浓缩时间，一般，一般=10 刮板与加热器的最小间隙为刮板与加热器的最小间隙为1.50.3mm，刮板线速度。，刮板线速度。2.2.工作原理工作原理（1 1）立式）立式 料液从上部以稳定流量进入，经分配盘在其料液从上部以稳定流量进入，经分配盘在其离心力作用下，被抛向夹套加热室的内壁，并受离心力作用下，被抛向夹套加热室的内壁，并受重力作用沿壁向下流动。与此同时，被刮板刮

23、成重力作用沿壁向下流动。与此同时，被刮板刮成薄膜与加热面进行热交换被加热而蒸发浓缩。浓薄膜与加热面进行热交换被加热而蒸发浓缩。浓缩液从底部排出，二次蒸汽则上升到顶部，经旋缩液从底部排出，二次蒸汽则上升到顶部，经旋转带孔叶板进一步分离泡沫后从顶部排出。转带孔叶板进一步分离泡沫后从顶部排出。（2 2）卧式）卧式 料液从稳定流量从进料口进入，经刮板在离心力料液从稳定流量从进料口进入，经刮板在离心力作用下，抛向夹套加热室的内壁，并被刮成薄膜。与作用下，抛向夹套加热室的内壁，并被刮成薄膜。与此同时在导角此同时在导角的作用下液膜沿轴向向后流动，的作用下液膜沿轴向向后流动，被加热而蒸发浓缩。最后与二次蒸汽一

24、起进入被加热而蒸发浓缩。最后与二次蒸汽一起进入分离圆盘，料液在重力作用下被分离排出，二分离圆盘，料液在重力作用下被分离排出，二次蒸汽则从上部排除。次蒸汽则从上部排除。二二 离心式薄膜浓缩设备离心式薄膜浓缩设备结构：其构造与碟式分离机相似。结构：其构造与碟式分离机相似。工作原理：通过离心圆盘所产生的离心力，使料液分布工作原理：通过离心圆盘所产生的离心力，使料液分布于离心圆盘表面，形成薄膜，与离心盘的夹套内蒸汽进行于离心圆盘表面，形成薄膜，与离心盘的夹套内蒸汽进行热交换，蒸发浓缩。热交换，蒸发浓缩。特点：传热效率很高，蒸发强度大的新型浓缩设备；料特点：传热效率很高，蒸发强度大的新型浓缩设备；料液受

25、热时间短，约液受热时间短，约1-21-2秒，形成秒，形成0.1mm0.1mm的液膜。特别适合果的液膜。特别适合果汁和其它热敏性液体食品进行浓缩。由于离心盘间的距汁和其它热敏性液体食品进行浓缩。由于离心盘间的距离小，故对粘度大、易结晶、易结垢的区料不大适用；离小，故对粘度大、易结晶、易结垢的区料不大适用；结构较复杂，造价较高。结构较复杂，造价较高。3.3.特点：特点：料液在浓缩时成液膜流动，且料液在浓缩时成液膜流动，且不断更新，故传热系数高。不断更新，故传热系数高。结构简单。适合于浓缩高粘度结构简单。适合于浓缩高粘度的果汁、蜂蜜或含有悬浮颗粒的的果汁、蜂蜜或含有悬浮颗粒的料液。料液。第五节第五节

26、 片式浓缩装置片式浓缩装置1.1.结构：结构同片式换热器完全相同结构：结构同片式换热器完全相同2.2.工作原理：工作原理：u料液：料液：由泵强制通入加热器体，由片由泵强制通入加热器体，由片1 1与片与片2 2之间上升，然后从片之间上升，然后从片3 3与片与片4 4间下降。料液加间下降。料液加热后，部分水分蒸发为二次蒸汽与浓缩液一热后，部分水分蒸发为二次蒸汽与浓缩液一起进入底部通道，引入分离时进行分离。起进入底部通道，引入分离时进行分离。u蒸汽：通入片蒸汽：通入片2 2、3 3间和间和1 1、4 4间，通过片壁间，通过片壁使料液加热，冷凝排出。使料液加热，冷凝排出。特点特点 结构紧凑、占地面积小

27、、料液受热时间短结构紧凑、占地面积小、料液受热时间短蒸发能力大（蒸发能力大（2.0kg2.0kg水水/1kg/1kg蒸汽）。适于蒸汽）。适于浓缩较高浓度产品，且易清洗浓缩较高浓度产品，且易清洗。第六节第六节 真空浓缩装置的附属设备真空浓缩装置的附属设备主要包括：捕集器、冷凝器、真空装置主要包括：捕集器、冷凝器、真空装置一一 捕集器捕集器作用：防止蒸发过程中形成细微液滴被二作用：防止蒸发过程中形成细微液滴被二次蒸汽夹带走，减少料液损失。次蒸汽夹带走，减少料液损失。2.2.类型类型（1 1）惯性型：在二次蒸汽流经的通道上，设置若干挡板，使带）惯性型：在二次蒸汽流经的通道上，设置若干挡板，使带液滴的

28、二次蒸汽多次改变方向，同时与挡板碰撞，从而与气体分液滴的二次蒸汽多次改变方向，同时与挡板碰撞，从而与气体分离。正常操作时效果较好，但阻力损失大。离。正常操作时效果较好，但阻力损失大。（2 2）离心型：与旋风分离器相似。只有蒸汽速度很大时（一）离心型：与旋风分离器相似。只有蒸汽速度很大时（一般般12-30m/s12-30m/s；真空状态下可达；真空状态下可达60- 70m/s60- 70m/s），操作性能才较），操作性能才较好，但阻力损失大（好，但阻力损失大（40-100mmHg40-100mmHg）。）。（3 3）表面型：靠多层金属网或者磁圈等粘附在其表面。食）表面型：靠多层金属网或者磁圈等粘

29、附在其表面。食品工业应用少。品工业应用少。（2 2）表面式冷凝器）表面式冷凝器结构：由干式真空泵、给水泵、表面冷凝器等。结构：由干式真空泵、给水泵、表面冷凝器等。原理和流程：与管壳式热交换器相同。二次蒸汽与原理和流程：与管壳式热交换器相同。二次蒸汽与冷却水通过管壁间接换热、冷凝。冷却水通过管壁间接换热、冷凝。特点：结构较简单。由于间接换热，加之壁垢产特点：结构较简单。由于间接换热，加之壁垢产生，故二次蒸汽与冷却水终端温差大（一般达生，故二次蒸汽与冷却水终端温差大（一般达10-10-1212）。即冷却水使用不经济。）。即冷却水使用不经济。（3 3）低水位冷凝器）低水位冷凝器3.3.对捕集器的要求

30、对捕集器的要求（1 1）良好的分离效果；）良好的分离效果；（2 2）阻力损失小；）阻力损失小；（3 3）料液应能顺利流回蒸发室；）料液应能顺利流回蒸发室；（4 4）结构简单、尺寸小、易于清洗。）结构简单、尺寸小、易于清洗。二二 冷凝器冷凝器1.1.作用：将真空浓缩产生的二次蒸汽进行冷凝，以减轻作用：将真空浓缩产生的二次蒸汽进行冷凝，以减轻真空系统的容积负荷，保证达到所需的真空度。真空系统的容积负荷，保证达到所需的真空度。2.2.真空冷凝装置的种类与构造真空冷凝装置的种类与构造（1 1）大气式冷凝器）大气式冷凝器结构：由干式真空泵、给水泵、大气冷凝器和汽液分离结构：由干式真空泵、给水泵、大气冷凝

31、器和汽液分离器等。器等。冷凝器体：钢板制成的圆筒，同内装有淋水板。冷凝器体：钢板制成的圆筒，同内装有淋水板。淋水板：板面积为冷却器断面积的淋水板：板面积为冷却器断面积的60-70%60-70%。原理和流程：二次蒸汽与冷却水直接逆流混合接触换原理和流程：二次蒸汽与冷却水直接逆流混合接触换热、冷凝。热、冷凝。（4 4）喷射式冷凝器）喷射式冷凝器结构：结构：u由喷嘴、吸气室、混合室、扩散室组成。由喷嘴、吸气室、混合室、扩散室组成。u喷嘴：按同心圆排列喷嘴：按同心圆排列1-31-3圈，大小按工况选择。圈，大小按工况选择。u圆锥导向挡板：对水流起缓冲、导向作用。圆锥导向挡板：对水流起缓冲、导向作用。u混

32、合室：候部截面积混合室：候部截面积F2F2与喷嘴出口总截面积与喷嘴出口总截面积F1F1之比之比F2 /F2 F2 /F2 =3-4=3-4。工作原理：工作时，借助离心水泵的动力，将水压入喷嘴，工作原理：工作时，借助离心水泵的动力，将水压入喷嘴，使水流以使水流以15-30m/s15-30m/s的高速射入混合室及扩散室，这样在吸气的高速射入混合室及扩散室，这样在吸气室形成低压区（室形成低压区（P+rv2/2gP+rv2/2g，v Pv P）。因此，二次蒸汽便）。因此，二次蒸汽便被不断地吸入，与水流混合、冷却排出，并起抽真空作用。被不断地吸入，与水流混合、冷却排出，并起抽真空作用。特点：特点：结构简

33、单、造价低廉；结构简单、造价低廉；兼有冷凝及抽真空的双重作用，兼有冷凝及抽真空的双重作用，故不必再配真空装置；故不必再配真空装置；整个冷凝气功耗小；整个冷凝气功耗小；可用于抽吸腐蚀性气体。可用于抽吸腐蚀性气体。但是，不能获得较高的真空度但是，不能获得较高的真空度（一般（一般600-700mmHg600-700mmHg）安装注意事项安装注意事项二次蒸汽的吸入管，应按蒸汽流速二次蒸汽的吸入管，应按蒸汽流速50-80m/s50-80m/s选择管选择管 径，以尽量减少阻力损失；径，以尽量减少阻力损失；进水管路应尽量减少管件（如接头、弯管等），减少阻力进水管路应尽量减少管件（如接头、弯管等），减少阻力损

34、失；损失；排水管要求垂直无弯头。若必须曲折，折角不大于排水管要求垂直无弯头。若必须曲折，折角不大于4545，并折弯不得多于两次。并折弯不得多于两次。管路及各接口应严密，出水管下端应在水面下约管路及各接口应严密，出水管下端应在水面下约200mm200mm；运转时，供水泵压力要稳定。操作停止时，应先破坏浓运转时，供水泵压力要稳定。操作停止时，应先破坏浓缩国内真空度，然后再关闭水泵，避免冷水倒流至浓缩锅缩国内真空度，然后再关闭水泵，避免冷水倒流至浓缩锅内。内。三种冷凝装置比较三种冷凝装置比较 对同一级蒸汽处理量来说，大气式用对同一级蒸汽处理量来说，大气式用水量省，仅为表面和喷射的一半。就功耗水量省，

35、仅为表面和喷射的一半。就功耗而言，喷射式小，一般省功而言，喷射式小，一般省功30-40%30-40%。又喷。又喷射式的冷却水可以循环使用。故在真空度射式的冷却水可以循环使用。故在真空度要求不是很高的情况下一般选用喷射式冷要求不是很高的情况下一般选用喷射式冷凝器。凝器。计算计算a a）冷却水消耗量）冷却水消耗量 由热量平衡进行计算。即二次蒸汽冷凝由热量平衡进行计算。即二次蒸汽冷凝释放出的热量等于冷却水所吸收的热量释放出的热量等于冷却水所吸收的热量 W=DW=D（i-i0i-i0）/C/C（tK-tHtK-tH） （kg/hkg/h） D D：二次蒸汽量：二次蒸汽量 （kg/hkg/h） i i：

36、二次蒸汽热焓：二次蒸汽热焓 （J/kgJ/kg） i i0 0：二次蒸汽冷凝热焓：二次蒸汽冷凝热焓 （J/kgJ/kg） t tK K：冷却水进口温度：冷却水进口温度 （K K） t tH H：冷却水出口温度：冷却水出口温度 （K K） C C：冷却水的比热：冷却水的比热 （J/kgKJ/kgK）b b）抽射系数）抽射系数 0=Va/V Va：被吸入不凝结气体体积流量（：被吸入不凝结气体体积流量（m3/h）；）； V：工作介质（冷水）的体积流量（：工作介质（冷水）的体积流量（m3/h） 0=K（Pb/Pc）1/2-1c）喷管与喷嘴截面积）喷管与喷嘴截面积d d） 排水管直径排水管直径三三 真空

37、装置真空装置1.作用：抽取不凝结气体，保证整个浓缩装置处于真作用：抽取不凝结气体，保证整个浓缩装置处于真空状态下，使料液在低温下沸腾蒸发浓缩，以利于提空状态下，使料液在低温下沸腾蒸发浓缩，以利于提高食品的质量。高食品的质量。 根据经验，不凝结气体量根据经验，不凝结气体量 G=0.0025（Qg+Qs）+0.01 Qg (kg/h)2.2.常用真空装置常用真空装置 机械泵：水环式、往复式（湿式、干式）机械泵：水环式、往复式（湿式、干式） 喷射泵：水利喷射、蒸汽喷射喷射泵：水利喷射、蒸汽喷射 （1 1）湿式真空泵：可将冷却水和不凝结气体一）湿式真空泵：可将冷却水和不凝结气体一同抽出。机体笨重、真空

38、度低、功耗大、效率差、维同抽出。机体笨重、真空度低、功耗大、效率差、维护费用高。护费用高。 （2 2）干式真空泵：与干式逆流冷凝器配合使用，只）干式真空泵：与干式逆流冷凝器配合使用，只抽吸不凝结气体。效果较好、使用广泛。一般真空度可达抽吸不凝结气体。效果较好、使用广泛。一般真空度可达750mmHg750mmHg。（3 3）水环式真空泵：）水环式真空泵： 结构类似于离心水泵。利用叶轮在轮壳中旋转，结构类似于离心水泵。利用叶轮在轮壳中旋转，连续不断地抽吸与排出气体。结构简单、紧凑、操连续不断地抽吸与排出气体。结构简单、紧凑、操作可靠、排气量均匀。但因转速较高，泵内水环冲作可靠、排气量均匀。但因转速

39、较高，泵内水环冲击磨损是真空度降低。一般极限真空度击磨损是真空度降低。一般极限真空度730-730-740mmHg740mmHg。（4 4）水利喷射泵：）水利喷射泵： 同喷射式冷凝器完全一样。同喷射式冷凝器完全一样。（5 5）蒸汽喷射泵：）蒸汽喷射泵： 原理同水利喷射。主要区别是采用较高压力原理同水利喷射。主要区别是采用较高压力的蒸汽作为动力源。特点是安装高度（的蒸汽作为动力源。特点是安装高度（10m10m），），可采用多级串联组合，以达到较高真空度。可采用多级串联组合，以达到较高真空度。一般单级真空度最高可达一般单级真空度最高可达720720、双级、双级740-750740-750、三级可达

40、三级可达755-758 mmHg755-758 mmHg。 【蒸发器的选型蒸发器的选型】考虑原则考虑原则1.1.料液在蒸发过程中的停留时间料液在蒸发过程中的停留时间 时间时间，则热敏性料液的品质，则热敏性料液的品质 终端料液粘度终端料液粘度，传热效果，传热效果 热敏性料液：热敏性料液： 应选升降膜式或刮板式应选升降膜式或刮板式2.2.总传热系数总传热系数 传热面积和温差一定，传热面积和温差一定， 传热系数传热系数，传热量，传热量，蒸发量，蒸发量 高粘度料液：高粘度料液： 选降膜式选降膜式 低粘度料液：低粘度料液： 选升、降膜式、刮板式选升、降膜式、刮板式3.3.生产强度：生产强度： 指单位时间

41、内蒸发面积上的蒸发水分量。指单位时间内蒸发面积上的蒸发水分量。 真空浓缩锅：传热面积小、温差大、生产真空浓缩锅：传热面积小、温差大、生产强度高；强度高； 多小蒸发器：效数越多，温差损失多小蒸发器：效数越多，温差损失，生，生产强度产强度尽管多效尽管多效了经济性，但了经济性，但生产强度。生产强度。蒸发器的主要性质蒸发器的主要性质第七节第七节 真空浓缩装置的主要工艺计算真空浓缩装置的主要工艺计算一一 物料衡算物料衡算（一）单效浓缩设备（一）单效浓缩设备蒸发水分量（或二次蒸汽量）：蒸发水分量（或二次蒸汽量）：W=SW=S（1-B0/B11-B0/B1） （kg/hkg/h）S S：料液进料量：料液进料

42、量 （kg/hkg/h）B B0 0：原料液浓度：原料液浓度 （% %）B B1 1：浓缩液浓度：浓缩液浓度 （% %）（二）多效浓缩设备（二）多效浓缩设备 1.蒸发水分量蒸发水分量 W=S（1-B0/Bn） （kg/h） Bn：末效浓缩液浓度：末效浓缩液浓度 （%） 2.最终产品的量最终产品的量 S0n= S B0/Bn （kg/h） 3.料液最终浓度料液最终浓度 Bn = S B0/( S-W1- W2 -Wn) （%） Wn：各效所蒸发的水分量：各效所蒸发的水分量 （kg/h）三三 热量计算热量计算（一）单效浓缩设备（一）单效浓缩设备1.热能消耗：热能消耗： Q总总= Q1+ Q2+ Q

43、3+ Q4 蒸发水分耗热蒸发水分耗热Q1 消耗于进料的加热消耗于进料的加热Q2；如果进料的温度等于料；如果进料的温度等于料液煮沸的温度液煮沸的温度t2，则在进料加热上的热损失为零；，则在进料加热上的热损失为零；若若t1t2，则热量的消耗为负数；，则热量的消耗为负数； 消耗于浓缩器的加热消耗于浓缩器的加热Q3；消耗于向周围介质热损失消耗于向周围介质热损失Q4 Q1=W L1 （J） Q2=SC（t1-t2） （J） Q3= W1C1（t1t2） （J） Q4= （Q1+ Q2+ Q3）3% （J）式中式中 L1 ：二次蒸汽气化潜热（：二次蒸汽气化潜热（J/kg）L1 =i2-t2C C：料液比热

44、（：料液比热（J/kg K） i2：二次蒸汽热焓（：二次蒸汽热焓（J/kg） t1、t2：料液进料温度和浓缩液温度（：料液进料温度和浓缩液温度（） t1、t2：浓缩开始温度和浓缩锅蒸发温度（：浓缩开始温度和浓缩锅蒸发温度（） W1：浓缩锅的重量（：浓缩锅的重量（kg） C1：浓缩锅的比热（：浓缩锅的比热（J/kg K）2.2.蒸汽消耗量蒸汽消耗量 D=Q D=Q总总/ /（i i1 1-i-iK K） （kg/hkg/h）i i1 1：加热蒸汽热焓：加热蒸汽热焓 （J/kgJ/kg）i iK K：加热蒸汽冷凝水热焓（：加热蒸汽冷凝水热焓（J/kgJ/kg）（二）多效浓缩设备（二）多效浓缩设备1

45、.1.自蒸发系数自蒸发系数 n n= =（t tn-1n-1-t-tn n）/ /（i i n n - t - tn n C C） i i n n ：第：第n n效中所产生的二次蒸汽热焓（效中所产生的二次蒸汽热焓（J/kgJ/kg） t tn-1n-1 、t tn n：分别为：分别为n-1n-1、n n效中的溶液温度（效中的溶液温度（K K） 一般并流式一般并流式n n2.2.蒸发系数蒸发系数 n n= =（I In n-t-tK K C CK K）/ /（i i n n - t - tn n C C） I In n ：第：第n n效加热蒸汽的热焓（效加热蒸汽的热焓（J/kgJ/kg） t t

46、K K：第：第n n效加热蒸汽的冷凝水温度（效加热蒸汽的冷凝水温度（K K） 如果溶剂是水，则如果溶剂是水，则n n可近似取可近似取1.01.03.蒸发水分量及第一效加热蒸汽量蒸发水分量及第一效加热蒸汽量 第第n效效 Wn=Dnn+（SC-W1-W2-Wn-1）n n 第一效第一效 W1=D11+SC1 1 第二效第二效 W2=D22+（SC-W1）2 2 式中：式中：n：热损失系数（）：热损失系数（） D1: 第一效加热蒸汽量第一效加热蒸汽量(kg/h) 将上面各式变为的函数式将上面各式变为的函数式 W1=D1a1+b1 W2=D1a2+b2 Wn=D1an+bn 则则 W=W1+W2+Wn

47、=A D1+B 化简第一效加热蒸汽化简第一效加热蒸汽 D1= （W-B）/ A (kg/h) 三三 传热面积计算传热面积计算（一）单效浓缩设备（一）单效浓缩设备 F=Q总总/（KT） （m2） K：传热系数（W/ m2K） T：加热蒸汽温度（t1）与浓缩 料夜的温度（t2）之差（K）（二）多效浓缩设备（二）多效浓缩设备 根据浓缩操作得出，任何效的加热蒸汽温度根据浓缩操作得出，任何效的加热蒸汽温度（T）必须高于溶液的沸点温度（）必须高于溶液的沸点温度（t），保持一定温差），保持一定温差（T-t），浓缩操作才能正常进行。），浓缩操作才能正常进行。 各效温度差用各效温度差用tn表示，则表示，则t1=T1-t1，t2=T2-t2，tn=Tn-tn，如果无温度损失，如果无温度损失t，则溶液的沸点即等，则溶液的沸点即等于二次蒸汽温度，也等于进入次一效加热蒸汽的温度。于二次蒸汽温度，也等于进入次