第六章 蒸发(食品工程原理 笔记).doc

第六章 蒸 发1.食品物料蒸发的目的 浓缩去除食品中大量的水分，减少质量和体积，从而减少食品包装、储藏和运输费用。提高制品浓度，延长保质期。作为干燥、结晶或完全脱水的预处理过程。改善产品质量。2.食品物料蒸发浓缩的特点 传热性质：属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。 溶液性质：热敏性、腐蚀性、结晶性、结垢性、泡沫、粘度等。 沸点升高：当加热蒸气一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发纯水的温度差。 泡沫挟带：二次蒸气中带有大量泡沫，易造成物料损失和冷凝设备污染。 能源利用：二次蒸气的利用是蒸发操作中要考虑的关键问题之一。3.食品物料的特点（1）热敏性（2）腐蚀性（3）粘稠性（4）结垢性（5）泡沫性（6）挥发性4.蒸发的概念将溶液加热沸腾，使其中的一部分溶剂汽化并作为蒸气排走，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。蒸发的必要条件是热能的不断供给和生蒸汽的不断排除。以增加两相间的化学势从蒸发器蒸出的蒸汽称为二次蒸汽5.按二次蒸汽的利用情况分: 单效蒸发：蒸发过程的二次蒸汽直接冷凝而不再利用。 多效蒸发：若将二次蒸汽通到另一压力较低的蒸发器作为热源，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。多效蒸发的原理：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较低，尽在压力最高的收效使用新鲜蒸汽作加热蒸汽，产生的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽，即后效的加热蒸汽成为前效二次蒸汽的冷凝器，只有未效的二次蒸汽才用冷却介质冷凝。可见多效蒸发明显减少了加热蒸汽耗量，也明显减少冷却水消量。6.蒸发设备结构：加热室、分离器等 循环型（非膜式）（引起循环运动的原因）自然循环 强制循环 （1）中央循环管式（或标准式）蒸发器有“标准蒸发器”之称（2）悬筐式蒸发器循环通道由加热室与蒸发器外壳壁面内的环隙组成。 非循环型/单程型（膜式）（1）长管式蒸发器升膜式、降膜式和升降膜式蒸发器。升降膜式蒸发器：此升降膜式蒸发器，既有以两程代单程，缩短加热管长度的优点，又可因分段浓缩各取有利点以避免其各自的缺点。7.蒸发的辅助设备冷凝器喷射式冷凝器填料式冷凝器孔板式冷凝器 为排出冷凝水，通常采取的措施有两种：低位式和高位式冷凝器。真空泵使用真空泵的目的就是抽出这些不凝结气体。捕沫器产生雾沫夹带的原因：泡沫蒸汽高速流动溶液急剧蒸发 8.单效蒸发蒸发器的换热遵循传热基本方程：=KAT若蒸发器热流体侧的温度为加热蒸汽的饱和温度为Ts，另侧的最低温度将是具有一定真空度的冷凝器中二次蒸汽的饱和温度Tc，则换热壁两侧的最大可能的温度差为 Tt = Ts- Tc式中， Tt称总温差。实际上，蒸发器加热室物料侧的温度T1要高于Tc，亦即两侧的有效换热温差 Tt = Ts- T1单效蒸发的计算单效蒸发的计算项目有：1）蒸发量；2）加热蒸气消耗量；3）蒸发器的传热面积 通常生产任务中已知的项目有：1）原料液流量、组成与温度；2）完成液组成；3）加热蒸气压强或温度；4）冷凝器的压强或温度。 以F表示原料液进料流量以V表示二次蒸汽流量以P表示完成液流量 以S表示加热蒸汽流量(1)（水分）蒸发量V的计算则蒸发器料液侧总物料衡算式(作溶质的物料衡算)： 二次蒸汽流量式式中 wF 进料液中溶质（固形物）质量分数，%； wP 完成液中溶质（固形物）质量分数，%。(2)加热蒸汽消耗量S的计算热量衡算，如无热量损失，则在稳态下，进入系统的热流量等于离开系统的热流量： FhF+SHs =VHv+Shs+Php 进入系统的热流量 = 离开蒸发器的热量 式中 S 加热蒸汽消耗量，/s； Hs 加热蒸汽的焓，J/kg； hF 原料液的比焓，J/kg； Hv 二次蒸汽的焓，J/kg； hp 完成液的焓，J/kg； hs 冷凝水的焓，J/kg；加热蒸汽耗量Srs=Hs-hs，为加热蒸汽的汽化热J/kgrv=Hv-cwT1，为二次蒸汽的汽化热J/kg。蒸汽经济性： e = VS 是蒸发器的重要经济指标(3)换热面积(A)蒸发器的传热面积由传热速率公式计算，即：=KAT因在蒸发器加热室中， T=TS-T1，故=Srs=KA(TS-T1)换热面积为: 9.多效蒸发原理：多效蒸发时要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效低，引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽。一般多效蒸发装置的末效或后几效总是在真空下操作，由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作为下一效的加热蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，即经济性。强调：蒸发量与传热量成正比，多效蒸发并没有提高蒸发