《真空濃縮設備》PPT課件

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1、第七章真空濃縮設備§7-1概述一、概念1、濃縮從溶液中除去部分溶劑的單元操作。2、真空濃縮在負壓下，以較低溫度進行濃縮的單元操作。3、加熱蒸汽（飽和蒸汽或生蒸汽）乳及乳制品生產(chǎn)過程中濃縮所需要的不斷供給的熱量都是來自鍋爐房的飽和的水蒸汽。4、二次蒸汽物料中水分蒸發(fā)所形成的蒸汽。5、不凝性氣體相對于水蒸汽，在一定的壓力和溫度下不能被凝結的氣體，稱為不凝性氣體，一般是指空氣。6、霧沫挾帶對于氣、液兩相的分離設備或反應設備，若氣相為連續(xù)相、液相為分散相（例如板式蒸餾塔），而氣相速度較大，部分液體會被氣體吹散成液滴并被氣體帶出。這種現(xiàn)象稱為霧沫夾帶。產(chǎn)生霧沫夾帶會降低設備的分離效率。二、濃縮

2、的目的:1、除去食品中的大量水分，減輕了重量，減小了體積，節(jié)省了包裝、貯存和運輸費用。2、通過了提高食品的濃度，達到貯藏食品的目的。3、滿足后續(xù)加工工藝過程的要求。三、濃縮的基本過程蒸發(fā)過程的兩個必要組成部分：加熱物料使溶劑(水)沸騰汽化與不斷除去汽化產(chǎn)生的二次蒸汽。一般前一部分在加熱器中進行，后一部分在冷凝器中完成。如圖所示：真空蒸發(fā)基本流程。蒸發(fā)器二次蒸氣（被冷凝）冷凝水加熱蒸氣原料液完成液蒸發(fā)器實質上是一個換熱器，如圖所示，由加熱室1和汽液分離器4兩部分組成。加熱室使用的加熱介質應用最多的是水蒸汽。通過換熱，使間壁另一側的物料加熱、沸騰、蒸發(fā)濃縮。料液蒸發(fā)出的水蒸汽在分離室4中

3、與溶液分離后從蒸發(fā)器上部引出。為防止液滴隨蒸汽帶出，一般在分離器上都設有除沫裝置5。從蒸發(fā)器抽出的蒸汽稱為二次蒸汽，便于同加熱蒸汽相區(qū)別。二次蒸汽進入冷凝器6冷凝，冷凝水從下部排出，二次蒸汽中的不凝性氣體由真空泵抽出。濃縮后的完成液由蒸發(fā)器底部排出。1.加熱器2.加熱列管3.中間管4.分離室5.捕沫器6.冷凝器四、常壓蒸發(fā)和真空濃縮蒸發(fā)操作可以在常壓、加壓或減壓條件下進行。常壓蒸發(fā)是指冷凝器和蒸發(fā)器溶液側的操作壓力為大氣壓或稍高于大氣壓力，此時系統(tǒng)中的不凝性氣體依靠本身的壓力從冷凝器中排出。減壓下的蒸發(fā)通常稱為真空蒸發(fā)，食品工業(yè)廣泛應用真空蒸發(fā)進行濃縮操作。因真空蒸發(fā)時冷凝器和蒸發(fā)器

4、物料側的操作壓力低于大氣壓，必須依靠真空泵不斷從系統(tǒng)中抽走不凝性氣體來維持負壓的工作環(huán)境。采用真空蒸發(fā)的基本目的是降低物料的沸點。真空濃縮與常壓蒸發(fā)比較所具有的優(yōu)點：1、溶液沸點降低，增大了蒸發(fā)器的傳熱溫差，所需的換熱面積減小。2、溶液沸點低，可以應用溫度較低的低壓蒸汽和廢熱蒸汽作熱源，有利于降低產(chǎn)品成本和生產(chǎn)費用。3、蒸發(fā)溫度低，即物料受熱溫度低，有利于濃縮熱敏性物料。4、蒸發(fā)器操作溫度低，系統(tǒng)的熱損失小。五、單效濃縮和多效濃縮濃縮操作的效數(shù)是指二次蒸氣被利用的次數(shù)。如果濃縮生成的二次蒸汽不再被用作加熱介質，而是直接送到冷凝器中冷凝的蒸發(fā)過程，稱為單效濃縮，是濃縮中最簡單的一種方法

5、。如果兩個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，第一個蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二個蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，第二個蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝后排出，則稱為雙效蒸發(fā)，它是多效蒸發(fā)中最簡單的一種方法。.多效蒸發(fā)是將多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來的系統(tǒng)，后效的操作壓力和沸點均較前效低，僅在壓力最高的首效使用生蒸汽作加熱蒸汽，產(chǎn)生的二次蒸汽作為后效的加熱蒸汽，亦即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，只有末效二次蒸汽才用冷卻介質冷凝?？梢姸嘈д舭l(fā)明顯減少加熱蒸汽耗量，節(jié)約了熱能，也明顯減少冷卻水的耗量。.真空濃縮的缺點：蒸發(fā)溫度低，料液黏度大，傳熱系數(shù)較小，系統(tǒng)內(nèi)為負壓，完成液排出需用泵，冷凝水排出也需要用泵或高位產(chǎn)生

6、壓力(液位差)排出。真空泵和輸液泵能耗增加。真空濃縮的操作壓力取決于冷凝器中水的冷凝溫度和真空泵的性能。冷凝器操作壓力的極限是冷凝水的飽和蒸汽壓，所以它取決于冷凝器的溫度。真空泵的作用是抽走系統(tǒng)中的不凝性氣體，真空泵的工作能力愈大，就使得冷凝器內(nèi)的操作壓力愈易維持，愈接近冷凝水的飽和蒸汽壓。一般真空蒸發(fā)時，冷凝器的壓力為10～20kPa。六、閃蒸急劇蒸發(fā)簡稱閃蒸，是一種特殊的減壓蒸發(fā)。將熱溶液的壓力降到低于溶液溫度下的飽和壓力，則部分水將在壓力降低的瞬間沸騰汽化，就是閃蒸。水在閃蒸汽化時帶走的熱量，等于溶液從原壓下溫度降到降壓后飽和溫度所放出的顯熱。在閃蒸過程中，溶液被濃縮。常見閃蒸

7、的具體實施方法是直接把溶液分散噴入低壓大空間，使閃蒸瞬間完成。閃蒸的最大優(yōu)點是避免在換熱面上生成垢層。閃蒸前料液加熱但并沒濃縮，因而生垢問題不突出。而在閃蒸中不需加熱，是溶液自身放出顯熱提供蒸發(fā)能量，因而不會產(chǎn)生壁面生垢問題。七、熱泵蒸發(fā)為提高熱能利用率，除采用多效蒸發(fā)外，還可通過一種通稱為熱泵的裝置，提高二次蒸汽的壓力和溫度，重新用作蒸發(fā)的加熱蒸汽，稱為熱泵蒸發(fā)，或稱為蒸汽再壓縮蒸發(fā)。熱泵是以消耗一部分高質能（機械能、電能）或高溫熱能為代價，通過熱力循壞