第八章 食品浓缩设备.ppt(3)

在轴流泵的作用下，卤水强制循环至蒸发室内蒸发、结晶，产生的二次蒸汽进入下一效加热室作为加热蒸汽，依次类推。 废酸液采用外循环三效减压浓缩的方法将稀酸蒸出并冷凝回收，先进入三浓缩分离器，达到一定的容量后，进入三效蒸发器通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过冷凝器回收成为稀盐酸进入液封槽，经初步浓缩的废酸再通过酸泵到二效浓缩分离器与二效蒸发器，通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过三效换热冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，经二次浓缩的废酸再通过酸泵到一效浓缩分离器与一效蒸发器经生蒸汽加热，在一效浓缩分离器内进行三次蒸发，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过二效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，再通过酸泵排出，可以与新酸混合一起使用。多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。

本部分小结 1、浓缩设备的分类？真空浓缩的优点？ 2、浓缩设备的选型原则？主要考虑物料的哪些特性？ 3、蒸发浓缩设备的分类？加热蒸发器的形式有哪几种？ 4、膜式浓缩设备的形式有几种？各自的工作原理、特点和应用场合（升膜、降膜、刮板式、片式浓缩装置）？ 5、浓缩设备地附属装置主要有哪些？其主要作用是什么？ 6、浓缩设备的设计计算步骤和方法？ 7、蒸发系数和自蒸发系数的概念？ 8、引起温度损失的主要因素有哪些？ 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 三、典型真空浓缩系统 单效降膜式真空浓缩系统 顺流式双效真空降膜浓缩设备 混流式三效降膜真空浓缩设备 混流式四效降膜真空浓缩设备 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 单效降膜式真空浓缩系统 系统构成：以图8. 11所示的德国 WIEGDN单效降膜式真空浓缩设备为例。该系统适用于牛乳的浓缩。它具有能量消耗少、操作稳定、清洗方便等特点。 系统特点 工作过程 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 预热 原料 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 系统特点 主要由降膜式蒸发器、蒸汽（热泵）、料液泵（离心泵和螺杆泵）、水泵、真空泵及贮液筒等组成。

降膜式蒸发器所有加热管束使用同一加热蒸汽，但管束内部分隔为加热面积大小不同的两部分，同时冷凝器设置于加热器外侧的夹套内，结构紧凑。 系统中的热泵用来将部分二次蒸汽压缩后作为加热蒸汽使用；同时，通过在进料缸内引入冷凝水管道及在分离室内设置夹套预热装置，对原料进行预热，回收了冷凝水和二次蒸汽的残留热量，提高了能量利用效率。 食品工厂机械与设备——第八章 浓缩设备 工作过程 原料牛乳从贮料筒经流量计进入分离室，利用二次蒸汽间接加热，提高原料牛乳的温度；然后由料液泵送至加热器第一部分加热管束顶部，经分布器使其均匀地流入各加热管内，呈膜状向下流动，同时受热蒸发；经第一部分加热管束蒸发浓缩后的牛乳，由料液泵送入第二部分加热管束进一步加热蒸发，达到浓度后的浓缩牛乳由螺杆泵送出。 经分离器排出的二次蒸汽，一部分由蒸汽增压后送入加热器作为加热蒸汽使用，另一部分进入位于加热室外侧夹套内的冷凝器，在冷却水盘管作用下冷凝成水，并与加热器内的冷凝水汇合在一起，由冷凝水泵送出。 节流孔板a、b、c、d用于流量控制所需的流量检测。 主要技术参数： 水分蒸发量：800kg/h ； 进料量：1210kg／h（进料总乳固体含量 25.65％); 生产率：410kg／h（出料总乳固体含量74％); 蒸汽耗量：465（kg／h）（蒸汽表压 800KPa); 耗水量：水压300kPa（表压),22℃15m3/h； 电机总功率：约10.4kw。

在轴流泵的作用下，卤水强制循环至蒸发室内蒸发、结晶，产生的二次蒸汽进入下一效加热室作为加热蒸汽，依次类推。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。 废酸液采用外循环三效减压浓缩的方法将稀酸蒸出并冷凝回收，先进入三浓缩分离器，达到一定的容量后，进入三效蒸发器通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过冷凝器回收成为稀盐酸进入液封槽，经初步浓缩的废酸再通过酸泵到二效浓缩分离器与二效蒸发器，通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过三效换热冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，经二次浓缩的废酸再通过酸泵到一效浓缩分离器与一效蒸发器经生蒸汽加热，在一效浓缩分离器内进行三次蒸发，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过二效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，再通过酸泵排出，可以与新酸混合一起使用。

废酸液采用外循环三效减压浓缩的方法将稀酸蒸出并冷凝回收，先进入三浓缩分离器，达到一定的容量后，进入三效蒸发器通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过冷凝器回收成为稀盐酸进入液封槽，经初步浓缩的废酸再通过酸泵到二效浓缩分离器与二效蒸发器，通过二次酸蒸汽加热，在浓缩分离器内进行汽液分离，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过三效换热冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，经二次浓缩的废酸再通过酸泵到一效浓缩分离器与一效蒸发器经生蒸汽加热，在一效浓缩分离器内进行三次蒸发，蒸发出的水蒸汽和hcl气体经过二效蒸发器冷凝回收成为稀盐酸进入液封槽，再通过酸泵排出，可以与新酸混合一起使用。二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水，剩余料液由泵输送到蒸发器的下一个效组中，该组的操作温度比上一组略高，在新的效组中重复喷淋、蒸发、冷凝过程。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。

多效蒸发（med）串联多个蒸发器，加热废水浓缩得到固相盐，下一个蒸发器所需的加热蒸汽来自上一个蒸发器的二次蒸汽，蒸发效数就是蒸汽利用次数。降膜蒸发器适用于发泡性物料蒸发浓缩，由于料液在加热管内成膜状蒸发，即形成汽液分离，同时在效体底部，料液大部份即被抽走，只有少部份料液与所有二次蒸汽进入分离器强化分离，料液整过程没有形成太大冲击，避免了泡沫的形成。二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水，剩余料液由泵输送到蒸发器的下一个效组中，该组的操作温度比上一组略高，在新的效组中重复喷淋、蒸发、冷凝过程。

牛乳首先经预热后进行杀菌，然后顺序经由第四效、第一效、第二效和第三效蒸发器进行浓缩。 采用了多个蒸发器夹套内的预热器，并增设有闪蒸冷却器用于牛乳杀菌后的降温。 二次蒸汽的冷凝采用效率较高的混合式冷凝器。 * * 真空浓缩设备的主要计算一、物料衡算 （一）单效浓缩设备 式中 S－料液进料量（公斤/小时）W－蒸发之水分（或二次蒸汽）量（公斤/小时）B0－原料液浓度（％）B1－浓缩液浓度（％） * * (二)多效浓缩设备 1.蒸发水分量式中 Bn－末效料液浓度（％） 2.最终产品的量3.料液最终浓度 式中 W1,W2,W3,……Wn－各效所蒸发的水分量（公斤/小时） * * 二、热量计算 （一）单效浓缩设备 1.热能的消耗包括 （1）消耗于水分的蒸发Q1； （2）消耗于进料的加热Q2；如果进料的温度等于物料沸点的温度t2，则在进料加热上的热量消耗为零，如果t1>t2，则热量的消耗为负数（自蒸发）； （3）消耗于浓缩器的加热Q3； （4）消耗于向周围介质的热量损失Q4。 * * 所以：Q总 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4Q1=W?L1(焦)Q2=S?C? (t1-t2)(焦)Q3=W1?C1? (t1-t2′)(焦)Q4=(Q1+Q2+Q3) ? 3% (焦) * * 2.蒸汽消耗式中 i1－加热蒸汽热焓（焦/公斤） ik－加热蒸汽冷凝水之热焓（焦/公斤） * * （二）多效浓缩设备 1.自蒸发系数 式中 in－第n效加热蒸汽的热焓（焦/公斤） tn-1－第n-1效的溶液温度（开） tn－第n效的溶液温度（开） 一般并流式 β的物理含义：进入第N效的料液温度自tn-1降至N效沸点tn时所放出的显热所能蒸发二次蒸汽的能力； * * 2. 蒸发系数式中 In－第n效加热蒸汽的热焓（焦/公斤） tk－第n效加热蒸汽的冷凝水温度（开） 物理含义：单位加热蒸汽冷凝时所放出的热量能蒸发溶液二次蒸汽的量，如果溶剂为水，则近似取1.0 * * 3 .蒸发水分量及第一效加热蒸汽量 一效蒸发量： W1=（D1·α1+S·C·β1）·η1W2=(D2·α2+(S-W1)·C·β2)η2W3=(D3·α3+(S-W1-W2)·β3)·η3… Wn=(Dn·αn+(S-W1-W2-W3 …Wn-1)·βn)·ηn W1=D2，W2=D3双效浓缩器冷凝水流程，W3=D4， …Wn-1=Dn W总=W1+W2+W3…+Wn * * * * 三、传热面积计算 （一）单效浓缩设备 式中 K－传热系数（瓦/米2开）t-加热蒸汽的温度（t）与被浓缩料液的温度（t2）之差（开） 泡沫捕集器 1、惯性型捕集器 在二次蒸汽流经的通道上设置若干挡板，使带有液滴的二次蒸汽多次改变方向，同时与挡板碰撞，液滴惯性大于蒸汽，在突然改变方向时被从气流中甩出得以分离，此外捕沫器的直径大于蒸汽管的直径，气流速度下降也使气流的夹带能力下降使液滴得以分离； 2、离心型捕集器 使气流以切线方向进入捕集器，气流发生高速旋转液滴在离心力作用下得以分离。

真空获得设备主要包括：旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵、蒸汽流真空泵、往复真空泵、液环真空泵、水喷射泵、水蒸气喷射泵、分子泵、低温泵、离子泵、干泵等等。氯化钴溶液蒸 发时产生的蒸汽进入到第一换热器内进行换热处理，然后冷凝水与余下的蒸汽进入到气液分 离器中进行气液分离，冷凝水进入到纯水储罐中，余下的蒸汽则进入到由三个换热器组成的 相互连通的三联换热器中进行蒸汽冷凝，冷凝水进入冷凝水储槽，然后在进入蒸馏水储罐。一蒸冷凝器、真空冷凝器、浸出器冷凝器、蒸脱机冷凝器、节能器冷凝器、后冷凝器的冷凝液进集液罐，而后由节能器喂料泵打入节能器，节能器冷凝液进入分水箱，分水后溶剂进入溶剂周转罐，由新鲜溶剂泵打入浸出器循环使用，未凝汽进入节能冷凝器，节能冷凝器、分水箱、集液罐、浸出器冷凝器、蒸脱机冷凝器、混合油罐尾气进入空气平衡罐，从而进入尾气回收系统，用氟锂昂作制冷剂，自由气体经过蒸发箱，空气压缩机后，由抽风机抽出排入大气中，回收的冷凝液回流到分水箱。

并且，在被冷凝物一侧往往还需要与真空系统相串联，以保证不被冷凝物被及时排走以保持系统的必要的真空度。 冷却水进 冷却水出 冷凝液 二次蒸汽 食品工厂机械与设备——第六章 浓缩设备 3 水力喷射泵 起混合冷凝和抽真空的双重作用 特点：简单，本身无运动部件,造价低廉； 能耗低；适于抽腐蚀性气体；不能获得高的真空度(其大小与水温有关） 水箱 二次蒸汽 水力喷射泵 补充新水 溢流水 离心水泵 水力是一种具有抽真空．冷凝．排水等三种有效能的机械装置，它是利用一定压力的水流通过对称均布成一定倾斜的喷出，聚合在一个焦点上。由于喷射水流速度很高，于是周围形成负压使器室内产生真空，另外由于二次蒸气冷凝成水；被冷凝的蒸气与不凝结的气体亦由于与高速喷射的水互相摩擦，混合、挤压，通过扩压管被排除，使器室内形成更高真空．水力应用极为广泛，主要用于真空与蒸发系统，进行真空抽水、真空蒸发、真空过滤、真空结晶、干燥、脱臭等工艺，是制粮、制药、化工、食品、制盐、味精、乳品、发酵以及一些轻工行业。 水力喷射泵内部结构 借离心水泵的动力，将水压入喷嘴，由于喷嘴断面积小，以高速射入（15～30m/s）混合室及扩散室后进入排水管中，在喷嘴出口处形成低压区域，不断吸入二次蒸汽，由于二次蒸汽与冷水之间，有一定温度差，两者进行热交换后，二次蒸汽凝结为冷凝水，并夹带不凝结气体，随冷凝水排出，既达到冷凝，又能抽真空作用。

真空获得设备主要包括：旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵、蒸汽流真空泵、往复真空泵、液环真空泵、水喷射泵、水蒸气喷射泵、分子泵、低温泵、离子泵、干泵等等。真空膜蒸馏是近年发展起来的一种新型膜分离技术，它的分离原理是，被分离物质的热溶液通过微孔膜一侧，另一侧抽真空，从而在膜两侧形成传递蒸汽压差，在真空侧产生的气态物质通过冷凝形成液体，从而实现溶液的浓缩和分离。 油扩散泵靠高速蒸汽射流来携带气体以达到抽气的目的，工作在高真空区域，其工作压强范围为10-2～10-5pa。

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