真空浓缩

第十三章 真空浓缩 本章学习目标

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掌握真空浓缩的基本原理和主要用途 掌握蒸发器的结构及性能特点与选用原则 了解多效真空浓缩设备的配置与节能措施

目录

1. 浓缩的基本原理及其设备分类：浓缩的基本原理、料液特性对于浓缩设备选择的影响、

浓缩设备的分类 2. 常压蒸发设备：

3. 真空浓缩设备：非膜式真空蒸发器、膜式蒸发器、真空浓缩系统附属设备 4. 真空浓缩系统：真空浓缩系统的配置类型及特点、典型真空浓缩系统

第一节 浓缩的基本原理

1.

浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作，是一个传热传质过程。如除去果蔬汁、牛奶等料液中的部分水。

2. 蒸发浓缩：食品工厂中使用最广泛的浓缩方式，

3. 原理：利用浓缩设备对物料进行加热，当加热至相应压力条件下水的沸点后，物料中易

挥发部分水分不断地由液态变为气态，汽化时所产生的二次蒸汽不断被排出设备，使制品的浓度不断提高，直至达到所规定的浓度。

4. 过程：供应足够的热量以维持溶液的沸腾温度，并补充因水分蒸发所带走的热量，促使

蒸汽迅速排出，保持汽液界面较低的压力 5. 目的：

1) 作为干燥、结晶处理的预处理； 2) 提高产品质量； 3) 提高产品的宝藏性；

4) 减少产品的重量和体积，便于运输； 5) 浓缩用作某些结晶操作的预处理；

6) 提取果汁中的芳香物质 6.要求：

? 食品料液中的营养成分如果糖、蛋白质、有机酸、维生素、果胶等属热敏性很强的

物质。

? 要求加热浓缩时：既要保持食品原料的色、香、味， 又要提高浓度； ? 要求工艺流程、设备选型、制造加工和具体操作较高。 ? 发展方向：低温、快速、连续。

8.料液特性对于浓缩设备选择的影响

? 结垢性：形成垢层，增加热阻，降低传热系数，生产能力下降。易结垢的物料，采用加热表面流速较大的浓缩设备

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热敏性：易发生化学或物理变化，易采用保持时间短、蒸发温度低的浓缩设备 结晶性：易有晶粒析出且沉淀于传热面上影响传热效果，严重时会堵塞加热管。易采用带搅拌器或强制循环蒸发器，用外力使结晶保持悬浮状态

? 黏滞性：浓度增加，黏度增加，流速降低，传热系数降低，生产能力下降。强制对流或成膜型的浓缩设备

? 发泡性：浓缩过程中产生的气泡易被二次蒸汽夹带排出，增加产品的损耗，同时不利于

二次蒸汽的逸出并会污染其他加热设备，严重时造成无法操作。应降低蒸发器内二次蒸汽的流速，以减少发泡的现象，或设置消除发泡和能进行泡沫分离回收的蒸发器，一般采用料液流速较大的蒸发器。

? 腐蚀性：应选用防腐蚀材料制成的设备或是结构上采用更换方便的形式，使受到腐蚀的

构件易于更换。

9.浓缩设备的分类

? 组成：蒸发器、冷凝器和真空装置 ? 按蒸发面上压力分：

? 常压浓缩设备：蒸发面上为常压，溶剂汽化后直接排入大气，设备结构简单，蒸发

速率低

? 真空浓缩设备：蒸发面上方的压力状态为真空，溶剂从蒸发面上汽化后由真空系统

抽出。蒸发温度低，速率高，设备复杂。

? 按蒸发时的料液流动形式分：薄膜式和非膜式

? 薄膜式：料液在加热表面呈薄膜状蒸发。蒸发热效率高，但结构复杂，按流动方向

又分为升膜式和降膜式。

? 非膜式：料液在蒸发器内聚集在一起，通过自然或强制对流完成均匀加热和蒸汽逸

出

? 按料液的流程分：循环式和单程式

? 按加热蒸汽被利用的次数分：分为单效浓缩设备和多效浓缩设备。效数增多，有利于节

约热能

第二节 常压蒸发设备

? 原理：

? 特点：结构简单，技术要求较低

? 麦芽汁煮沸锅作用：将糊化、糖化、过滤后得到的清麦芽汁煮沸，浓缩到所要求的发酵糖

度

? 结构如图：外凸锅底一般适用于小型煮沸锅；内凸锅底则通过增大加热面积，促进料液对

流及循环，提高传热系数，改善受力状态，提高锅体的刚度，

第三节 真空浓缩设备

真空浓缩的优点: 1) 温度梯度大；

2) 可用低压蒸汽、真空浓缩操作是在较低的温度下进行的，设备与室内的温度差小，减

少了设备使用时的热量损失；

3) 减少营养损失，提高食品质量， 真空浓缩降低了牛乳蒸发时的沸腾温度，可避免其

中的热敏性物料受高温影响，而使产品质量下降；

4) 沸点低、设备热损失少。 沸腾温度的降低，提高了加热蒸汽与沸腾流体之间的温度

差，增大了传热量，使蒸发过程加快，生产能力提高，为利用二次蒸汽、节约能源创造了条件，如双效、多效浓缩及热泵等。

其不足之处主要在于：

1) 由于真空浓缩必须设有真空系统，增加了附属设备及其动力消耗，相应的工程投资

也要增加；

2) 由于液体的蒸发潜热随沸点降低而增加，所以真空浓缩的耗热量大。 一、中央循环管式浓缩器 二、盘管式蒸发器 三、夹套式蒸发器 四、长管式 1.降膜式浓缩装置 2.升膜式蒸发器

? 优点：占地面积小，传热效率较高，料液受热时间短，易起泡和粘度低的液料。 ? 缺点：一次浓缩比不大，操作是进料量需要很好控制，进料过多不易成膜过少则易

断膜干壁，影响产品质量。 3.升降膜式蒸发器 五、刮板式薄膜浓缩设备 （一）刮板的形式 （二）离心式薄膜浓缩设备 六、板式浓缩装置 七、片式浓缩装置 八、附属装置—捕集器 蒸汽喷射泵 往复泵 水环泵

多效真空浓缩设备

? 有几个蒸发器相连接，以生蒸汽加热的蒸发器为第一效，利用第一效产生的二次蒸汽加热

的蒸发器为第二效，依次类推。

? 顺流式