第七章真空濃縮設(shè)備

1、乳品機(jī)械與設(shè)備第七章 真空濃縮設(shè)備第一節(jié) 蒸發(fā)的概述 一、概念一、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(fù)壓下，以較低溫度進(jìn)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(guò)程中濃縮所需要的不斷供給的熱量都是來(lái)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(duì)于水蒸汽，在一定的壓力和溫度下不能被凝結(jié)的氣體，稱為不凝性氣體，一般是指空氣。 6、霧沫挾帶 對(duì)于氣、液兩相的分離設(shè)備或反應(yīng)設(shè)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(huì)被氣體吹散成液滴并被氣體帶出。這種現(xiàn)象稱為霧沫夾

2、帶。產(chǎn)生霧沫夾帶會(huì)降低設(shè)備的分離效率。 二、濃縮的目的二、濃縮的目的: 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(yùn)輸費(fèi)用。 2、通過(guò)了提高食品的濃度，達(dá)到貯藏食品的目的。 3、滿足后續(xù)加工工藝過(guò)程的要求。三、濃縮的基本過(guò)程三、濃縮的基本過(guò)程 蒸發(fā)過(guò)程的兩個(gè)必要兩個(gè)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(jìn)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(shí)質(zhì)上是一個(gè)換熱器，如圖所示，蒸發(fā)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)換熱器，如圖所示，由加熱室由加熱室 1和汽液分離器

3、和汽液分離器 4兩部分組成。加兩部分組成。加熱室使用的加熱介質(zhì)應(yīng)用最多的是水蒸汽。熱室使用的加熱介質(zhì)應(yīng)用最多的是水蒸汽。通過(guò)換熱，使間壁另一側(cè)的物料加熱、沸通過(guò)換熱，使間壁另一側(cè)的物料加熱、沸騰、蒸發(fā)濃縮。料液蒸發(fā)出的水蒸汽在分騰、蒸發(fā)濃縮。料液蒸發(fā)出的水蒸汽在分離室離室4中與溶液分離后從蒸發(fā)器上部引出。中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，一般在分離器上為防止液滴隨蒸汽帶出，一般在分離器上都設(shè)有除沫裝置都設(shè)有除沫裝置5。從蒸發(fā)器抽出的蒸汽稱。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。二為二次蒸汽，便于同加熱蒸汽相區(qū)別。二次蒸汽進(jìn)入冷凝器次蒸汽進(jìn)入冷凝器6冷凝，冷凝

4、水從下部排冷凝，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，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。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(jìn)行。常壓蒸發(fā)是指冷凝器和蒸發(fā)器溶液側(cè)的操作壓力為大氣壓或稍高于大氣壓力，此時(shí)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(yīng)用真空蒸發(fā)進(jìn)行濃縮操作。因真空蒸發(fā)時(shí)冷凝器和蒸發(fā)器物料側(cè)的操作壓力低于大氣壓，必須依靠真空泵不斷從系

5、統(tǒng)中抽走不凝性氣體來(lái)維持負(fù)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(diǎn)。 真空濃縮與常壓蒸發(fā)比較所具有的優(yōu)點(diǎn)： 1、溶液沸點(diǎn)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(diǎn)低，可以應(yīng)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(fèi)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(zhì)，而是直接送到冷凝器中冷凝的蒸發(fā)過(guò)程，稱為單效濃縮，是濃縮中最簡(jiǎn)單的一種方法。如果兩個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)

6、，第一個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二個(gè)蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，第二個(gè)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(jiǎn)單的一種方法。. 多效蒸發(fā)是將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)的系統(tǒng)，后效的操作壓力和沸點(diǎn)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(zhì)冷凝?？梢?jiàn)多效蒸發(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(diǎn)：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(fù)壓，完成液排出需用泵，冷凝水排出也需要用泵或高位產(chǎn)生壓力(液位差)排出。真空泵和輸

7、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(shí)，冷凝器的壓力為1020kPa。六、閃蒸六、閃蒸 急劇蒸發(fā)簡(jiǎn)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(shí)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。 閃蒸的最大優(yōu)點(diǎn)是避免在換熱面上生成垢層。閃蒸前料液加熱但并沒(méi)濃

8、縮，因而生垢問(wèn)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(huì)產(chǎn)生壁面生垢問(wèn)題。七、熱泵蒸發(fā)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(guò)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(zhì)能（機(jī)械能、電能）或高溫?zé)崮転榇鷥r(jià)，通過(guò)熱力循壞，將熱由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用裝置。 常用的熱泵有蒸汽噴射熱泵和機(jī)械壓縮式熱泵。. 蒸汽噴射熱泵使用的蒸汽噴射器類似于蒸汽噴射真空泵，稱為熱壓泵，是在噴嘴附近低壓吸入蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，與高溫高壓的驅(qū)動(dòng)蒸汽混合后，在擴(kuò)壓管處達(dá)到蒸發(fā)所需加

9、熱蒸汽的壓力和溫度后用作蒸發(fā)的加熱介質(zhì)。 機(jī)械壓縮式熱泵利用電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)等驅(qū)動(dòng)往復(fù)式或離心式壓縮機(jī)，將二次蒸汽壓縮，提高其壓力和溫度，重新用作蒸發(fā)的加熱蒸汽。第二節(jié) 蒸發(fā)器 一、蒸發(fā)器的分類 1、根據(jù)二次蒸汽被利用的次數(shù)分類 (1)單效濃縮裝置 (2)多效濃縮裝置 (3)帶有熱泵的濃縮裝置 2、根據(jù)料液流程分類 (1)單程式 (2)循環(huán)式：自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán) 3、根據(jù)加熱器結(jié)構(gòu)分類 (1)盤管式濃縮器 (2)中央循環(huán)管式濃縮器 (3)升膜式濃縮器 (4)降膜式濃縮器 (5)片式濃縮器 (6)刮板式濃縮器 (7)外加熱式濃縮器二、加熱器：二、加熱器： 乳品廠中所使用的加熱器都屬于管式換熱器，又

10、稱列管式換熱器。管束固定在管板上，管板焊接于殼體，管子、管板和殼體焊在一起。物料走列管內(nèi)，列管外殼體內(nèi)走加熱蒸汽。 乳品廠中使用的蒸發(fā)器都是非循環(huán)型的，物料在蒸發(fā)器內(nèi)經(jīng)過(guò)一次加熱、汽化和分離，離開(kāi)時(shí)即達(dá)到要求的濃度。料液一般不打循環(huán)，在加熱器內(nèi)停留時(shí)間短，這對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)有利。這類蒸發(fā)器加熱室中液體多呈膜狀流動(dòng)，因此又通稱為膜式蒸發(fā)器。二、加熱器：二、加熱器： 常有以下幾種型式：長(zhǎng)管式、刮板式和板式等。乳品廠應(yīng)用最多的是長(zhǎng)管式蒸發(fā)器。 長(zhǎng)管式蒸發(fā)器根據(jù)液膜的流動(dòng)方向，又分為升膜式蒸發(fā)器和降膜式蒸發(fā)器 。三、升膜蒸發(fā)原理三、升膜蒸發(fā)原理 升升膜膜式式蒸蒸發(fā)發(fā)器器 . 對(duì)于升膜式蒸發(fā)器，物料從

11、管束下部引入。工作時(shí)，物料在加熱管內(nèi)全程形成上、中、下三個(gè)不同區(qū)域，如圖所示，物料在下部，因液層靜壓作用，物料不沸騰，只起加熱作用。在中部溫度上升物料沸騰，二次蒸汽形成，蒸汽體積急速增大，管芯形成高速上升氣流將液體在管壁壓成薄膜向上流動(dòng)，形成很好的傳熱條件，傳熱系數(shù)大大增加，使蒸發(fā)加快。到達(dá)上部后進(jìn)入飽和區(qū)，汽液混合物經(jīng)管頂進(jìn)入汽液分離器進(jìn)行汽液分離。而在降膜式蒸發(fā)器中，物料從頂部進(jìn)入，然后呈膜狀蒸發(fā)。飽和區(qū)沸騰區(qū)預(yù)熱區(qū)降降膜膜式式蒸蒸發(fā)發(fā)器器 第三節(jié)第三節(jié) 蒸發(fā)器的附屬設(shè)備蒸發(fā)器的附屬設(shè)備一、冷凝器一、冷凝器 冷凝器的作用：將二次蒸汽冷凝，同時(shí)將不凝性氣體分離，以減輕真空系統(tǒng)負(fù)荷。 冷凝器的

12、分類：直接式和間接式。 （一）間接式冷凝器 二次蒸汽與冷卻水間接換熱。有列管式、板式、螺旋板式、淋水管式等。 間接式冷凝器的特點(diǎn)：冷卻水可回收利用，但價(jià)格較高，用水量大，傳熱效率低。（二）直接式（二）直接式(混合式混合式)冷凝器冷凝器 直接式冷凝器分為直接式冷凝器分為逆流式逆流式和和噴射式噴射式。 二次蒸汽與冷卻水直接接觸而冷凝。二次蒸汽與冷卻水直接接觸而冷凝。 1、孔板式冷凝器、孔板式冷凝器：淋水板2、混合式冷凝器 如圖所示，在圓筒型冷凝器中，上部裝有灑水盤，在其中部裝有“隔筒”，用于預(yù)熱物料的雙螺旋盤管盤繞在上面。二次蒸汽和不凝性氣體進(jìn)入混合式冷卻器時(shí)首先沿“隔筒”的周圍從上向下流動(dòng)，將盤

13、管內(nèi)的物料預(yù)熱后，大部分二次蒸汽被冷凝，剩余的二次蒸汽再由“隔筒”的下口向上運(yùn)動(dòng)與下落的冷卻水相遇混合后被冷凝。因此，確切地說(shuō)，這種冷凝器是直接混合式與低位組合式冷凝器。2.混合式冷凝器如圖所示,在圓筒型冷凝器中,上部裝有灑水盤,在其中部裝有“隔筒”,用于預(yù)熱物料的雙螺旋盤管盤繞在上面.二次蒸汽和不凝性氣體進(jìn)入混合式冷卻器時(shí)首先沿“隔筒”的周圍從上向下流動(dòng),將盤管內(nèi)的物料預(yù)熱后,大部分二次蒸汽被冷凝,剩余的二次蒸汽再由“隔筒”的下口向上運(yùn)動(dòng)與下落的冷卻水相遇混合后被冷凝.因此,確切地說(shuō),這種冷凝器是直接混合式與低位組合式冷凝器. 上述兩種冷凝器，當(dāng)真空蒸發(fā)時(shí)，其內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)。若無(wú)適當(dāng)措施，

14、冷凝水無(wú)法排出。通常采取的措施分兩種：低位式和高位式。高位式冷凝器 1.外殼 2.進(jìn)水口 3.冷凝水管 4.蒸汽進(jìn)口 5.淋水板 6.不凝性氣體管 7.分離器 8.氣壓管 高位式冷凝器置于10m以上的高位，下部連接一根很長(zhǎng)管子，稱為氣壓管（俗稱大氣腿），靠集于氣壓管中液體的靜液壓作用把冷凝水排出。為了防止外部空氣進(jìn)入真空系統(tǒng)，氣壓管應(yīng)插入溢流槽中。低位冷凝器可直接安裝在地面上，由于高度降低冷凝器產(chǎn)生的冷凝水需用泵抽出。3、噴射式冷凝器 為水力噴射器，由器蓋、噴嘴、噴嘴托板、導(dǎo)向盤、器體、擴(kuò)散管等組成。工作時(shí)具有一定壓力的冷水由上部進(jìn)入后，通過(guò)噴嘴噴射，形成低壓，將二次蒸汽吸入，在混合室汽與水直

15、接混合，二次蒸汽凝結(jié)，并被水束帶入下部擴(kuò)散管，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)為壓力能，從下部管排出。噴射式冷凝器及水力噴射器除有混合冷凝作用外，還具有抽真空的作用，不再需要另裝真空泵。二、汽液分離器(捕沫器 ) 產(chǎn)生霧沫夾帶的原因：產(chǎn)生霧沫夾帶的原因： 1、泡沫 物料中存在具有表面活性的物質(zhì)，它降低料液的表面張力，使其在汽化時(shí)易形成泡沫。在分離室中，泡沫破裂，其液膜分裂成小霧滴群，易被二次蒸汽夾帶。 2、蒸汽高速流動(dòng) 蒸汽流速快，必然攜帶霧沫流動(dòng)。 3、溶液急劇蒸發(fā) 溶液加熱較大，易發(fā)生閃急蒸發(fā)，形成霧沫。 為了汽液更好的分離，分離室要有一定空間，使蒸汽流速降低，較大的液滴在重力作用下返回液面。乳品生產(chǎn)中常采用

16、離心型分離器。 霧沫夾帶的危害： 1、污染二次蒸汽； 2、影響濃縮效率和蒸發(fā)能力，造成物料損失； 3、若是多效蒸發(fā)，二次蒸汽夾帶的霧沫將使下一效加熱器傳熱面形成污垢和腐蝕。 三、真空系統(tǒng)三、真空系統(tǒng)(一)真空系統(tǒng)的作用是抽吸系統(tǒng)內(nèi)的不凝性氣體，保證蒸發(fā)器內(nèi)處于真空狀態(tài)。蒸發(fā)器內(nèi)不凝性氣體的主要來(lái)源：1、設(shè)備密封不嚴(yán)；2、溶解在冷卻水中的不凝性氣體；3、加熱蒸汽帶入的不凝性氣體；4、物料中攜帶的不凝性氣體。不凝性氣體的存在不僅影響設(shè)備的真空度，而且也使傳熱效率下降，所以必須將不凝性氣體排出。常用的真空裝置有蒸汽噴射器、往復(fù)式真空泵和水環(huán)式真空泵。大多數(shù)乳品廠現(xiàn)在使用水環(huán)式真空泵。(一一)蒸汽噴射

17、器蒸汽噴射器(二二)往復(fù)式真空泵往復(fù)式真空泵(三三)水環(huán)式真空泵水環(huán)式真空泵特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電機(jī)直聯(lián)，內(nèi)部不需潤(rùn)滑，可使排出氣體免受污染，排氣量較均勻，工作平穩(wěn)可靠。但因高速運(yùn)轉(zhuǎn)，水的沖擊使葉輪與輪殼磨損，造成真空度下降，需經(jīng)常更換零件。效率較低，為3050。真空度較低，為2.04.0kPa。 四、牛乳預(yù)熱器四、牛乳預(yù)熱器 帶列管式預(yù)熱器的蒸發(fā)器帶列管式預(yù)熱器的蒸發(fā)器1.預(yù)熱器預(yù)熱器 2.加熱器加熱器 3.分離器分離器 第四節(jié) WIEGANDWIEGAND單效降膜式蒸發(fā)器單效降膜式蒸發(fā)器一、用途一、用途 適用于在真空條件下蒸發(fā)濃縮，呈降膜蒸發(fā)，受熱時(shí)間短，熱交

18、換效果好，對(duì)粘稠性、熱敏性物料的濃縮更為適宜。二、主要技術(shù)參數(shù)二、主要技術(shù)參數(shù) 1、水發(fā)蒸發(fā)量： 800kg/h 2、進(jìn)料量： 1210 kg/h 3、出料量： 410 kg/h三、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)三、主要設(shè)備結(jié)構(gòu) 整套設(shè)備由加熱室、熱壓泵、分離器、冷凝器、平衡槽、物料泵、冷凝水泵、真空泵、螺桿泵等組成。 1、加熱室 全部用不銹鋼制成，直徑620mm，用隔板將列管分成兩部分。第一部分列管由直徑40mm，長(zhǎng)6m的43根加熱管組成。第二部分由直徑40mm，長(zhǎng)6m的11根加熱管組成。列管兩端漲接在兩端的花板上。 2、分離室 用不銹鋼制成的圓筒，直徑600mm，高度1,650mm,內(nèi)外表面拋光，設(shè)有燈孔及

19、視孔，內(nèi)上部有一圓盤捕沫器固定在器底上，借以捕集二次蒸汽所帶走的液沫。 3、冷凝器 冷凝器位于加熱器中部殼體外的夾套內(nèi)，冷凝器與蒸發(fā)器連成一體。此外還有熱壓泵、真空泵等。四、工作原理四、工作原理殺菌后75的牛乳從貯料桶（平衡槽）內(nèi)，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后吸入分離室，部分水分蒸發(fā)后，由物料泵送至加熱器的第一部分列管，進(jìn)入分配盤使物料均勻地流入分配板上的小孔，然后流入加熱列管內(nèi)，沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流動(dòng)，在下降的同時(shí)與管外的加熱蒸汽進(jìn)行熱交換，物料產(chǎn)生激烈的沸騰，在此所形成的二次蒸汽以相同的方向向下流動(dòng)，使膜加速下降。經(jīng)第一部分列管加熱蒸發(fā)的物料，由物料泵送入第二部分列管加熱蒸發(fā)。經(jīng)兩部分列管加熱蒸發(fā)后，達(dá)

20、到濃度要求的物料，由螺桿泵泵出。牛乳在加熱器內(nèi)的沸騰蒸發(fā)溫度為68。二次蒸汽進(jìn)入分離室后一部分再由熱壓泵增壓，送入加熱室作為熱源。牛乳經(jīng)加熱器加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生的二次蒸汽和部分牛乳沿切線方向進(jìn)入分離室，借離心力的作用使二次蒸汽與物料分離。從分離器內(nèi)排出的二次蒸汽，部分抽入熱壓泵，其余則進(jìn)入冷凝器冷凝。分離器內(nèi)蒸發(fā)溫度為50。 五、工藝特點(diǎn)五、工藝特點(diǎn) 1、物料（牛乳）殺菌后以75的溫度超沸點(diǎn)進(jìn)料； 2、物料先進(jìn)入分離器，分離器內(nèi)的蒸發(fā)溫度為50； 3、物料在蒸發(fā)器內(nèi)流經(jīng)兩次（雙程）； 4、冷凝器安裝在蒸發(fā)器殼外的夾套中，節(jié)省了占地面積和空間。第五節(jié)雙效降膜式蒸發(fā)器雙效降膜式蒸發(fā)器.1.平衡槽平衡槽

21、2.進(jìn)料泵進(jìn)料泵3.一效蒸發(fā)器一效蒸發(fā)器4.二效蒸發(fā)器二效蒸發(fā)器5.中間物料泵中間物料泵6.出料泵出料泵7.混合冷凝器混合冷凝器8.中間冷凝器中間冷凝器9.熱壓泵熱壓泵10.啟動(dòng)蒸汽噴射泵啟動(dòng)蒸汽噴射泵11.一級(jí)蒸汽噴射泵一級(jí)蒸汽噴射泵12.二級(jí)蒸汽噴射泵二級(jí)蒸汽噴射泵13.冷凝水泵冷凝水泵14冷卻水泵冷卻水泵（一）主要技術(shù)參數(shù)：1、蒸發(fā)量 1200 kg/h2、進(jìn)料量 1600 kg/h3、出料濃度出料濃度 48%4、物料預(yù)熱殺菌溫度 442 4264 6474 74955、一效加熱溫度 8385 二效加熱溫度 70726、管內(nèi)蒸發(fā)溫度 一效 7072 二效 45507、蒸汽消耗量 500

22、kg/h8、冷卻水耗量 912 kg/h（二）設(shè)備流程：預(yù)熱殺菌首先進(jìn)入由浮球閥控制的平衡槽1，然后經(jīng)離心式進(jìn)乳泵2、流量計(jì)、調(diào)節(jié)進(jìn)料的針形直角閥后進(jìn)入混合式冷凝器7的預(yù)熱雙螺旋盤管，出口溫度約42。 。再進(jìn)入二效蒸發(fā)器4上部殼層的預(yù)熱盤管，出口溫度約64。而后至一效蒸發(fā)器3上部殼層的預(yù)熱盤管，出口溫度約72再進(jìn)入殺菌器的盤管（生蒸汽加熱段），溫度達(dá)到9598物料由此進(jìn)入保溫管，其流速由1.1m/降至0.1m/s在保溫管流經(jīng)時(shí)間約24s，至此完成物料的預(yù)熱殺菌階段，物料流經(jīng)的全程約90m，其中預(yù)熱盤管80m。（二）設(shè)備流程：蒸發(fā)濃縮物料首先進(jìn)入一效蒸發(fā)器3頂部的液體分配器（分配盤），均勻分布于

23、35根內(nèi)徑40mm、長(zhǎng)5m的蒸發(fā)管內(nèi)。物料沿管壁呈膜狀下降，蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽與物料同至底部，再與物料一起進(jìn)入離心式分離器。此時(shí)一效蒸發(fā)器3加熱殼層的加熱溫度為8385,管內(nèi)蒸發(fā)溫度為7072。經(jīng)分離器與二次蒸汽分離的物料濃度約24%（干物質(zhì)）。由二效分離器出來(lái)的物料濃度達(dá)到48%左右。最后由離心式出料泵送至噴霧工段。然后由中間離心式物料泵送至二效4，重復(fù)上述過(guò)程。加熱溫度為7072，蒸發(fā)溫度為4550。當(dāng)出料濃度與要求濃度相差不太大時(shí)，調(diào)節(jié)出料閥與出料管支路上的再循環(huán)閥，使部分物料返回二效蒸發(fā)器再次循環(huán)（小循環(huán)），此閥可視為濃度微調(diào)閥。當(dāng)出料濃度與要求濃度相差很大時(shí)，關(guān)閉出料閥，打開(kāi)回流閥，

24、物料回到平衡槽進(jìn)行大循環(huán)（與清洗時(shí)一樣）。（1）一效蒸發(fā)器的熱源 一效蒸發(fā)器的熱源是一效產(chǎn)生的二次蒸汽的50%與生蒸汽以1：1的比例通過(guò)熱壓泵9混合后作為一效加熱器的加熱熱源。（2）二效蒸發(fā)器的熱源 二效蒸發(fā)器的熱源是一效產(chǎn)生的二次蒸汽的另外的50%。3、各效的加熱蒸汽（加熱熱源） （1）殺菌器加熱盤管內(nèi)物料，由生蒸汽加熱，形成的冷凝水靠壓差進(jìn)入一效蒸發(fā)器殼層。 （2）一效蒸發(fā)器加熱蒸汽形成的冷凝水，匯同殺菌器的冷凝水靠壓差進(jìn)入二效蒸發(fā)器殼層，與二效蒸發(fā)器加熱蒸氣形成的冷凝水一起由冷凝水泵排出。 （3）二效（末效）蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器被冷卻水冷凝后排出。這臺(tái)設(shè)備二效的二次蒸汽進(jìn)入混合

25、式冷凝器，先被盤在內(nèi)筒上的盤管內(nèi)的物料冷卻（同時(shí)將物料預(yù)熱）剩余部分被由上而下的冷卻水直接冷凝，最后經(jīng)冷卻水泵排出。4、冷凝水蒸汽形成的冷凝水靠壓差進(jìn)入一效蒸發(fā)器殼層蒸汽形成的冷凝水靠壓差進(jìn)入一效蒸發(fā)器殼層5、真空的形成 在蒸發(fā)器內(nèi)的液體占有很小的體積，可以忽略不計(jì)，占有較大體積的二次蒸汽被冷凝器冷凝，真空系統(tǒng)抽吸的只是不凝性氣體。這臺(tái)設(shè)備采用的是國(guó)內(nèi)不常見(jiàn)的雙級(jí)蒸汽噴射泵。 正常操作時(shí)，混合式冷凝器內(nèi)的真空度約為101.3kpa，即混合式冷凝器內(nèi)的壓力接近于零，二效分離器內(nèi)的真空度為91.32kpa,一效分離器內(nèi)的真空度為69.32 kpa。一、二效蒸發(fā)器殼層上有上、下兩條不凝性氣體管路與混

26、合式冷凝器相連，出口處裝有不同孔徑的流量控制板。6、冷卻水主要用于中間冷凝器，冷卻水來(lái)主要用于中間冷凝器，冷卻水來(lái)冷凝一級(jí)蒸汽噴射泵噴入的蒸汽，冷凝一級(jí)蒸汽噴射泵噴入的蒸汽，以減輕二級(jí)噴射泵的負(fù)擔(dān)，并在以減輕二級(jí)噴射泵的負(fù)擔(dān)，并在混合式冷凝器中冷凝二效的二次混合式冷凝器中冷凝二效的二次蒸汽。冷卻水由中間冷凝器蒸汽。冷卻水由中間冷凝器(列列管式冷凝器）下端進(jìn)入冷凝管內(nèi)，管式冷凝器）下端進(jìn)入冷凝管內(nèi)，由上端排出，從上端進(jìn)入混合式由上端排出，從上端進(jìn)入混合式冷凝器內(nèi)部灑水盤，由上而下經(jīng)冷凝器內(nèi)部灑水盤，由上而下經(jīng)兩道傘式折流板分散，把由下而兩道傘式折流板分散，把由下而上的二次蒸汽冷凝。冷凝水與冷上的

27、二次蒸汽冷凝。冷凝水與冷卻水一起由冷卻水泵排出。卻水一起由冷卻水泵排出。1.混合式冷凝器混合式冷凝器 2.中間冷凝器中間冷凝器3.二級(jí)蒸汽噴射泵二級(jí)蒸汽噴射泵 4.一級(jí)蒸汽噴射泵一級(jí)蒸汽噴射泵5.啟動(dòng)蒸汽噴射泵啟動(dòng)蒸汽噴射泵（三）工藝特點(diǎn) 1順流進(jìn)料 加熱蒸汽和物料的流動(dòng)方向一致。物料濃度依效序遞增。低濃度料液在高溫下蒸發(fā)，而濃度高，粘度大的料液在低溫下蒸發(fā)，這對(duì)熱敏性物料十分有利。 2連續(xù)出料，物料受熱時(shí)間短。 3物料預(yù)熱溫差小 物料經(jīng)三段盤管預(yù)熱，一段盤管式殺菌，各段物料開(kāi)始溫度及加熱溫度、最終溫度見(jiàn)下表。從表中可見(jiàn)，最高溫差為46，而且只是在預(yù)熱溫度只有50的低溫階段，有利于產(chǎn)品的質(zhì)量。

28、并流（順流）效效效料液 加熱蒸汽二次蒸汽完成液冷凝水冷凝水冷凝水逆流效效效料液冷凝水冷凝水冷凝水 加熱蒸汽加熱蒸汽 完成液完成液二次蒸汽平流加熱加熱蒸汽蒸汽料液料液效效效完成液冷凝水冷凝水冷凝水完成液完成液預(yù)熱溫度第一段混合式冷凝器第二段二效加熱器第三段一效加熱器第四段殺菌器加熱溫度50708398物料開(kāi)始溫度4426272物料最終溫度42627295預(yù)熱溫差46282126. 4節(jié)約蒸汽節(jié)約蒸汽 一次蒸汽消耗量與蒸發(fā)量即二一次蒸汽消耗量與蒸發(fā)量即二次蒸汽量的比值為蒸汽系數(shù)，從這臺(tái)設(shè)備技次蒸汽量的比值為蒸汽系數(shù)，從這臺(tái)設(shè)備技術(shù)參數(shù)上可以看出術(shù)參數(shù)上可以看出5001200=0.42 ，扣除物，扣

29、除物料殺菌所用的蒸汽后，蒸發(fā)系數(shù)為料殺菌所用的蒸汽后，蒸發(fā)系數(shù)為0.32，即，即蒸發(fā)蒸發(fā)1kg水分耗用生蒸汽量?jī)H為水分耗用生蒸汽量?jī)H為0.32kg。 5冷卻水耗量低，由于二次蒸汽被充分利用，冷卻水耗量低，由于二次蒸汽被充分利用，使冷卻水的消耗量大大降低。當(dāng)進(jìn)水溫度為使冷卻水的消耗量大大降低。當(dāng)進(jìn)水溫度為20時(shí)冷卻水耗量?jī)H為時(shí)冷卻水耗量?jī)H為12m3/h，這是由于末，這是由于末效的二次蒸汽的量較少，溫度較低。效的二次蒸汽的量較少，溫度較低。 （三）工藝特點(diǎn). 6將殺菌與濃縮兩種工序結(jié)合在一起的好處： 1）節(jié)約材料，縮小占地面積； 2）避免殺菌乳的再次污染； 3）物料超沸點(diǎn)進(jìn)料，有利于蒸發(fā)的進(jìn)行；

30、4）減少了操作人員。7、如下圖所示，液體分布器采用盤式折流分配裝置。（三）工藝特點(diǎn) 盤式折流液體分配器5.物料進(jìn)口物料進(jìn)口4.折流板折流板3.分配盤分配盤2.管板管板1.加熱管加熱管. 8、在一效上部的預(yù)熱盤管和殺菌器的盤管內(nèi)設(shè)計(jì)了內(nèi)部始終充滿物料的“自鎖”結(jié)構(gòu)，這樣可以避免當(dāng)發(fā)生停電等事故時(shí)，造成的掛壁、焦管甚至堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。 9、真空的形成采用國(guó)內(nèi)不多見(jiàn)的雙級(jí)蒸汽噴射泵，中間用表面（中間）冷凝器串聯(lián)的雙級(jí)蒸汽噴射泵。為了在啟動(dòng)時(shí)盡快達(dá)到所要求的真空度，配有啟動(dòng)蒸汽噴射泵。這種真空裝置具有抽氣量大、真空度高、安裝運(yùn)行簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是要求蒸汽壓力較高及蒸汽量穩(wěn)定。（

31、三）工藝特點(diǎn). 10、液體、氣體流量的控制 1）一效蒸發(fā)器物料入口管； 2）二效蒸器物物料入口管； 3）一效蒸發(fā)器冷凝水出口管； 4）殺菌器冷凝水出口管； 5）一效上部不凝性氣體出口管； 6）二效上部不凝性氣體出口管； 7）一效下部不凝性氣體出口管； 8）二效下部不凝性氣體出口管； 9）殺菌器蒸汽進(jìn)口管。（三）工藝特點(diǎn). 11、一效、二效蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)基本相同，各連接管路的孔徑，方位，標(biāo)高也一致，這樣，結(jié)構(gòu)稍作改動(dòng)，現(xiàn)用一效蒸發(fā)器可作為另一種較大系列設(shè)備的二效蒸發(fā)器；同樣現(xiàn)在的二效蒸發(fā)器可以作為另一種較小系列設(shè)備的一效蒸發(fā)器，有利于設(shè)備的系列化。 12、殺菌器位于蒸發(fā)器下部的殼層內(nèi)，節(jié)省了占地面

32、積。但容易發(fā)生焦管甚至堵塞現(xiàn)象 （三）工藝特點(diǎn)第六節(jié)三效降膜式蒸發(fā)器三效降膜式蒸發(fā)器一、主要技術(shù)參數(shù)一、主要技術(shù)參數(shù) 1、蒸發(fā)量 3200 kg/h 2、進(jìn)料量 4000 kg/h 3、蒸汽耗量 1100 kg/h 4、殺菌條件 8694 24s 5、蒸發(fā)溫度 一效70 二效 57 三效 45 6、真空度kPa 一效 69 二效 83 三效 90 7、冷卻水耗量 912 kg/h二、主要結(jié)構(gòu)二、主要結(jié)構(gòu) 1、進(jìn)料罐 1臺(tái) 圓柱形，密封形式，帶人孔，容量1000L,帶就地清洗噴頭。 2、進(jìn)料泵 1臺(tái) 可將牛奶由進(jìn)料罐泵到預(yù)熱器、列管式殺菌器、一效蒸發(fā)器。 3、預(yù)熱器 共有四個(gè) 盤管式，分別裝在混合式冷凝器及一、二、三效加熱器上部殼管內(nèi)。 4、牛奶殺菌器 1臺(tái) 列管式殺菌器(包括保溫管)。 5、蒸發(fā)器 3臺(tái) 列管式換熱器，蒸發(fā)器有可打開(kāi)的頂蓋，打開(kāi)頂蓋后，是液體分配器，配有3臺(tái)離心式分離器。 6、送料泵 3臺(tái) 將物料由分離器輸送到下一效的蒸發(fā)器。. 7、冷凝水泵 1臺(tái) 將冷凝水從加熱器中排出。 8、濃奶出料泵 1臺(tái) 將濃奶輸送到噴霧干燥器的進(jìn)料罐。 9、熱壓縮泵 2臺(tái) 將二次蒸汽進(jìn)行再壓縮，供第一、二效蒸發(fā)器，作為加熱熱源。熱壓泵的動(dòng)力是生蒸汽。 10、冷凝器 1臺(tái) 為混合式冷凝器。 11、冷卻水泵 1臺(tái) 將混合式冷凝器內(nèi)的冷卻水排出。 12、水環(huán)式真空泵 2臺(tái) 葉輪是由