食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章

食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章濃縮設(shè)備第八章濃縮設(shè)備濃縮與食品加工食品工業(yè)中的濃縮設(shè)備(真空\(chéng)冷凍\膜)第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備

第二節(jié) 冷凍濃縮設(shè)備X本章小結(jié)

思考題

自測(cè)題濃縮與食品加工濃縮----除去局部水分例如鮮乳—煉乳----乳粉、原果汁---濃縮果汁-----果汁粉、植物提取液〔如咖啡、茶〕---速溶咖啡、茶生物處理〔酶解、發(fā)酵〕別離液等均食品工業(yè)的濃縮設(shè)備真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備(目前應(yīng)用最廣泛)、冷凍濃縮設(shè)備(熱敏性揮發(fā)性料液)和膜濃縮設(shè)備(本質(zhì)為膜別離設(shè)備)等。第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要構(gòu)成:蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等。形式:多種，主要差異:蒸發(fā)器形式和效數(shù)、二次蒸汽利用以及操作連續(xù)性等。優(yōu)點(diǎn)：〔1〕在真空狀態(tài)下料液的沸點(diǎn)降低，加速了水分蒸發(fā)，防止了料液的高溫處理，適合于處理熱敏性物料。〔2〕熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽?！?〕由于料液的沸點(diǎn)較低，使?jié)饪s設(shè)備的熱損失減少。〔4〕對(duì)料液起加熱殺菌作用，有利于食品的保藏。缺點(diǎn)：〔1〕須有抽真空系統(tǒng)，從而增加附屬機(jī)械設(shè)備及動(dòng)力?！?〕由于蒸發(fā)潛熱隨沸點(diǎn)降低而增大，所以熱能消耗大。真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點(diǎn)第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備一、蒸發(fā)器二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備三、典型真空濃縮系統(tǒng)蒸發(fā)器是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主體，由加熱室與別離室兩局部構(gòu)成，食品料液在此受到加熱發(fā)生汽化，產(chǎn)生濃縮液和二次蒸汽。食品物料蒸發(fā)濃縮往往需要考慮其熱敏性、結(jié)垢性、發(fā)泡性、結(jié)晶性、黏滯性等特點(diǎn)，要求的濃縮程度也不一致，因此蒸發(fā)器有多種形式。一、蒸發(fā)器蒸發(fā)器分類(lèi)按料液流程可分為循環(huán)式〔有自然循環(huán)式與強(qiáng)制循環(huán)式之分〕和單程式；按加熱器結(jié)構(gòu)可分為夾套式、盤(pán)管式、中央循環(huán)管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心外加熱式濃縮器等。一、蒸發(fā)器一、蒸發(fā)器〔一〕夾套式蒸發(fā)器〔二〕盤(pán)管式蒸發(fā)器〔三〕外加熱式蒸發(fā)器〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器〔五〕刮板式蒸發(fā)器〔六〕板式蒸發(fā)器〔七〕離心薄膜蒸發(fā)器〔一〕夾套式蒸發(fā)器又稱(chēng)夾套式真空濃縮鍋屬于間歇式中小型食品濃縮設(shè)備。結(jié)構(gòu)如圖8.1所示，主要由…等組成。工作過(guò)程(一)夾套式蒸發(fā)器特點(diǎn)加熱面積小，料液溫度不均衡，加熱時(shí)間長(zhǎng)，料液通道寬，通過(guò)強(qiáng)制攪拌加強(qiáng)了加熱器外表料液的流動(dòng)，減少了加熱死角，適宜于果醬、煉乳等高黏度料液的濃縮。結(jié)構(gòu)如圖8.2所示，主要由…構(gòu)成.鍋體為立式圓筒密閉結(jié)構(gòu)，上部空間為蒸發(fā)室，下部空間為加熱室。泡沫捕集器為離心式，中心立管與真空系統(tǒng)連接。工作過(guò)程泡沫捕集器二次蒸汽出口汽液別離室蒸汽總管加熱蒸汽包盤(pán)管分汽閥濃縮液出口疏水器取樣口〔二〕盤(pán)管式蒸發(fā)器加熱室設(shè)有3~5組(每組1~3圈)加熱盤(pán)管，分層排列，各組盤(pán)管分別裝有可單獨(dú)操作的加熱蒸汽進(jìn)口及冷凝水出口，蒸汽進(jìn)出口布置有兩種，如圖8.3所示。加熱室〔二〕盤(pán)管式蒸發(fā)器(二)盤(pán)管式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、操作穩(wěn)定、易于控制；盤(pán)管為扁圓形截面，液料流動(dòng)阻力小，通道大，適于黏度較高的液料；由于加熱管較短，管壁溫度均勻，冷凝水能及時(shí)排除，傳熱面利用率較高；可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)加熱面積。缺點(diǎn)：傳熱面積小，液料對(duì)流循環(huán)差，易結(jié)垢；料液受熱時(shí)間長(zhǎng)特點(diǎn)〔三〕外加熱式蒸發(fā)器特征:加熱室與別離室分開(kāi)類(lèi)型:強(qiáng)制循環(huán)式,自然循環(huán)式操作過(guò)程均可以連續(xù)或以間歇方式操作。初始,連續(xù)進(jìn)料，非穩(wěn)定期，不出料，到達(dá)預(yù)定濃度,可一次性出料,(間歇操作)邊進(jìn)料,邊通過(guò)離心泵抽吸出料(連續(xù)操作)。結(jié)構(gòu)如圖8.4〔1〕所示，主要由…等構(gòu)成。加熱器，可水平、垂直或傾斜安裝。強(qiáng)制循環(huán)式〔三〕外加熱式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖8.4〔2〕所示。除無(wú)循環(huán)泵以外，根本構(gòu)成與強(qiáng)制循環(huán)式相同。但加熱室只能垂直安裝。自然循環(huán)外蒸發(fā)器〔三〕外加熱式蒸發(fā)器〔三〕外加熱式蒸發(fā)器特點(diǎn)加熱室-別離室分開(kāi)，可調(diào)節(jié)兩者距離和循環(huán)速度，料液不在加熱室沸騰，不易堵塞加熱管；別離室可實(shí)現(xiàn)離心別離，利于改善霧沫別離條件；可幾個(gè)加熱室合用一個(gè)別離室，提高了操作的靈活性；循環(huán)速度較大,不易結(jié)垢；檢修、清洗較方便。溶液反復(fù)循環(huán)，在設(shè)備中平均停留時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)熱敏性物料不利。用途熱敏性,風(fēng)味保存要求低的物料,牛乳,濃縮蛋白液等)〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器屬于單程式蒸發(fā)器，料液只通過(guò)其加熱室一次即到達(dá)規(guī)定的出料濃度。對(duì)熱敏性成分保存有較嚴(yán)要求的產(chǎn)品，應(yīng)采用這類(lèi)蒸發(fā)器。一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一般用內(nèi)徑25~50mm，長(zhǎng)徑比100~150長(zhǎng)管制成。因長(zhǎng)徑比大，單位體積料液受熱面積較大，因而，料液進(jìn)入加熱器后很快汽化而使?jié)饪s液呈膜狀在管內(nèi)移動(dòng)，也是典型的膜式蒸發(fā)器?！菜摹抽L(zhǎng)管式蒸發(fā)器類(lèi)型〔圖8.5)二次蒸汽加熱蒸汽近沸點(diǎn)料液濃縮液冷凝水預(yù)熱至近沸點(diǎn)液進(jìn)料。在加熱作用和減壓狀態(tài)下，局部料液迅速氣化，生成的二次蒸汽以80~200m/s的速度帶動(dòng)濃縮液沿管內(nèi)壁成膜狀上升。加熱室頂部，濃縮液與二次蒸汽的混合物，以較高速度進(jìn)入別離室，在慣性力作用下兩者別離，濃縮液從室底部排出，二次蒸汽那么從頂部排出?！菜摹抽L(zhǎng)管式蒸發(fā)器升膜式〔圖8.5－1〕結(jié)構(gòu)原理料液與加熱蒸汽呈逆流走向料液在加熱室內(nèi)停留時(shí)間很短，傳熱系數(shù)高，適用于熱敏性料液濃縮；高速二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤其適用于易起泡沫的料液。一次濃縮比不夠大，因此一般組成雙效或多效流程使用；由于薄膜料液的上升必須克服自身重力與管壁的摩擦阻力，故不適用于處理高黏度、易結(jié)垢或易結(jié)晶的溶液。升膜式〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器特點(diǎn)二次蒸汽進(jìn)料液冷凝水生蒸汽或二次蒸汽濃縮液加熱蒸汽料液由泵升送經(jīng)過(guò)預(yù)熱器,到達(dá)蒸發(fā)器頂部,在重力作用下經(jīng)料液布膜器進(jìn)入加熱管；沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動(dòng)，并受到加熱很快沸騰汽化，產(chǎn)生的二次蒸汽能高速度帶動(dòng)料液下降，所以傳熱效果很好。進(jìn)入蒸發(fā)別離室的汽液混合物別離為二次蒸汽由頂部排出，濃縮液那么由底部抽出。降膜式〔圖8.5－2〕〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)原理料液與加熱蒸汽呈順流走向料液布膜器料液布膜器〔圖8.6〕降膜式〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器操作關(guān)鍵是使料液在加熱管內(nèi)均勻布膜。導(dǎo)流管是有螺旋形溝槽的圓柱體導(dǎo)流管下端錐體端面向內(nèi)凹入，以免液體再向中央聚集；利用加熱管上端管口的齒縫來(lái)分流液體是靠管子上端的旋液器分流液體〔1〕加熱蒸汽與料液呈并流方式?！?〕蒸發(fā)時(shí)間短，為單流型，適用于熱敏性料液濃縮。〔3〕大多以雙效或多效形式組成蒸發(fā)設(shè)備，以提高濃縮比?！?〕不適于:高黏度、易結(jié)晶或易結(jié)垢料液。降膜式蒸發(fā)器特點(diǎn)〔四〕長(zhǎng)管式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器操作動(dòng)畫(huà)演示〔五〕刮板式蒸發(fā)器也稱(chēng)刮板式薄膜蒸發(fā)器，是利用外加動(dòng)力的膜式蒸發(fā)器。結(jié)構(gòu)主體由刮板式加熱器〔參見(jiàn)第七章內(nèi)容〕與別離室構(gòu)成。兩者制成一體，分界面處設(shè)濃縮料液引出口，二次蒸汽那么自別離室引出。別離室也可加熱室分開(kāi)，如圖〔8.7〕所示。濃縮液與二次蒸汽一起流入別離室，在此濃縮液從底部流出，而二次蒸汽那么從左上側(cè)引出。加熱器可立式和臥式，以立式為多。優(yōu)點(diǎn)：處理黏度高達(dá)50~100Pa?s的黏性料液時(shí)仍能保持較高的傳熱速率。故特別適用于濃縮糖含量高、蛋白含量高的物料，如雞蛋、蜂蜜和麥芽汁等料液。缺點(diǎn)：設(shè)備加工精度要求高，生產(chǎn)能力小。因而一般用于后道濃縮。特點(diǎn)〔五〕刮板式蒸發(fā)器〔六〕板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)降膜式板式蒸發(fā)器升膜式板式蒸發(fā)器升降膜式板式蒸發(fā)器

特點(diǎn)〔六〕板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)(圖8.9)主要由…組合而成.板式加熱器〔六〕板式蒸發(fā)器板式加熱器總體類(lèi)結(jié)構(gòu)似于第七章的板式換熱器;但直接用蒸汽加熱;可分升膜式和降膜式兩種;加熱板結(jié)構(gòu)與普通換熱板有差異:加熱介質(zhì)和產(chǎn)品流動(dòng)的開(kāi)孔大小、數(shù)量、形狀和位置等?！擦嘲迨秸舭l(fā)器加熱板〔圖8.8〕逆流順流通過(guò)料液噴咀噴到加熱板〔六〕板式蒸發(fā)器降膜式板式蒸發(fā)器〔圖8.9〕結(jié)構(gòu)與降膜式的類(lèi)似，只是所用的加熱板全為升膜式，并且稀料液與加熱蒸汽的走向?yàn)槟媪?，情形與長(zhǎng)管升膜式蒸發(fā)器的類(lèi)似。濃縮液二次蒸汽混合物通過(guò)上方的通道從加熱器出來(lái)，進(jìn)入別離器后兩者別離。升膜式板式蒸發(fā)器〔六〕板式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)較為特殊，分別由升膜板、降膜板和蒸汽板交替疊成。由蒸汽板、升膜板、蒸汽板、降膜板和蒸汽板構(gòu)成一個(gè)蒸發(fā)單元，一個(gè)加熱器的蒸發(fā)單元數(shù)根據(jù)產(chǎn)量而進(jìn)行調(diào)整。這種蒸發(fā)器中，料液輸入口及濃縮液-二次蒸汽混合的輸出口均位于加熱器的下方?；旌衔飶募訜崞鞒鰜?lái)后在別離器別離成濃縮液和二次蒸汽。升降膜式板式蒸發(fā)器〔六〕板式蒸發(fā)器傳熱系數(shù)高；物料停留時(shí)間短〔數(shù)秒〕，適用于熱敏性物料；體積小，加熱面積可隨意調(diào)整，易清洗；因一次通過(guò)的濃縮比不高，因此常常構(gòu)成二效或三效式蒸發(fā)系統(tǒng)；密封墊圈易老化而泄漏，使用壓力有限。特點(diǎn)〔六〕板式蒸發(fā)器〔七〕離心薄膜蒸發(fā)器離心薄膜蒸發(fā)器是一種利用錐形蒸發(fā)面高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使料液成膜及流動(dòng)的高效蒸發(fā)設(shè)備。結(jié)構(gòu)工作過(guò)程特點(diǎn)結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)如圖8.10所示。真空殼體內(nèi)設(shè)置一高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓由錐形空心碟片疊裝而成。碟片間保持有一定加熱蒸發(fā)空間，空心夾層內(nèi)通加熱蒸汽，外圓徑向開(kāi)有與外界連接的通孔，供加熱蒸汽進(jìn)入和冷凝水離開(kāi)。碟片的下外外表為工作面，故整機(jī)具有較大的工作面，外圈開(kāi)有環(huán)形凹槽和軸向通孔，定向疊裝后形成濃縮液環(huán)形聚集區(qū)和連續(xù)的軸向通道。轉(zhuǎn)鼓上部為濃縮液聚集槽，插有濃縮液引出管。工作過(guò)程料液經(jīng)真空殼體上的分配管穿過(guò)疊錐轉(zhuǎn)鼓的中心部，注入旋轉(zhuǎn)圓錐的下面。注入后很快展成厚0.1mm的液膜，在1s左右的時(shí)間內(nèi)沿加熱面流過(guò)。因液膜很薄，水分很快汽化。二次蒸汽通過(guò)疊錐中央逸出到機(jī)殼內(nèi)，然后排出。濃縮液那么聚集于圓錐外緣內(nèi)側(cè)的一組圓環(huán)內(nèi)，經(jīng)豎向孔道引至疊錐上方的排料室，最后由固定于機(jī)殼上的排料管排出。蒸汽從下部進(jìn)入，經(jīng)空心軸至疊錐外緣的汽室，然后流經(jīng)圓環(huán)上的小孔進(jìn)入錐形元件之間的空間，蒸汽在圓錐外表冷凝，且一旦形成水滴，立即被離心力甩向外錐體排出，故不存在冷凝液膜，減小了傳熱熱阻，傳熱系數(shù)可達(dá)8000W/(m2·K〕。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、蒸發(fā)面積大、料液受熱時(shí)問(wèn)很短、具有很強(qiáng)的蒸發(fā)能力，特別適合果汁和其它熱敏性液體食品的濃縮。由于料液呈極薄的膜狀流動(dòng)，流動(dòng)阻力大，而流動(dòng)的推動(dòng)力僅為離心力，故不適用于黏度大、易結(jié)晶、易結(jié)垢物料的濃縮。設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高，傳動(dòng)系統(tǒng)的密封易泄漏，影響高真空。二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備蒸發(fā)器是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備，但它必須與適當(dāng)?shù)母綄僭O(shè)備配合，才能在真空狀態(tài)下對(duì)料液進(jìn)行正常的蒸發(fā)濃縮操作。通常有進(jìn)料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、蒸汽再壓縮泵等。蒸發(fā)器與這些輔助設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浜希梢缘玫讲煌问降恼婵照舭l(fā)濃縮系統(tǒng)。二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備〔一〕進(jìn)料缸〔二〕物料泵冷凝水排除泵真空泵〔三〕冷凝器〔四〕間接式換熱器進(jìn)料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀料液通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)入缸體。缸內(nèi)的液位由浮球閥控制維持相對(duì)穩(wěn)定。系統(tǒng)濃縮液的輸出一般裝有支路，當(dāng)濃度達(dá)不到要求時(shí)由此支路管回流到進(jìn)料缸，重新與稀料液混合后再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。另外當(dāng)濃縮操作結(jié)束后，進(jìn)料缸通入清水后也可作為就地清洗的清水缸用?！惨弧尺M(jìn)料缸二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備〔一〕進(jìn)料缸二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備進(jìn)料缸與蒸發(fā)器之間一般利用管路連接就可進(jìn)料，前提是必須克服料液流動(dòng)阻力，否那么需加泵，例如對(duì)于降膜式蒸發(fā)器，系統(tǒng)的真空度缺乏使料液引入到蒸發(fā)器的頂部，因此必須由泵提供動(dòng)力。加工過(guò)程簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線，尤其是產(chǎn)量不大的間歇式生產(chǎn)線，不一定設(shè)進(jìn)料缸，可直接將前道工序的料罐作為進(jìn)料缸用?！捕诚嚓P(guān)泵—1.物料泵二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備出料泵:系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，因此，連續(xù)蒸發(fā)操作時(shí)，濃縮液的出料一般要用泵抽吸完成。多用正位移泵,可用離心泵，。循環(huán)泵:強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器中的;內(nèi)部輸送泵:多效蒸發(fā)系統(tǒng)，上一效蒸濃縮液進(jìn)入下一效蒸發(fā)器，一般也須用泵輸送。〔二〕相關(guān)泵—2.冷凝水排除泵二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備作用:排除負(fù)壓狀態(tài)加熱器的加熱蒸汽冷凝水。當(dāng)蒸發(fā)器的加熱器與真空系統(tǒng)相連，進(jìn)入加熱器的蒸汽〔生蒸汽、二次蒸汽或兩者的混合物〕均可通過(guò)適當(dāng)形式的調(diào)節(jié)控制，成為負(fù)壓狀態(tài)〔負(fù)壓狀態(tài)的蒸汽對(duì)應(yīng)的溫度低于100℃〕。此時(shí)加熱器的冷凝水也為負(fù)壓，必須通過(guò)離心泵抽吸才能排出加熱器?！捕诚嚓P(guān)泵—3.真空泵二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備作用:為蒸發(fā)系統(tǒng),排除不凝氣體(來(lái)源:料液,冷卻水),提供所需的真空度。為負(fù)壓加器提供必要的真空度.常見(jiàn)形式:復(fù)往式、水環(huán)式、蒸汽噴射和水力噴射泵等。除水力噴射泵，其它真空泵一般接冷凝器?！踩忱淠鞫?、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備作用:冷凝二次蒸汽，別離不凝結(jié)氣體，以減輕繼真空系統(tǒng)負(fù)荷。一般以水為冷卻介質(zhì)，直接式:一般二次水蒸汽,多用直接式〔混合式〕冷凝器。間接式:回收芳香成分的料液，含有機(jī)溶劑的料液〔如乙醇提取液〕，為了回收有機(jī)溶劑。無(wú)論是間接式還是直接式冷凝器，均有不凝性氣體排出口與真空泵相連。在真空度要求不高的蒸發(fā)系統(tǒng)中，可用水力噴射泵來(lái)對(duì)二次蒸汽進(jìn)行冷凝，同時(shí)將系統(tǒng)的不凝性氣體抽走?！菜摹抽g接式換熱器二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備作用:對(duì)稀料液進(jìn)行殺菌或預(yù)熱，可用生蒸汽/二次蒸汽加熱。換熱器可為單程列管式，單獨(dú)用生蒸汽加熱；可與蒸發(fā)器的列管式換熱器并聯(lián)，用相同負(fù)壓蒸汽進(jìn)行加熱；還可以盤(pán)管狀結(jié)構(gòu)通過(guò)蒸發(fā)器列管式加熱器的殼體。三、典型真空濃縮系統(tǒng)單效降膜式真空濃縮系統(tǒng)順流式雙效真空降膜濃縮設(shè)備混流式三效降膜真空濃縮設(shè)備混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備順流式雙效真空降膜濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)組成工作過(guò)程適用性及特點(diǎn)適用性及特點(diǎn)該設(shè)備適用于牛乳、果汁等熱敏性料液的濃縮，效果好，質(zhì)量高，蒸汽與冷卻水的消耗量較低，并配有就地清洗裝置，使用、操作方便。工作時(shí)，料液由泵從平衡槽抽出，通過(guò)由二效蒸發(fā)器二次蒸汽加熱的預(yù)熱器，然后依次經(jīng)二效、一效蒸發(fā)器內(nèi)的盤(pán)管進(jìn)一步預(yù)熱。預(yù)熱后的料液在列管式殺菌〔86~92℃〕，并在保持管內(nèi)保持24s；隨后相繼通過(guò)一效蒸發(fā)器〔加熱溫度83~90℃，蒸發(fā)溫度70~75℃〕、二效蒸發(fā)器〔加熱溫度68~74℃，蒸發(fā)溫度48~52℃〕，最后由出料泵抽出。〔86~92℃〕，生蒸汽〔500kPa〕經(jīng)分汽包分別向殺菌器、一效蒸發(fā)器和熱壓泵供汽。一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，一局部通過(guò)熱壓泵作為一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，其余的被導(dǎo)入二效蒸發(fā)器作為加熱蒸汽。二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，先通過(guò)預(yù)熱器，在對(duì)料液進(jìn)行預(yù)熱的同時(shí)受到冷凝，余下二次蒸汽與不凝性氣體一起由水力噴射器冷凝抽出。各處加熱蒸汽產(chǎn)生的冷凝水由泵抽出。貯槽內(nèi)的酸堿洗滌液用于設(shè)備的就地清洗?；炝魇饺Ы的ふ婵諠饪s設(shè)備結(jié)構(gòu)組成工作過(guò)程適用性及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成如圖8.13所示，全套設(shè)備包括三個(gè)降膜式蒸發(fā)器、混合式冷凝器、料液平衡槽、熱壓泵、液料泵和水環(huán)式真空泵等，其中第二效蒸發(fā)器為組合蒸發(fā)器。工作過(guò)程平衡槽內(nèi)〔固形物含量12%〕的料液由泵抽吸供料，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，先進(jìn)入第一效蒸發(fā)器〔蒸發(fā)溫度70℃〕，通過(guò)降膜受熱蒸發(fā)，進(jìn)入第一效別離器別離出的初步濃縮料液，由循環(huán)液料泵送入第三效蒸發(fā)器〔蒸發(fā)溫度57℃〕。從第三效別離器出來(lái)的濃縮液由循環(huán)液料泵送入第二效蒸發(fā)器〔蒸發(fā)溫度44℃〕，最后由出料泵從第二效別離器將濃縮液〔固形物含量48%〕抽吸排出，其中不合格產(chǎn)品送回平衡槽。生蒸汽首先被引入第一效蒸發(fā)器和與第一效蒸發(fā)器連通的預(yù)熱器；第一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，一局部通過(guò)〔與生蒸汽混合的〕熱壓泵增壓后作為第一效蒸發(fā)器和預(yù)熱器的加熱蒸汽使用：第二效別離器所產(chǎn)生的二次蒸汽，被引入第三效蒸發(fā)器作為熱源蒸汽；第三效別離器處的二次蒸汽導(dǎo)入冷凝器，經(jīng)與冷卻水混合冷凝后由冷凝水泵排出。各效產(chǎn)生的不凝氣體均進(jìn)入冷凝器，由水環(huán)式真空泵抽出。適用性及特點(diǎn)該套設(shè)備適用于牛乳等熱敏性料液的濃縮，料液受熱時(shí)間短、蒸發(fā)溫度低、處理量大，蒸汽消耗量低。例如，處理鮮乳3600~4000kg/h，每蒸發(fā)1kg水僅需0.267kg生蒸汽，比單效蒸發(fā)節(jié)約生蒸汽76%，比雙效蒸發(fā)節(jié)約46％?；炝魇剿男Ы的ふ婵諠饪s設(shè)備圖8.14所示為一混流式四效降膜真空濃縮設(shè)備流程，用于牛乳的殺菌與濃縮。牛乳首先經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)行殺菌，然后順序經(jīng)由第四效、第一效、第二效和第三效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮。采用了多個(gè)蒸發(fā)器夾套內(nèi)的預(yù)熱器，并增設(shè)有閃蒸冷卻器用于牛乳殺菌后的降溫。二次蒸汽的冷凝采用效率較高的混合式冷凝器。第二節(jié)

冷凍濃縮設(shè)備一般情形根本原理冷凍濃縮的特點(diǎn)冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備一、冷卻結(jié)晶設(shè)備二、冰與濃縮液的別離設(shè)備三、冷凍濃縮設(shè)備的裝置系統(tǒng)冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備冷凍濃縮主要包括料液冷卻結(jié)晶和冰晶與濃縮液別離兩步，因而冷凍濃縮設(shè)備主要也由冷卻結(jié)晶設(shè)備和冰晶懸浮液別離設(shè)備兩大局部組成。冷凍濃縮的一般情形冷凍濃縮是使溶液中的一局部水以冰的形式析出，并將其從液相中別離出去，從而使溶液濃縮的方法。冷凍濃縮特別有利于熱敏性食品的濃縮，具有以下優(yōu)點(diǎn)：低溫操作、氣液界面小、微生物增殖少、溶質(zhì)劣化及揮發(fā)性芳香成分損失可控制在極低的水平等。濃縮的制品或直接作為成品，或作為冷凍枯燥過(guò)程中的半成品使用。冷凍濃縮的根本原理水溶液均有如圖8.15所示的平衡關(guān)系〔凍結(jié)曲線〕。利用冰與水溶液之間的固-液相平衡原理，使低于低共熔點(diǎn)濃度的溶液冷卻，其結(jié)果表現(xiàn)為溶劑〔水〕呈晶體〔冰晶〕析出；將冰晶與母液別離后，即得到增濃的溶液。冷凍濃縮的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于是在低溫下對(duì)溶液的濃縮，因而，對(duì)熱敏性物料，尤其是食品物料的濃縮非常有利；冷凍濃縮中溶劑水的排除不是通過(guò)加熱蒸發(fā)，而是依靠從溶液到冰晶的相際傳遞，因此，可防止低沸點(diǎn)的芳香物質(zhì)成分因揮發(fā)造成的損失。缺點(diǎn)：濃縮比較低，物料最終濃度不超過(guò)其低共熔濃度；晶液的別離技術(shù)要求高，且溶液的黏度越大，別離越困難，冰晶的夾帶損失也越大；成品中的微生物活性未能受到抑制，加工后仍需采用加熱等后處理或需要冷凍貯藏；生產(chǎn)本錢(qián)較高。一、冷卻結(jié)晶設(shè)備冷凍濃縮中的冷卻結(jié)晶設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：冷卻除去結(jié)晶熱和進(jìn)行結(jié)晶。根據(jù)冷卻方法可分為直接冷卻式結(jié)晶器和間接冷卻式結(jié)晶器，間接式又可分為內(nèi)冷式結(jié)晶器與外冷式結(jié)晶器?！惨弧持苯永鋮s式真空結(jié)晶器〔二〕內(nèi)冷式結(jié)晶器〔三〕外冷式結(jié)晶器〔一〕直接冷卻式真空結(jié)晶器直接冷卻式結(jié)晶是指結(jié)晶熱直接由溶液中發(fā)生汽化相變?yōu)榱硪痪植课镔|(zhì)帶走的結(jié)晶方法。發(fā)生汽化的物質(zhì)可以是水，也可以是制冷劑。局部水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點(diǎn)應(yīng)用舉例局部水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器工作原理：真空狀態(tài)下局部水分從溶液中吸收熱量發(fā)生汽化，而溶液中另一局部水那么因熱量的除去而結(jié)晶成冰。這種局部水汽化，局部水結(jié)冰的過(guò)程根本可使體系的溫度保持穩(wěn)定。例如，在絕對(duì)壓力267Pa直接冷卻式結(jié)晶器中，溶液所對(duì)應(yīng)的沸騰約為-3℃，此時(shí)每蒸發(fā)掉1kg水需要吸收的蒸發(fā)潛熱可使7.14kg的水結(jié)晶成冰。直接冷卻比間接冷卻有兩大明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，它省掉了冷卻面，不用昂貴的刮板式換熱器。其次，如果能將低壓力二次蒸汽再壓縮提高其絕對(duì)壓力，并利用別離到的冰晶對(duì)此壓縮后的二次蒸汽進(jìn)行冷凝，還可進(jìn)一步降低能耗。直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點(diǎn)設(shè)備費(fèi)和能耗相對(duì)較低。由于減壓蒸發(fā)時(shí)，芳香物也損失了，以致濃縮液質(zhì)量較差。對(duì)于多數(shù)果汁，如果能用吸收器吸收芳香物，就能減少芳香物的損失。應(yīng)用舉例圖8.16為一種具有芳香物回收的真空結(jié)晶裝置。料液進(jìn)入真空結(jié)晶器后，在267Pa絕對(duì)壓強(qiáng)下局部蒸發(fā)，局部水分成為冰晶。從結(jié)晶器出來(lái)的冰晶懸浮液經(jīng)別離器別離后，冰晶排出，濃縮液從頂部進(jìn)入吸收器。而從真空結(jié)晶器出來(lái)的帶芳香物的蒸汽先經(jīng)冷凝器除去水分后，從底部進(jìn)入吸收器。在吸收器內(nèi)，濃縮液與芳香物的惰性氣體逆流流動(dòng)，芳香物被濃縮液吸收，然后惰性氣體由吸收器頂部排出，而吸收了芳香物的濃縮液從吸收器底部排出?！捕硟?nèi)冷式結(jié)晶器這類(lèi)結(jié)晶器有兩種：產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器

產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器這種結(jié)晶器中，沒(méi)有攪拌的液體與冷卻壁面相接觸，直至水分幾乎完全固化，所以在原理上它屬于層狀凍結(jié)。凍結(jié)的晶體成片狀或“雪〞狀，然后用機(jī)械方法除去。在這種結(jié)晶器中，即使非常稀的溶液也能一步濃縮至40％濃度的濃縮液，甚至還可能更高。但是由于冰晶非常薄，濃縮液與冰晶的別離比較困難。產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器這種結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送懸浮液，在冷凍濃縮中多數(shù)結(jié)晶器屬于這種。典型的設(shè)備中，晶體懸浮液在冷卻結(jié)晶器中僅停留幾分鐘。由于停留時(shí)間短，故晶體非常小〔<50μm〕。刮板式換熱器是典型的產(chǎn)生可泵送冰晶懸浮液的結(jié)晶器?！踩惩饫涫浇Y(jié)晶器外冷式結(jié)晶器有三種主要型式:型式一型式二型式三型式一先使料液過(guò)冷，過(guò)冷度高達(dá)-6℃。過(guò)冷的無(wú)晶體料液在結(jié)晶器中釋放出“冷量〞。為了減少冷卻器中的晶核形成和結(jié)晶器中的意外事件，防止可能導(dǎo)致流體流動(dòng)的堵塞，與料液相接觸的冷卻器壁面必須拋光或涂以憎水塑料。這種結(jié)晶器內(nèi)的局部過(guò)冷實(shí)際上可得到抑制。對(duì)30％的葡萄糖溶液，在結(jié)晶器中平均停留時(shí)間僅0.5h時(shí)，即可獲得大約0.2mm粒度的晶體。從結(jié)晶器出來(lái)的液體可由泵再循環(huán)至換熱器，而晶體那么借助泵吸入管路中的過(guò)濾器而被截留于結(jié)晶器中。型式二特征是整個(gè)懸浮液在結(jié)晶器與換熱器之間不斷循環(huán)。晶體在換熱器內(nèi)的停留時(shí)間比在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間短，所以晶體的成長(zhǎng)主要在結(jié)晶器內(nèi)。型式三如圖8.17所示。料液先在外部換熱器中產(chǎn)生亞臨界晶體。局部無(wú)晶體液體從結(jié)晶器到換熱器間再循環(huán)。刮板式換熱器的熱通量很高，這導(dǎo)致強(qiáng)烈的晶核形成。在換熱器中晶體的停留時(shí)間只有幾秒鐘，所以產(chǎn)生的晶體特別小。當(dāng)其連續(xù)地進(jìn)入結(jié)晶器后，在此停留時(shí)間至少0.5h。由于在結(jié)晶器中停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，其主體過(guò)冷度很小，約-0.02℃。進(jìn)入結(jié)晶器的料液中的小晶體在這樣的環(huán)境下呈亞臨界結(jié)晶狀態(tài)，與含有大晶體的懸浮液混合時(shí)即被溶化。料液中小晶體的溶化熱來(lái)自于大晶體的生長(zhǎng)。提高換熱器晶核形成速率可使結(jié)晶器內(nèi)晶體平均直徑增大。二、冰與濃縮液的別離設(shè)備用于冷凍濃縮的冰與濃縮液的別離設(shè)備有壓榨機(jī)、過(guò)濾式離心機(jī)、洗滌塔，以及這些設(shè)備組合形式等?！惨弧硥赫C(jī)〔二〕離心機(jī)〔三〕洗滌塔〔四〕壓榨機(jī)與洗滌塔的組合〔一〕壓榨機(jī)常用液壓活塞式壓榨機(jī)和螺旋式壓榨機(jī)。采用壓榨機(jī)別離，可溶性固體的損失量取決于已壓縮冰餅中夾帶的濃液量。冰餅中的夾帶量與壓榨機(jī)采用的壓力有關(guān)，例如在1MPa壓力下，每千克冰中大致留附0.65kg液體,而在10MPa壓力下并且壓縮時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，那么每千克冰中留附量可減少至0.1kg。由于壓榨法導(dǎo)致較多的可溶性固體損失，所以這種別離方法只用于作前期別離，為冰與溶液的最后完全別離提供冰含量較高的漿料?！捕畴x心機(jī)冷凍濃縮中使用的離心機(jī)是過(guò)濾式離心機(jī)。別離時(shí)的溶質(zhì)損失取決于晶體大小和液體黏度。離心機(jī)別離的缺點(diǎn)是當(dāng)液體從濾餅中流出時(shí)，芳香物質(zhì)將受到損失，這是液體與大量空氣密切接觸所致?！踩诚礈焖礈焖休^好的冰與濃縮液的別離效果，濃縮液不會(huì)被稀釋?zhuān)蚁礈焖耆芊?，無(wú)頂部空間，從而防止了芳香物的損失。從洗滌塔出來(lái)的濃縮液用純水復(fù)原時(shí)，在分析上和外觀、味感、芳香物質(zhì)等方面與未濃縮過(guò)的原液幾乎沒(méi)有什么區(qū)別。洗滌別離原理洗滌塔形式洗滌別離原理根本原理：利用冰晶融化水排代晶體間夾帶的濃縮液。連續(xù)式洗滌塔的工作原理如圖8.18，從結(jié)晶器來(lái)的晶體漿料從塔底進(jìn)入，因冰晶密度比濃縮液小，故冰晶逐漸上浮到塔頂，而濃縮液那么從塔底經(jīng)過(guò)濾器排出。塔頂設(shè)有融冰器〔加熱器〕，使局部冰晶融化成水。融化的水大局部排到洗滌塔外，小局部向下返回，與上浮冰晶逆流接觸，洗去冰晶外表的濃縮液。沿塔高方向冰晶夾帶的溶質(zhì)濃度逐漸降低，冰晶隨浮隨洗，夾帶的溶質(zhì)越來(lái)越少。當(dāng)向下流動(dòng)的洗滌水量占融化水量的比率提高時(shí)，其洗滌效果明顯提高。洗滌水水沿塔高濃度融冰器晶體漿料濃縮液圖8.18連續(xù)式洗滌塔的工作原理洗滌塔形式按塔中冰晶沿塔移動(dòng)的推動(dòng)力不同，洗滌塔可分以下三種：浮床式螺旋式活塞式浮床式這種洗滌塔中，冰晶與液體作逆向運(yùn)動(dòng)，其推動(dòng)力是晶體和液體兩相的密度差。螺旋式這種洗滌塔是以螺旋推送為兩相相對(duì)運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力，如圖8.19所示，晶體懸浮液進(jìn)入兩同心圓筒的環(huán)狀空間，在此空間內(nèi)螺旋在旋轉(zhuǎn)。螺旋具有棱鏡狀斷面，除迫使冰晶沿塔體移動(dòng)外，還有攪動(dòng)晶體的作用?；钊揭曰钊耐鶑?fù)移動(dòng)為冰床移動(dòng)的推動(dòng)力圖8.20所示洗滌塔由洗滌塔筒體、塔下部活塞、頂部刮板裝置等組成。洗滌前沿位置由光電裝置通過(guò)啟閉閥C來(lái)控制。洗滌水溫度通過(guò)進(jìn)汽閥D調(diào)節(jié)。塔內(nèi)已洗滌冰晶層與未稀釋濃縮液層相距僅幾厘米。塔內(nèi)出來(lái)的融化水中可溶性固體濃度可低至10mg/kg。生產(chǎn)能力取決于冰晶大小和濃縮液黏度，其范圍假設(shè)以每小時(shí)每平方米洗滌塔截面的去冰量計(jì)，其范圍在3000~10000kg之間?；钊嗫椎幕钊B著一個(gè)中央進(jìn)料管，并可在下部液壓缸驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)圖示S1位置與刮板之間充滿緊密的冰床，當(dāng)關(guān)閉B、C，開(kāi)啟A閥時(shí)，在結(jié)晶器漿料過(guò)壓與液壓缸的作用下，活塞向下運(yùn)動(dòng)，活塞上方空間將充以晶體漿料。當(dāng)活塞抵達(dá)位置S3時(shí)，關(guān)閉A，開(kāi)啟B，活塞在液壓缸作用下向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)濃縮液穿過(guò)活塞上的多孔網(wǎng)被濾走，并經(jīng)閥B從洗滌塔排出，而冰晶留在活塞上方。當(dāng)活塞抵達(dá)S2位置時(shí)，活塞上方建立起一個(gè)冰床，冰床在頂部擠壓刮板，刮下的冰屑與其融化水一起在換熱器內(nèi)循環(huán)，少局部融化水往下流動(dòng)用于洗滌夾帶在冰晶中的濃縮液，大局部融化水經(jīng)閥C排走?！菜摹硥赫C(jī)與洗滌塔的組合可實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的別離過(guò)程。圖8.21為一個(gè)典型實(shí)例。過(guò)程：從結(jié)晶器出來(lái)的冰晶懸浮液在壓榨機(jī)中別離，仍然含有濃縮液約40％的冰餅在混合器中與進(jìn)料稀液混合，成為含冰晶的中濃縮液。此含冰晶的中濃縮液在洗滌塔內(nèi)被完全洗滌。純水與中濃縮液分別從塔頂側(cè)排出，而進(jìn)入結(jié)晶器的中濃縮液與壓榨機(jī)來(lái)的濃縮液相混合。組合流程的優(yōu)點(diǎn)組合流程的優(yōu)點(diǎn)只需采用簡(jiǎn)單的洗滌塔，而不必使用價(jià)格昂貴得多的復(fù)雜洗滌塔。洗滌塔處理的是經(jīng)進(jìn)料稀液混合過(guò)的中等濃度料液，而不是直接從壓榨機(jī)來(lái)的濃縮液，濃度的降低使黏度劇烈下降，從而使洗滌塔生產(chǎn)能力大增。即使離開(kāi)結(jié)晶器的晶體懸浮液黏度很高，或者晶體平均直徑很小，這種組合方法仍能使冰晶與濃縮到達(dá)完全別離。三、冷凍濃縮設(shè)備的裝置系統(tǒng)將冷凍結(jié)晶裝置與冰晶懸浮液別離裝置有機(jī)地結(jié)合在一起，便可構(gòu)成冷凍濃縮裝置系統(tǒng)。冷凍濃縮裝置系統(tǒng)可以分為單級(jí)系統(tǒng)和多級(jí)系統(tǒng)。單級(jí)系統(tǒng)單級(jí)冷凍濃縮系統(tǒng)一次性使料液中的局部水分結(jié)成冰晶，然后對(duì)冰晶懸浮液別離，得到冷凍濃縮液。系統(tǒng)流程舉例〔圖8.22〕：原料罐中稀溶液通過(guò)循環(huán)泵首先輸入到刮板式熱交換器，在冷媒作用下冷卻，生成細(xì)微的冰晶，然后進(jìn)入再結(jié)晶罐〔成熟罐〕。結(jié)晶罐保持一個(gè)較小的過(guò)冷卻度，溶液的主體溫度將介于該冰晶體系的大、小晶體平衡溫度之間，高于小晶體的平衡溫度而低于大晶體的平衡溫度。小冰晶開(kāi)始融化，大冰晶成長(zhǎng)。結(jié)晶罐下部有一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)，通過(guò)濾網(wǎng)從罐底出來(lái)的濃縮液，一局部作為濃縮產(chǎn)物排出系統(tǒng)，另一局部與進(jìn)料液一道再循環(huán)冷卻進(jìn)行結(jié)晶。未通過(guò)濾網(wǎng)的大冰晶料漿從罐底出來(lái)后進(jìn)入活塞式洗滌塔。洗滌塔出來(lái)的濃縮液再循環(huán)冷卻結(jié)晶，融化的冰水由系統(tǒng)排出。單級(jí)冷凍濃縮裝置可將8~14oBx原果汁濃縮至40~60oBx濃縮汁。多級(jí)系統(tǒng)多級(jí)冷凍濃縮系統(tǒng)將前一級(jí)的濃縮液作為原料液進(jìn)一步地通過(guò)更低的溫度使局部水結(jié)成冰晶，再進(jìn)行別離?？刂屏弦涸诮Y(jié)晶器中的循環(huán)速度，可以使料液獲得不同的過(guò)冷度，從而可以利用同一狀態(tài)制冷劑實(shí)現(xiàn)多級(jí)冷凍濃縮所要求的凍結(jié)溫度差異。應(yīng)用舉例：三級(jí)逆流冷凍濃縮系統(tǒng)三級(jí)逆流冷凍濃縮系統(tǒng)系統(tǒng)如圖8.23所示。系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)工作過(guò)程：原料液進(jìn)入進(jìn)料罐后與從洗滌塔排代出來(lái)的稀溶液混合后由泵抽出，與第3級(jí)結(jié)晶罐中抽出的一局部溶液混合后，通過(guò)3級(jí)旋轉(zhuǎn)刮板凍結(jié)器冷卻成過(guò)冷液，進(jìn)入第3級(jí)成熟罐。在此形成大的冰晶懸浮液。此懸浮液別離后，浮在上面的冰晶漿由泵抽至洗滌塔洗滌融化成水，沉在下層的濃縮液通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)被泵抽出。抽出的濃縮液一局部與進(jìn)料液混合后在本級(jí)再進(jìn)行凍結(jié)，另一局部那么由泵抽送至第2級(jí)進(jìn)行結(jié)晶。第2級(jí)和第1級(jí)的工作原理根本與第3級(jí)的類(lèi)似，但此二級(jí)成熟罐上層冰晶漿料是由螺旋輸送器輸送至下級(jí)成熟罐的，另外，第1級(jí)的濃縮液有一部作為最終濃縮物形式輸出系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)該系統(tǒng)所用的洗滌塔與上面所介紹的單級(jí)冷凍濃縮系統(tǒng)相同。此洗滌塔上面的融冰加熱器利用制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)出來(lái)的高壓制冷蒸氣。此加熱器實(shí)際上也是制冷系統(tǒng)冷凝器，制冷劑蒸氣在將冰水加熱融化的同時(shí)，自身被冷凝為液體，從而有能量回收利用功能。夾套式蒸發(fā)器工作原理蒸汽進(jìn)二次蒸汽出稀料液進(jìn)蒸發(fā)濃縮冷卻水出冷卻水出濃縮液出料進(jìn)稀料開(kāi)始進(jìn)蒸汽產(chǎn)生二次蒸汽二次蒸汽至冷凝器別離的液體回到蒸發(fā)器蒸發(fā)結(jié)束開(kāi)始進(jìn)料關(guān)閉真空系統(tǒng)出濃料關(guān)閉蒸汽加熱自然外循環(huán)式蒸發(fā)器4C生蒸汽進(jìn)冷凝水出稀料液進(jìn)二次蒸汽出濃縮液出接冷凝器真空泵連續(xù)出料用泵抽出內(nèi)有真空自動(dòng)進(jìn)料WIEGDN單效降膜式真空濃縮設(shè)備不凝氣1加熱室34567水環(huán)真空泵9ACBD通大氣熱水42℃冷卻水蒸汽別離室bdac68℃50℃冷凝水冷凝室冷凝水泵螺桿泵中間泵2中間泵1貯料缸蒸汽噴射泵(熱泵)濃縮液至后繼工段主要由降膜式蒸發(fā)器、蒸汽噴射器〔熱泵〕、料液泵〔離心泵和螺桿泵〕、水泵、真空泵及貯料缸等組成。降膜式蒸發(fā)器所有加熱管束使用同一加熱蒸汽，但管束內(nèi)局部隔為加熱面積大小不同的兩局部，同時(shí)冷凝器設(shè)置于加熱器外側(cè)的夾套內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。熱泵將局部二次蒸汽壓縮后作加熱蒸汽使用；同時(shí)，進(jìn)料缸內(nèi)引入冷凝水管道及在別離室內(nèi)設(shè)置夾套預(yù)熱裝置，對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，提高了能量利用效率。該系統(tǒng)適用于牛乳的濃縮。它具有能量消耗少、操作穩(wěn)定、清洗方便等特點(diǎn)。冷凝水物料蒸汽WIEGDN單效降膜式真空濃縮設(shè)備物料汽汽蒸汽汽冷凝水冷卻水不凝氣1加熱室34567水環(huán)真空泵9ACBD通大氣熱水42℃冷卻水蒸汽別離室bdac68℃50℃冷凝水冷凝室冷凝水泵螺桿泵中間泵2中間泵1貯料筒蒸汽噴射泵(熱泵)濃縮液至后繼工段工作過(guò)程原料牛乳從貯料筒經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入別離器，利用二次蒸汽間接加熱，蒸發(fā)局部水分；然后由料液泵送至加熱器第一局部加熱管束頂部，經(jīng)分布器使其均勻地流入各加熱管內(nèi)，呈膜狀向下流動(dòng)，同時(shí)受熱蒸發(fā)；經(jīng)第一局部加熱管束蒸發(fā)濃縮后的牛乳，由料液泵送入第二局部加熱管束進(jìn)一步加熱蒸發(fā)，到達(dá)濃度后的濃縮牛乳由螺桿泵送出。經(jīng)別離器排出的二次蒸汽，一局部由蒸汽噴射器增壓后送入加熱器作為加熱蒸汽使用，另一局部進(jìn)入位于加熱室外側(cè)夾套內(nèi)的冷凝器，在冷卻水盤(pán)管作用下冷凝成水，并與加熱器內(nèi)的冷凝水集合在一起，由冷凝水泵送出。本章小結(jié)食品料液可用蒸發(fā)、冷凍濃縮和膜濃縮等方式進(jìn)行濃縮。目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設(shè)備是各種形式的真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備。真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要由蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等構(gòu)成。蒸發(fā)器的型式有夾套式、盤(pán)管式、外加熱式、長(zhǎng)管式、板式和離心薄膜式等，其中，以長(zhǎng)管式的升降膜蒸發(fā)器應(yīng)用最為普遍。冷凝器多采用高位或低位式混合式冷凝器。真空設(shè)備可采用濕式或干式機(jī)械真空泵、蒸汽噴射泵和水力噴射泵等。本章小結(jié)先進(jìn)的真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備多為多效式，并且常容預(yù)熱、殺菌、熱能回收、芳香成分回收、物料冷卻和CIP清洗等功能于一體。冷凍濃縮設(shè)備對(duì)于含熱敏性和揮發(fā)性成分料液的濃縮極為有利，通常由冷卻結(jié)晶器和冰晶溶液別離器兩大局部組成。結(jié)晶器有真空式、內(nèi)冷式和外冷式等，其中真空式結(jié)晶器容易造成料液中芳香成分的損失。外冷式結(jié)晶器一般為刮板式換熱器，它的夾套是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器。冰晶溶液別離器可為過(guò)濾器、壓榨機(jī)和洗滌塔等，壓榨機(jī)與洗滌塔結(jié)合可獲得較好的冰晶與溶液別離的效果。思考題液體食品物料可用哪些類(lèi)型的設(shè)備濃縮？最常用的是哪些類(lèi)型？真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備一般由幾局部構(gòu)成？各局部起什么作用？常有哪些具體型式？需回收溶液中的芳香成分，真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備的冷凝器應(yīng)采用什么型式？冷凍濃縮設(shè)備系統(tǒng)一般由哪些局部構(gòu)成？各局部起什么作用？常有哪些具體型式？自測(cè)題一、判斷題二、填充題三、選擇題四、對(duì)應(yīng)題一、判斷題使用水力噴射泵的真空蒸發(fā)系統(tǒng)一般不再專(zhuān)門(mén)設(shè)二次蒸汽冷凝器。如果需要回收被濃縮液的香氣成分，那么可采用混合式冷凝器。真空蒸發(fā)系統(tǒng)的不凝性氣體主要來(lái)自于料液。管式加熱外循環(huán)蒸發(fā)器的別離器可裝在加熱器的正上方。過(guò)濾型別離器在食品工業(yè)中使用很少，原因是它的阻力損失大。水力噴射泵既起冷凝也起抽真空作用。雖然濕式往復(fù)式真空泵可以抽水汽，但在食品工業(yè)中使用不多。用于蒸汽噴射泵的蒸汽壓力較高，且要求壓力穩(wěn)定。由于冷凍濃縮在低溫下進(jìn)行，因此有較好的貯藏穩(wěn)定性。冷凍濃縮可防止芳香成分的損失。二、填充題1．食品料液可用

、

或

方式進(jìn)行濃縮，其中以

方式最為常用。2．自然循環(huán)管式濃縮鍋的特點(diǎn)是：

、

、

、

。3．帶攪拌的夾套式真空濃縮鍋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

容易，適用

的料液增濃。但

小，

長(zhǎng)，

低，不能連續(xù)生產(chǎn)。4.外加熱式強(qiáng)制循環(huán)式真空蒸發(fā)濃縮鍋的特點(diǎn)是:可調(diào)節(jié)

速度、可改善

條件、使幾個(gè)

共用一個(gè)

成為可能。

二、填充題5.升膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：①

短，適用于

料液；②高速二次蒸汽具有良好的

作用，故尤其適用于

；③

引起沸點(diǎn)升高，故最好控制

進(jìn)料；④一般組成

效流程使用；⑤不適用于

的料液；⑥加熱蒸汽與

呈

流。6.降膜式蒸發(fā)器

頂部設(shè)有將

均勻分布到

內(nèi)使其形成

的料液

。操作時(shí)，一般料液以

狀態(tài)進(jìn)料。這種蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：①加熱蒸汽與

呈

流方式；②

短，為

流型，適用于熱敏性料液；③不適于

的料液濃縮；④大多組成

效、

效的蒸發(fā)設(shè)備。7.刮板薄膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：適用于

料液的濃縮，但

小，設(shè)備

要求高。二、填充題8.離心薄膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：①很高〔力將料液作用成約mm的膜而蒸發(fā)，被離心力甩出，即成滴狀冷凝狀態(tài)；②在器內(nèi)停留時(shí)間短〔約s〕，適于熱敏物料；③離心力有作用，適合于發(fā)泡性物料的蒸發(fā)；④高。9.板式蒸發(fā)器有兩種型式，即：式和式。板式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：①傳熱系數(shù)高；②物料停留時(shí)間短〔s〕，適用于熱敏物料；③小，可隨意調(diào)整，清洗；④易老化而泄漏，使用有限。二、填充題10.真空濃縮系統(tǒng)常見(jiàn)的輔助設(shè)備有_________、_________、_________。常用于真空濃縮系統(tǒng)的汽液別離器有_______型、_______型和______型三種，其中，型雖然小，小，但由于不易清洗，因此在食品工業(yè)中很少采用。11.真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中的冷凝器主要作用是將來(lái)自的冷凝成水，從而降低了后續(xù)系統(tǒng)的負(fù)荷。冷凝器有式和式兩種型式。一般的蒸發(fā)系統(tǒng)多采用者，從這種型式的冷凝器出來(lái)的不凝性氣體主要來(lái)自和。不凝性氣體可用或加以抽吸。12.水力噴射泵是一種起和雙重作用的裝置.其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本身運(yùn)動(dòng)部件，造價(jià)；能耗；適于抽氣體；但不能獲得(其大小與有關(guān))。二、填充題13.蒸汽噴射泵是一種采用作動(dòng)力源的裝置；可采用級(jí)聯(lián)組合，以使蒸發(fā)系統(tǒng)獲得高，〔在各級(jí)泵之間一般配置式冷凝器〕。蒸汽噴射泵的特點(diǎn)：大，高，安裝運(yùn)行和維修簡(jiǎn)便，價(jià)廉，占地面積；但要求較高的壓力，且要穩(wěn)定。14.通常在真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中，外表式后面用式真空泵(多用式泵)；而式冷凝器后常接式真空泵、、不凝氣體別離器+式真空泵(如往復(fù)式泵)。二、填充題15.往復(fù)式有式和式之分，者僅適合于抽吸冷凝器中的氣體，常需要在其前面再設(shè)一個(gè)別離器；者可以把冷凝器中的水蒸氣和不凝氣體一起抽出，這種形式的在食品工業(yè)中使用多。16.水環(huán)式是一種式真空泵，可以將氣體與一起抽走。它的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于制造，操作可靠，轉(zhuǎn)速較高，可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，內(nèi)部不需，排氣量較均勻；但磨損較大，消耗較大。17.冷凍濃縮的特點(diǎn)是：適用于物料濃縮，可防止的損失；能獲得的濃度，且；制品的保存需要其它配合；本錢(qián)。三、選擇題以下哪種機(jī)件不可能在真空蒸發(fā)系統(tǒng)中出現(xiàn)。A.冷凝器B.蒸汽噴射泵C.換熱器D.熱風(fēng)分配器以下幾種真空裝置中，產(chǎn)生的真空度最易受季節(jié)影響。A.蒸汽噴射泵B.水力噴射泵C.干式真空泵