原料及半成品的熱處理機(jī)械和設(shè)備

1.攪拌設(shè)備很多，但其基本結(jié)構(gòu)主要由______________________三大部分組成。（攪拌裝置、攪拌罐、軸和軸封裝置）2.液體在攪拌器的作用下會(huì)產(chǎn)生_____________________三種流型，而葉片造成液流有三個(gè)分速度為_______________和________，其中________和________對(duì)液體的攪拌混合起著主要作用。（軸向、徑向、混合；軸向速度、徑向速度、切向速度；軸向速度、徑向速度）5/30/202513.均質(zhì)閥主要由______________三部分組成；按工作面形式可分為____________兩大類。（閥座、閥桿、沖擊環(huán)；平面型、非平面型）

4.柱塞式往復(fù)泵的吸入閥和排出閥由___________________和____組成。（閥座、閥板、導(dǎo)向柱、彈簧、開程限制器）5/30/202525.高壓均質(zhì)機(jī)種常用二級(jí)均質(zhì)閥，其中一級(jí)均質(zhì)閥的作用_____二級(jí)的作用______。（粉碎脂肪顆粒、使料液混合均勻）6.工業(yè)中所使用的高剪切均質(zhì)機(jī)可分為___________和_________兩種。（軸流式、徑流式）7.均質(zhì)機(jī)工作過程的機(jī)理可歸納為____________和______三個(gè)學(xué)說。（剪切、撞擊、空穴）5/30/202531.攪拌器不同安裝形式會(huì)產(chǎn)生不同的流場(chǎng)，常用的安裝形式有哪幾種？

2.食品工廠選擇濃縮設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮溶液的哪些性質(zhì)？5/30/20254第五章真空濃縮設(shè)備液體的濃縮意味著溶劑的脫除，在大多數(shù)情況下是水的脫除對(duì)液體食品的濃縮有很多原因，例如：●減少干燥費(fèi)用；●增加結(jié)晶；●減少貯藏和運(yùn)輸費(fèi)用；●降低水的活性，以增加食品的微生物及化學(xué)方面的穩(wěn)定性；●從廢液中回收副產(chǎn)品5/30/202555/30/20256在真空條件下對(duì)液體進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方法始于1913年，其工藝是建立在英國(guó)科學(xué)家E.C.Howard專利基礎(chǔ)之上的，它包含一個(gè)蒸汽加熱的帶有冷凝器和空氣泵的雙底真空釜。5/30/20257真空蒸發(fā)優(yōu)點(diǎn)1、加熱蒸汽與沸騰液體之間的溫度差t可以增大。2、可利用壓強(qiáng)較低的蒸汽作為加熱蒸汽。3、由于低溫濃縮，有利于食品溶液進(jìn)行濃縮，減少體積及重量，便于運(yùn)輸及儲(chǔ)存。4、由于溶液沸點(diǎn)較低，使?jié)饪s設(shè)備的熱損失減少。5、對(duì)料液起加熱殺菌作用，有利于食品保藏。5/30/20258不足之處1、由于真空濃縮，須有抽真空系統(tǒng)，從而增加附屬機(jī)械設(shè)備及動(dòng)力。2、由于蒸發(fā)潛熱隨沸點(diǎn)降低而增大，所以熱量消耗大。5/30/20259第一節(jié)分類和選擇及操作流程一、分類（一）根據(jù)加熱蒸汽被利用的次數(shù)來(lái)分1.單效濃縮裝置2.多效濃縮裝置3.帶有熱泵的濃縮裝置5/30/202510（二）根據(jù)料液流程來(lái)分1.循環(huán)式（自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)）2.單程式（三）根據(jù)加熱器結(jié)構(gòu)型式來(lái)分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.降膜式濃縮器等5/30/202511二、選擇原則

（一）結(jié)垢性:選取流速較大的強(qiáng)制循環(huán)型或升膜式的濃縮設(shè)備（二）結(jié)晶性：采用夾套帶攪拌器或強(qiáng)制循環(huán)濃縮器（三）粘滯性選強(qiáng)制循環(huán)型、刮板式或降膜式薄膜濃縮器5/30/202512（四）熱敏性運(yùn)用各種薄膜式或真空度較高的濃縮器。（五）發(fā)泡性采用強(qiáng)制循環(huán)型或長(zhǎng)管薄膜濃縮器。（六）腐蝕性通常使用不銹鋼材料或采用各種防腐涂層材料的鋼材。5/30/202513三、對(duì)濃縮設(shè)備的要求（1）傳熱效果好，熱能利用率高，即傳熱系數(shù)高和有效溫度差大。（2）結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。（3）汽液分離效果好。（4）設(shè)備性能適應(yīng)食品料液的性質(zhì)，符合生產(chǎn)工藝要求和食品衛(wèi)生。（5）易于制造、檢修、清洗。（6）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，金屬消耗量少，耐腐蝕。5/30/202514四、真空濃縮裝置操作流程（一）單效真空濃縮裝置流程由一臺(tái)濃縮鍋和冷凝器及抽真空裝置組合而成。（二）多效真空濃縮裝置流程常見有并流法、逆流法、平流法5/30/2025151、并流法5/30/202516

2、逆流法

5/30/2025173、平流法5/30/2025185/30/2025195/30/202520第二節(jié)單效真空濃縮設(shè)備一、中央循環(huán)管式（標(biāo)準(zhǔn)式）濃縮鍋（一）作用原理

食品料液經(jīng)過由沸騰管和中央循環(huán)管所組成的豎式管加熱面進(jìn)行加熱，由于傳熱產(chǎn)生重度差，形成了自然循環(huán)，而將其水分蒸發(fā)，從而達(dá)到濃縮目的。5/30/202521（二）主要構(gòu)造1.加熱器體

由沸騰管及中央循環(huán)管和上下管板所組成的豎式加熱管束。2.蒸發(fā)室加熱室上部的圓筒體。

5/30/2025225/30/202523(三)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、鍋內(nèi)液面容易控制。清洗較困難，粘度大時(shí)循環(huán)效果較差。5/30/202524二、盤管式濃縮鍋1.結(jié)構(gòu)2.操作過程注意事項(xiàng)5/30/2025255/30/202526

5/30/2025275/30/202528三、夾套加熱室?guī)嚢鑶涡饪s裝置

1.加熱器體2.蒸發(fā)室3.操作過程5/30/202529第三節(jié)升膜式、降膜式濃縮設(shè)備

一、升膜式濃縮設(shè)備

屬于液膜式濃縮器，液體沿管壁成膜狀流動(dòng)，進(jìn)行連續(xù)蒸發(fā)，液體在濃縮器停留時(shí)間較短，約幾秒至幾十秒。5/30/202530（一）結(jié)構(gòu)

由多根垂直管束的加熱器體和一個(gè)蒸發(fā)分離室及循環(huán)管組成。為自然循環(huán)式。

5/30/202531二、工作過程（三）料液的控制5/30/202532

5/30/202533管內(nèi)料液的加熱與蒸發(fā)分三部分：①最底部——管內(nèi)完全充滿料液，熱量主要依靠對(duì)流傳遞。②中間部——開始產(chǎn)生蒸汽泡，使料液產(chǎn)生上升力。③最高部——膨脹的二次蒸發(fā)產(chǎn)生強(qiáng)的上升力，料液呈薄膜狀在管內(nèi)上行，在管頂部呈噴霧狀，以較高速度進(jìn)入汽液分離器，在離心力作用下與二次蒸汽分離，二次蒸汽從分離器頂部排出。

5/30/202534二、降膜式濃縮設(shè)備（一）結(jié)構(gòu)5/30/2025355/30/2025365/30/202537

（二）降膜分布器5/30/2025385/30/2025395/30/2025405/30/202541（三）雙效降膜式濃縮設(shè)備1流程1.1物料1.2加熱蒸汽與冷凝水1.3真空的形成1.4冷卻水5/30/2025425/30/2025435/30/2025445/30/2025451.平衡槽2.進(jìn)料泵3.一效蒸發(fā)器4.二效蒸發(fā)器5.中間物料泵6.出料泵7.混合冷凝器8.中間冷凝器9.熱壓泵10.啟動(dòng)蒸汽噴射泵11.一級(jí)蒸汽噴射泵12.二級(jí)蒸汽噴射泵13.冷凝水泵14冷卻水泵5/30/2025462.分析2.1流程2.1.1順流進(jìn)料，減少了物料熱敏性成分的破壞率。2.1.2物料受熱時(shí)間短。2.1.3物料預(yù)熱溫差小。2.1.4有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量。2.1.5熱效率高。2.1.6冷卻水耗量低。5/30/2025472.2布局與結(jié)構(gòu)2.2.1設(shè)備雖高，但穩(wěn)定性好。2.2.2用大部件做小部件的支撐架。2.2.3把四段預(yù)熱物料的盤管與混合冷凝器、一效與二效蒸發(fā)器有機(jī)地組合到一起。2.2.4采用盤式折流分配裝置5/30/2025482.2.5物料的預(yù)熱殺菌采用了盤管結(jié)構(gòu)。2.2.6液體、氣體的流量控制，采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的孔板。2.2.7一效、二效結(jié)構(gòu)基本相同，各連接管路的孔徑、方位、標(biāo)高也一致。2.2.8布局和結(jié)構(gòu)也有不合理的地方。5/30/2025495/30/202550設(shè)備類型蒸汽耗量（T）水耗量每蒸發(fā)1噸水每生產(chǎn)1噸粉每蒸發(fā)1噸水每生產(chǎn)1噸粉國(guó)產(chǎn)單效蒸發(fā)器不帶熱泵1.157.63.0192國(guó)產(chǎn)雙效帶熱泵0.4631064丹麥五效帶熱泵使用蒸汽壓力0.8Mpa0.140.94帶冷卻水塔，循環(huán)使用幾乎不耗水5/30/2025513、為什么節(jié)能3.1冷凝水顯熱的利用3.2熱壓泵的應(yīng)用3.3多效的應(yīng)用3.4物料預(yù)熱器內(nèi)的牛乳預(yù)熱盤管起著冷凝二效二次蒸汽的作用。5/30/2025524.為什么節(jié)水4.1節(jié)約冷卻水4.2增加冷凝水5/30/202553

5.操作不當(dāng)，一效從何處跑奶從二效凝結(jié)水泵出口處跑奶

5/30/202554（四）三效降膜式濃縮設(shè)備5/30/202555由一、二、三效加熱器，一、二、三效蒸發(fā)器、預(yù)熱器、冷凝器和熱壓泵組成。

蒸發(fā)耗量低，1kg蒸汽可蒸發(fā)4kg水。蒸發(fā)溫度低，部分二次蒸汽經(jīng)噴射式熱壓泵重新吸入一效加熱器，熱量得到充分利用，蒸發(fā)溫度相對(duì)較低。

濃縮比大，降膜式蒸發(fā)，使粘度較大的料液容易流動(dòng)蒸發(fā)，不容易結(jié)垢，濃縮時(shí)間短，濃縮比可達(dá)到1﹕5。

本設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，智能化系統(tǒng)管理，符合GMP標(biāo)準(zhǔn)要求。

5/30/2025565/30/2025575/30/2025585/30/202559第三節(jié)真空濃縮裝置的

附屬設(shè)備

一、捕集器（一）作用安裝在濃縮裝置的蒸發(fā)分離室頂部或側(cè)面。其作用主要防止蒸發(fā)過程中形成的細(xì)微液滴，被二次蒸汽夾帶逸出。對(duì)汽液進(jìn)行分離，要減少料液的損失，同時(shí)防止污染管道及其它濃縮器的加熱面。5/30/202560（二）類型1、慣性型捕集器2、離心型捕集器3、表面型捕集器5/30/2025615/30/202562二、冷凝器（一）作用將真空濃縮所產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行冷凝，并將其中的不凝結(jié)氣體(空氣、二氧化碳等)分離，以減輕真空系統(tǒng)的容積負(fù)荷，同時(shí)保證達(dá)到的所需的真空度。5/30/202563（二）類型1、大氣式冷凝器2、表面式冷凝器3、低水位冷凝器4、噴射式冷凝器5/30/2025645/30/202565

5/30/202566噴射式冷凝器1.結(jié)構(gòu)及工作原理5/30/202567借離心水泵的動(dòng)力，將水壓入噴嘴，由于噴嘴斷面積小，以高速射（15～30m/s）入混合室及擴(kuò)散室后進(jìn)入排水管中，在噴嘴出口處形成低壓區(qū)域，不斷吸入二次蒸汽，由于二次蒸汽與冷水之間，有一定溫度差，兩者進(jìn)行熱交換后，二次蒸汽凝結(jié)為冷凝水，并夾帶不凝結(jié)氣體，隨冷凝水排出，既達(dá)到冷凝，又能抽真空作用。5/30/202568

5/30/202569優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（１）兼有冷凝器及抽真空作用，不必再配置真空裝置；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，冷凝器本身設(shè)有機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分，不要經(jīng)常檢修；（３）適于抽吸腐蝕性氣體；（４）安裝高度較低，與二次蒸汽排出管水平方向直接連接；（５）整個(gè)裝置功率消耗小。5/30/202570缺點(diǎn)：(1)不能獲得較高的真空度，隨水溫的高低而變化(2)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際功率消耗較大。5/30/202571水力噴射器安裝注意事項(xiàng)（1）二次蒸汽的吸入管徑，可按蒸汽流速50-80m/s范圍選擇管徑，盡量減少阻力損失；（2）冷水進(jìn)入管徑，盡量減少管件，使阻力損失減少；（3）排水管垂直而無(wú)彎頭，須曲折時(shí)，折角不大于45度，常用30°，轉(zhuǎn)折不得低于二次。5/30/202572三、真空裝置（一）作用主要作用是抽取不凝結(jié)氣體，保證整個(gè)濃縮裝置處于真空狀態(tài)，并且降低濃縮鍋內(nèi)壓力，從而使料液在低溫下沸騰，有利于提高食品的質(zhì)量。5/30/202573（二）常用的真空裝置1、復(fù)式真空泵（1）濕式真空泵（2）干式真空泵5/30/2025745/30/202575

2水環(huán)式真空泵5/30/202576

3.水力噴射泵4.蒸汽噴射泵（1）工作原理及構(gòu)造

采用較高壓力的水蒸氣作動(dòng)力源，由泵嘴、混合室和擴(kuò)散器組成。

5/30/2025775/30/202578(2)多級(jí)蒸汽噴射泵的操作注意事項(xiàng)單級(jí)：最高真空度達(dá)650-720mm汞柱雙級(jí)：最高真空度達(dá)730-750mm汞柱三級(jí)：最高真空度達(dá)755-758mm汞柱5/30/202579操作注意事項(xiàng)①先打開中間冷凝器的冷卻水閥門；②啟動(dòng)最后級(jí)噴射泵（即吸入真空度最低的泵）然后往前逐級(jí)啟動(dòng)，停車時(shí)先關(guān)第一級(jí)吸入真空度最高的泵，然后往后逐級(jí)關(guān)閉；③停車時(shí)先破壞濃縮罐內(nèi)的真空，然后慢慢關(guān)閉各級(jí)蒸汽噴射泵，以免冷水倒流罐內(nèi)；④操作時(shí)，注意冷凝器內(nèi)冷卻水的排出速度，適當(dāng)加減水量。5/30/202580(3)優(yōu)缺點(diǎn)抽氣量大、真空度高、安裝運(yùn)行和維修簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、占地面積小。要求蒸汽壓力較高及蒸汽量要穩(wěn)定，需較長(zhǎng)的時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)才能達(dá)到所需的真空度，排出氣體有微小壓力，只能排入大氣中去。5/30/202581三、刮板式、離心式薄膜濃縮設(shè)備

一、刮板式薄膜濃縮設(shè)備（一）分類（二）結(jié)構(gòu)（三）工作過程5/30/2025825/30/202583四、離心式薄膜濃縮設(shè)備(一)結(jié)構(gòu)圖5－18【輕版177頁(yè)圖5－15】（二）工作過程5/30/2025845/30/202585第五節(jié)真空濃縮設(shè)備的主要計(jì)算一、物料衡算（一）單效濃縮設(shè)備式中S－料液進(jìn)料量（公斤/小時(shí)）W－蒸發(fā)之水分（或二次蒸汽）量（公斤/小時(shí)）B0－原料液濃度（％）B1－濃縮液濃度（％）5/30/202586(二)多效濃縮設(shè)備1.蒸發(fā)水分量

式中Bn－末效料液濃度（％）2.最終產(chǎn)品的量

3.料液最終濃度式中W1,W2,W3,……Wn－各效所蒸發(fā)的水分量（公斤/小時(shí)）5/30/202587二、熱量計(jì)算（一）單效濃縮設(shè)備1.熱能的消耗包括（1）消耗于水分的蒸發(fā)Q1；（2）消耗于進(jìn)料的加熱Q2；如果進(jìn)料的溫度等于物料煮沸的溫度t2，則在進(jìn)料加熱上的熱量消耗為零，如果t1>t2，則熱量的消耗為負(fù)數(shù)；（3）消耗于濃縮器的加熱Q3；（4）消耗于向周圍介質(zhì)的熱量損失Q4。5/30/202588所以：Q總=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)5/30/2025892.蒸汽消耗

式中i1－加熱蒸汽熱焓（焦/公斤）ik－加熱蒸汽冷凝水之熱焓（焦/公斤）5/30/202590（二）多效濃縮設(shè)備1.自蒸發(fā)系數(shù)式中in－第n效加熱蒸汽的熱焓（焦/公斤）tn-1－第n-1效的溶液溫度（開）tn－第n效的溶液溫度（開）一般并流式5/30/2025912.蒸發(fā)系數(shù)

式中In－第n效加熱蒸汽的熱焓（焦/公斤）tk－第n效加熱蒸汽的冷凝水溫度（開）如果溶劑是水，則可近似地取為1.0。5/30/2025923.蒸發(fā)水分量及第一效加熱蒸汽量5/30/2025935/30/202594三、傳熱面積計(jì)算

（一）單效濃縮設(shè)備式中K－傳熱系數(shù)（瓦/米2開）t-加熱蒸汽的溫度（t）與被濃縮料液的溫度（t2）之差（開）5/30/202595（二）多效濃縮設(shè)備它的傳熱面積計(jì)算公式同上式。但是多效傳熱面積合理分配、計(jì)算比較復(fù)雜，一般采用試算方法，即從上式中，先確定1～2個(gè)參數(shù)，進(jìn)行試算，然后核算其假定數(shù)值是否合適，經(jīng)過反復(fù)2～3次運(yùn)算才能完成，一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，先確定K值。對(duì)于有效溫度差如何合理分配，它與傳熱量有一定的關(guān)系。5/30/202596多效濃縮的有效溫度差和分配：根據(jù)濃縮操作得出，任何效的機(jī)熱蒸汽溫度（T），必須高于溶液的沸點(diǎn)溫度（t）。保持一定溫差（T-t），濃縮操作才能正常進(jìn)行。各效溫度差，若用Δt1，Δt2，……Δtn表示，則第一效溫差Δt1＝T1-t1,第二效溫差Δt2＝T2-t2,第三效的溫差為Δt3＝T3-t3，如果無(wú)溫度損失∑Δt，則溶液的沸點(diǎn)即等于二次蒸汽溫度，也必等于進(jìn)入次一效加熱蒸汽的溫度。5/30/202597所以各效的總溫度差為：

Δt總＝Δt1＋Δt2＋……＋Δtn＝T1-tn=T1-Tn′式中Tn′－末效二次蒸汽的溫度（開）實(shí)際上，由于各效均有溫度損失，所以總的有效溫差的數(shù)值，∑Δt比上式計(jì)算出的數(shù)值要小。其關(guān)系∑Δt＝Δt總－∑Δ式中∑Δ－總溫度損失∑Δ＝∑Δn+∑Δn′+∑Δm-n∑Δn－溶液沸點(diǎn)升高溫度損失（開）∑Δn′－溶液的靜壓引起溫度損失（開）∑Δm-n－各效間二次蒸汽在管路中溫度損失（開），一般Δm-n=1℃5/30/2025981.確定各效傳熱面積相等，對(duì)有效溫差進(jìn)行分配這種情況有利于制造設(shè)備，檢修方便，以三效濃縮裝置為例：5/30/202599各效的有效溫度差如下關(guān)系5/30/2025100依此則得多效濃縮鍋中任何效（X）的有效溫度差Δt，為：如果各效二次蒸汽溫度為已知時(shí)，則可根據(jù)各效溫度損失，求出各效溶液的沸點(diǎn)溫度，各效的有效溫差，即為各效加熱蒸汽溫度（T）與各效溶液沸點(diǎn)溫度（t）之差。5/30/20251012、確定各效沸點(diǎn)的方法（1）假定各效蒸汽壓強(qiáng)之間，具有相等的壓強(qiáng)降以P0表示第一效加熱蒸汽的壓強(qiáng)，Pk表示末效二次蒸汽進(jìn)入冷凝器的壓強(qiáng)，則總壓強(qiáng)降：

ΔP=P0-Pk根據(jù)假定各效蒸汽壓強(qiáng)降相等，則效數(shù)為n時(shí)，每效的壓強(qiáng)為，從Px即可求出各效二次蒸汽溫度，例如三效濃縮鍋Px=ΔP/3。5/30/2025102若忽略蒸汽管道中的壓強(qiáng)降，則第三