“精华”是什么？

“浓缩的就是精华”

胶原精华液、精华素等等

第八章 浓缩与干燥机械设备 第八章 浓缩与干燥机械设备

第一节 概述第一节 概述

　　就是从溶液中除去部份溶剂的操作过程，是使溶质和溶剂的均匀混合　　就是从溶液中除去部份溶剂的操作过程，是使溶质和溶剂的均匀混合液实现部分分离过程，以使物料最终达到一个低溶剂含量的相对稳定状态。液实现部分分离过程，以使物料最终达到一个低溶剂含量的相对稳定状态。是是一个溶剂在物料内部借对流扩散作用从呈液相物料内部到达液相表面而一个溶剂在物料内部借对流扩散作用从呈液相物料内部到达液相表面而后除去的过程。后除去的过程。

基本概念

浓缩浓缩

干燥　　是在物料内部的溶剂　　是在物料内部的溶剂借助于分子扩散作用从固相物料溶质相对完全除去借助于分子扩散作用从固相物料溶质相对完全除去的一个过程的一个过程，即从食品或食品物料中除去水分的过程。，即从食品或食品物料中除去水分的过程。

（（ 11 ）除去食品原料中的大部分水分，以减少包装、贮藏和运输的费用；）除去食品原料中的大部分水分，以减少包装、贮藏和运输的费用；（（ 22 ）通过提高制品的浓度，达到增加制品贮藏性的目的；）通过提高制品的浓度，达到增加制品贮藏性的目的；（（ 33 ）满足食品加工的工艺过程要求，如作为产品干燥脱水或结晶的预处理。）满足食品加工的工艺过程要求，如作为产品干燥脱水或结晶的预处理。 此外，在浓缩过程中，可提取果汁中的芳香物质。此外，在浓缩过程中，可提取果汁中的芳香物质。

用于食品生产的动植物原料一般都含有大量的水分，约占原料的用于食品生产的动植物原料一般都含有大量的水分，约占原料的 70%70% ～～95%95% ，而作为营养和风味的物质却只占总质量的，而作为营养和风味的物质却只占总质量的 5%5% ～～ 30%30% 。在食品的加。在食品的加工中，浓缩与干燥操作显得重要。工中，浓缩与干燥操作显得重要。

浓缩和干燥在食品生产中的作用

浓缩的一般方法浓缩的一般方法　　浓缩的一般方法依原理和过程的不同主要可分为　　浓缩的一般方法依原理和过程的不同主要可分为 :: 常压加热浓缩、真常压加热浓缩、真空浓缩、结晶浓缩和冷冻浓缩。空浓缩、结晶浓缩和冷冻浓缩。　　其他浓缩方法，如冷冻浓缩、离心浓缩、超滤浓缩等也逐步在食品工　　其他浓缩方法，如冷冻浓缩、离心浓缩、超滤浓缩等也逐步在食品工业中得到推广和使用。业中得到推广和使用。

由于食品中的溶剂主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工业中的浓缩一般指蒸发。而且多采用真空浓缩

第二节 真空浓缩机械与设备

其有以下特点：(1) 料液沸点降低，浓缩速度大（相对于常压浓缩）。(2) 可利用低压蒸汽作为热源 ( 多效时 ) 。(3) 不损害食品的营养成分（食品原料的热敏性）。(4) 设备热耗减少（温度低）。缺点(5) 增加真空系统，投资大，功力消耗大。(6) 沸点降低，蒸发潜热增大。

真空浓缩：是指在负压条件下，以较低温度浓缩。溶液受热时，溶剂分子获得动能，当某些溶剂分子获得的能量足以克服分子间的吸引力时，溶剂分子就会逸出液面进入上部空间，成为蒸汽分子。这种将溶液加热至沸腾，使溶液中部分溶剂气化并排除的过程就是蒸发。

一、真空浓缩的主要设备及其分类

　　真空浓缩设备的主体是由蒸发器构成，另外还有真空装置、冷凝器和液沫捕集器等辅助设备

蒸发器的分类、结构和特点

( 三 )按加热器结构分：1 、盘管式浓缩器2 、中央循环管式浓缩器3 、升膜式浓缩器（膜式）4 、降膜式浓缩器（膜式） 5 、片式浓缩器（膜式） 6 、刮板式浓缩器（膜式） 7 、离心式（膜式）

分类( 一 )按二次蒸汽的利用次数分：1 、单效浓缩装置2 、多效浓缩装置3 、带有热泵的浓缩装置

( 二 )按料液流程分：1 、循环式：自然与强制循环2 、单程式：

　　又称标准式蒸发器　　又称标准式蒸发器 ,, 是一种非膜式是一种非膜式自然循环自然循环蒸发器。下部为加热室，上部蒸发器。下部为加热室，上部为分离室。加热室内装有加热管束和中为分离室。加热室内装有加热管束和中央循环管。中央循环管的截面积较大，央循环管。中央循环管的截面积较大，一般为加热管束总面积的一般为加热管束总面积的 4040％以上。％以上。　　工作时料液在管内流动，加热蒸汽　　工作时料液在管内流动，加热蒸汽在管束之间流动，由于中央循环管与加在管束之间流动，由于中央循环管与加热管中的料液受热程度不同，产生重度热管中的料液受热程度不同，产生重度差，使液料经加热管而沸腾上升，然后差，使液料经加热管而沸腾上升，然后在分离室内进行汽液分离。在分离室内进行汽液分离。　　二次蒸汽由顶部排出。料液经中央　　二次蒸汽由顶部排出。料液经中央循环管下降，再进人加热管束，形成自循环管下降，再进人加热管束，形成自然循环。浓缩后的制品由底部卸出。然循环。浓缩后的制品由底部卸出。

11 ．中央循环管式浓缩锅．中央循环管式浓缩锅

目前这类蒸发器在国内糖厂应用。

22 ．盘管式浓缩锅．盘管式浓缩锅

　　由上下锅体、加热盘管、汽液分离器等组成。　　在锅体内装有四个加热盘管，分层排列，管内通入蒸汽，对管间的料液进行加热，使之沸腾蒸发。 　　料液分批入锅内进行浓缩。二次蒸汽由上部排人汽液分离室，成品由锅底卸出。　　二次蒸汽进人分离室后，因离心力作用，使夹带的液滴与不凝气体分离，气体排出，被分离后的料液经回流管回入蒸发锅内再进行蒸发。

盘管式真空浓缩机

特点：体积小、成本低、　　　操作维修方便型号： 1000型 700型　　　 300 型蒸发量： 300 － 1000kg/h加热面积： 3 － 10 m2

３ . 强制循环式蒸发器

　　主要由列管式加热器、分离室和料液循环泵组成。　　料液经循环泵，进人加热器的列管内，被管间的蒸汽加热，然后在分离室内进行汽液分离。　　二次蒸汽自室顶排出，被浓缩的溶液由室底部再进人循环泵进口，使溶液继续强制循环蒸发。　　该蒸发器是分批作业，它的优点是料液在加热管内的流速大，达3~4m/s ，停留时间较短，传热系数较高，可防止料波结垢；当加热蒸汽与料液之间的温差较小时（ 3~5℃ ）。 仍可进行操作。缺点是动力消耗大。

生产能力： 1000 kg/h

外循环连续式真空浓缩机

４ . 升膜式蒸发器

由加热室、分离室和循环管等组成。料液自加热室底部进入加热管内。加热蒸汽在管束间流过，料液在加热管中部开始沸腾迅速汽化。在加热管上部产生的二次蒸汽并快速上升，流速可达 100—l60/s 。料液被二次蒸汽带动，沿管内壁成膜状上升 并 不 断 被 加 热 蒸 发 。 有 循 环 型 、 非 循 环 型 。

这种蒸发器的优点是占地面积小，传热效率较高，料液受热时间短，在加热管内停留 10—20s 。适于浓缩热敏、易起泡和粘度低的液料。缺点是一次浓缩比不大，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。

５ .降膜式蒸发器

这种蒸发器的特点：①由于利用液膜的重力作用降膜，故能蒸发粘度较大的料液，且受热时间短，适于热敏性强的物料；②料液的沸点均匀，有效温差较大，传热效果好，节约蒸汽。③由于蒸发管较长，液料沸腾时所生成的泡沫易在管壁上受热破裂，因此适于蒸发易生泡沫的物料；④清洗方便；⑤适于浓度较大，不易结晶、结垢的物料。　　目前这类设备在乳品、果汁等食品工业中应用最广。

　　为了使料液能均匀分布于各管道，使物料液体在重力作用下沿管内壁流下时呈膜状分布，在管道入口处安装降膜分布器。

１ -加热管；２ - 导流管；３ - 旋液分配头；４ - 齿缝

４

６ . 刮板式蒸发器

有立式、卧式两类。由加热圆筒、旋转刮板器、料液分配盘与驱动装置等组成。加热时间为 2 ～ 3S 。加热区域可分成几段，采用不同压力的蒸汽。一般直径为 300 ～ 500mm ，刮板与加热筒内壁的最小间隙为（ 1.5 士0.3 ） mm 。刮板的转速为 300— 800rpm 。这种蒸发器的特点是传热系数高，适于高粘度（最高达 100Pa.s ）的料液或含有悬浮颗粒的料液 ( 如番茄酱、咖啡 、蜂蜜 ) 。

７ . 板式蒸发器

１ .真空装置

( 一 ) 作用：抽取不凝结气体保证系统的真空度，降低浓缩锅内压力，使料液在低温下沸腾。不凝气体来源：①溶解于冷却水中的空气。②料液中分解的气体。③设备泄漏。④溶解在冷却水中的空气。 ( 二 ) 常用真空装置蒸汽喷射器往复式真空泵水环式真空泵

蒸汽喷射器

蒸汽喷射泵的优点是抽气量大，真空度高，安装运行和维修简便，价廉，占地面积小。其缺点是要求蒸汽压力较高，蒸汽量稳定，需要较长时间运转，才能达所需真空度。

水环式真空泵（水环泵）

这类泵结构简单。易于制造，操作可靠，转速较高，可与电机直联，内部不需润滑，可使排出气体免受污染，排气量较均匀，工作平稳可靠。但因高速运转，水的冲击使叶轮与轮壳磨损，造成真空度下降，需经常更换零件。效率较低，为 30％～ 50％。真空度较低，为 2.0 ～ 4.0kPa 。

２ .液沫捕集器

功能：防止蒸发过程形成的细微液滴被二次蒸汽带出，减少料液的损失，同时防止污染。

（二）离心型捕集器 形状与旋风分离器相似，液滴在离心力的作用下被甩到壳壁，并沿壁流回蒸发分离室内。二次蒸汽由顶部排出。 在蒸汽流速较大时，分离效果较好，但阻力亦较大。

（一）惯性捕集器 它是在二次蒸汽流的通道上设置若干挡板，为了提高分离效果，一般捕集器的直径比二次热汽入口直径大 2.5 ～ 3 倍。

３ .冷凝器

功能：将二次蒸汽冷凝，并将其中的不凝气体分离，以减轻真空系统容积负荷。

（一）间接式冷凝器 亦称表面式冷凝器，在这种冷凝器中，二次蒸汽与冷却水不直接接触，而是利用金属壁隔开间接传热，有列管式、板式、螺旋板式和淋水管式。

特点是冷凝液可以回收利用，但传热效率低，故用作冷凝的较少。

（二）直接式冷凝器 亦称混合式冷凝器。分为逆流式和喷射式两种。在这种冷凝器中，二次蒸汽与冷却水直接接触而冷凝。

喷射式冷凝器：利用喷射泵的原理，用高速水流抽出二次蒸汽，兼有冷凝和抽真空双重作用。

组成：由喷嘴，吸气室，混合室，扩散室等组成优缺点：(1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配　真空装置。(2) 结构简单，造价低廉，冷凝器自身没有　机械运转部分不需经常检修。(3)适用于抽吸腐蚀性气体。(4)安装高度低，与浓缩锅的二次蒸汽排出　管水平方向可直接相连。(5)整个装置的功率消耗较小。(6) 不能获得较高的真空度，并随水温而变。

多效真空浓缩设备

一般来讲，无论采用常压、加压或真空状态下进行蒸发，从溶液中蒸发出 1kg水都要消耗不少于 1kg 的加热蒸汽。为了减少消耗，工业上一般采用多效蒸发，即将一蒸发器产生的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，只要后者的蒸发室压力和溶液的沸点均较原来蒸发器中的低，而后一蒸发器实际上成为前一蒸发器的冷凝器。

将各个蒸发器连接起来一同操作，组成一个多效蒸发器，每一蒸发器称为一效，通入产生蒸汽的蒸发器称为第一效，利用第一效产生的二次蒸汽作为热源的称为第二效，依此类推。

常用有 2 、 3 、 4 效，但效数的增加回增加投资成本，因此，要进行全面的效益核算

对于粘度随浓度的增加而增加很快的料液不太适用．

效与效之间均需用泵输送物料

适合于在蒸发过程中同时有结晶析出的场合