[工学]食品工程原理06蒸发.pptVIP

第五章 蒸发 二、蒸发的辅助设备 冷凝器：冷凝二次蒸汽。多采用气液直接接触的混合式冷凝器，如逆流高位冷凝器。 真空装置：排除少量不凝性气体，维持蒸发所需要的真空度。 捕沫器（除沫器） 作用：利用液体的惯性使气液分离，以除去液沫。 多效蒸发加热蒸汽的经济性（利用率） 理论——实际 效数是否越多越好？ * * 掌握有关蒸发的基本概念 掌握单效蒸发的操作原理、特点及其工艺计算方法； 熟悉常见蒸发设备的结构和工作原理； 本章重点： 蒸发 使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸发器。 加热蒸气和二次蒸气 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸气也是水蒸气。为了易于区别，前者称为加热蒸气或生蒸气，后者称为二次蒸气。 第一节 蒸发概述 一、基本概念 将蒸发器产生的二次蒸气通到另外一 个蒸发器作为加热蒸气，以便提高加 热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串 联蒸发操作称为多效蒸发。 二次蒸气不加利用而直接送到冷凝器进行冷凝的蒸发操作。 单效蒸发 多效蒸发 蒸发的目的 除去液态食品中的大量水分，减少包装、贮藏和运输费用。 提高制品浓度，获得浓缩的溶液直接作为产品或半成品。 使溶液达到适合于结晶操作的状态（饱和或过饱和浓度，便于结晶操作。 除杂质，获得纯净的溶剂。 蒸发操作的分类 按操作室压力可分为：常压、加压、减压（真空）蒸发 按二次蒸气的利用情况可分为：单效和多效蒸发(热泵蒸发) 按操作可分为：连续操作和间歇操作 蒸发操作的特点 1、沸点升高：溶液沸点高于纯溶剂，浓度越高影响越显著 2、溶液性质对设备结构设计往往有特殊要求： 热敏性、腐蚀性、结晶性、结垢性、泡沫、黏稠性等。 3、耗能问题：溶剂汽化需吸收大量汽化热，因此蒸发操作是 大量耗热的过程，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。 4、结垢：浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶 质而形成垢层，使传热过程恶化。 5、有效成分挥发 第二节 蒸发设备 主体设备：蒸发器-----主要由加热室和蒸发室组成。 辅助设备：除沫器、冷凝器。减压操作时还需真空装置。 一、蒸发器 按溶液在蒸发器中的运动情况，可分为以下两大类：循环型和非循环型 （一）循环型蒸发器 特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度，操作稳定。 根据引起循环的原因不同，又可分为自然循环和强制循环。 1. 自然循环蒸发器： ① 中央循环管式蒸发器 完成液 二次蒸气 料液 加热蒸气 1 2 3 4 5 1-外壳； 2-加热室； 3-中央循环管； 4-蒸发室； 5-除沫器 优点：结构紧凑、制造方便、 传热较好、操作可靠； 缺点：循环速度在0.4~0.5m/s以下、 清洗和维修不方便。 ② 外热式蒸发器 加热蒸汽 料液 二次蒸汽 完成液 1 2 3 1 加热室 2 蒸发室 3 循环管 特点：加热室和蒸发室分开。 优点：降低了蒸发器的高度、 便于清洗和更换；循环 速度能够调节；汽液分 离效果较好。 缺点：料液循环过程中有一定 的热量散失。 2. 强制循环式蒸发器 加热 蒸气 完成液 1 2 3 4 5 1-加热室 2-循环泵 3-循环管 4-蒸发室 5-除沫器 二次蒸气 优点：适用于粘度大、易 结晶、易结垢物料 的蒸发循环速度大 小可调节，传热系 数较大。 缺点：动力消耗大。 1 特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。（因料液呈膜状流动，故又称膜式蒸发器） 2 优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。? 3 缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、易结垢物料的蒸发。? （二）非循环型蒸发器（单程蒸发器） 1. 单程型蒸发器的特点 2. 升膜式长管蒸发器 结构： 加热室由单根或多根垂直管组成，其长径比100—150。 原理： 原料液经预热至沸点或接近沸点后，由加热室底部引入管内，为高速上升的二次蒸气所带动，沿壁面边呈膜状流动，边进行蒸发，在加热室顶部可达到所需的浓度，完成液由分离室底部排出。 要求： 溶液应预热至沸点或接近沸点后再引入蒸发器；二次蒸气在加热管内的速度不应小于10m/s，一般为20—50m/s，减压下可高达100