第八章浓缩机械与设备

生物工程设备第六章 蒸发与结晶设备

常压与真空蒸发设备生物工业中的蒸发设备 蒸发设备基本要求

第一节 常压蒸发设备 第二节 真空蒸发浓缩设备

生物工业中的蒸发设备蒸发浓缩可以采用真空蒸发浓缩设备、 冷冻浓缩设备和膜浓缩设备等。

目前，使用最广泛的蒸发浓缩设备是真 空蒸发浓缩设备。冷冻浓缩设备对于含热敏性和挥发性成 分料液的浓缩有很大吸引力。 膜浓缩设备本质上是膜分离设备。

蒸发设备的基本要求蒸发设备必须满足的基本要求：1.充分的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂 汽化所带走的热量；2.保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除；

3.一定的热交换面积，以保证传热量。蒸发设备一般由热交换器(汽鼓)、蒸发室、冷 凝器和抽气泵等组成。

第二节 真空蒸发浓缩设备真空蒸发浓缩设备主要由蒸发器、冷凝器及真空系统

等构成。具体形式较多，主要差异表现在蒸发器的形式和效数、二次蒸汽利用以及操作连续性等方面。 真空蒸发浓缩设备特点

一、蒸发器

二、典型真空浓缩系统

第二节 真空蒸发浓缩设备真空蒸发浓缩设备主要由蒸发器、冷凝器及真空系统 等构成。具体形式较多，主要差异表现在蒸发器的形

式和效数、二次蒸汽利用以及操作连续性等方面。真空蒸发浓缩设备特点

一、蒸发器二、多效浓缩技术装备

蒸发器的分类蒸发器按料液流程可分为循环式(有 自然循环式与强制循环式之分)和单程式； 按加热器结构可分为夹套式、盘管式、中

央循环管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、离心外加热式浓缩器等。

(一)夹套式蒸发器又称为搅拌式真空浓缩锅，属于间歇 式中小型浓缩设备。 这种蒸发器的加热面积小， 如图所示，主要由圆筒形夹套壳体、 料液温度不均衡，加热时间长， 犁刀式搅拌器、汽液分离器等组成。 被浓缩的料液投入锅内，通过供入夹 料液通道宽，通过强制搅拌加强

套内的蒸汽进行加热，在搅拌器的强 制性翻动下，料液形成对流而受到较 了加热器表面料液的流动，减少 为均匀的加热，并释放出二次蒸汽。 了加热死角，适宜于果酱、炼乳 二次蒸汽从上部抽出。

等高黏度料液的浓缩。 夹套式蒸发器的特点夹套式蒸发器

加热室 工作过程 盘管式蒸发器的特点 (二)盘管式蒸发器 结构加热室设有3~5 工作时，料液沿锅体切线方向通过进料管进入锅内。外 优点：结构简单、制造方便、操作稳定、易于控制；盘管为 层盘管间料液受热后体积膨胀而上浮，盘管中部位的料 主要由盘管加热器、蒸发室、泡沫捕集器、进出料 组加热盘管，分层排 液

,因受热相对较少，密度大，自然下降回流。从而形 扁圆形截面，液料流动阻力小，通道大，适于黏度较高的液料； 阀及各种控制仪表所组成。 列，每盘 1~3圈，各 成了料液沿外层盘管间上升，又沿盘管中心下降回流的 锅体为立式圆筒密闭结构，上部空间为蒸发室，下 由于加热管较短，管壁温度均匀，冷凝水能及时排除，传热面 自然循环。蒸发产生的二次蒸汽从浓缩锅上部中央排出， 组盘管分别装有可单 部空间为加热室。 利用率较高；便于根据料液的液面高度独立控制各层盘管内加 二次蒸汽中夹带的料液雾滴在捕集器的作用下被分离下 独操作的加热蒸汽进 降流回锅中。当浓缩锅内的物料浓度经检测达到要求时， 泡沫捕集器为离心式，安装于浓缩锅的上部外侧。 热蒸汽通断及其压力，以满足生产或操作的需要。 即可停止加热，打开锅底出料阀出料。 泡沫捕集器中心立管与真空系统连接。 口及冷凝水出口，进 缺点：传热面积小，液料对流循环差，易结垢；料液受热时 操作过程中，不得往露出液面的盘管内通蒸汽，只有液 出口布臵有两种。 盘管的进出口布臵 间长，在一定程度上对产品质量有影响。 料淹没后才能通蒸汽。由于盘管结构尺寸较大，加热蒸 汽压力不宜过高，一般为0.7~1.0MPa。

结构

工作过程

特点

(三)外加热式蒸发器分类 操作过程 优缺点

用途

分类外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。

根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分 为强制循环式和自然循环式两种。

强制循环外蒸发器如 图所示，主要由列管式加 热器、分离室和循环泵等 构成。需要指出的是，这 种蒸发器的加热器，除了 如图中所示可水平安装以 外，还可以垂直安装或倾 斜安装。

分类外加热式蒸发器的特征是加热室和分离室分开。

根据物料在加热室与分离室间循环的方式，可分 为强制循环式和自然循环式两种。

自然循环外蒸发器 如图所示。除无循环泵 以外，基本构成与强制 循环式相同。但加热室 只能垂直安装。

(三)外加热式蒸发器分类 操作过程 优缺点

用途

操作过程两种外加热式蒸发器均可以连续方式 操作，也可以间歇方式操作。连续操作时， 最初的一段时间为非稳定期，这时不出料， 当循环内料液浓度达到预定浓度时，通过 离心泵抽吸出料。间歇操作时，最终出料 的体积不得小于加热室与分离室最少能循 环的容积。