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ZR型離心薄膜蒸發(fā)器應(yīng)用范圍

來源:萬獅龍(廈門)機(jī)械科技有限公司   2007年06月05日 14:36   1043

濃縮

在此, 我們來考慮三種不同類型產(chǎn)品的濃縮, 即熱敏的、非常熱敏的和粘性的產(chǎn)品。調(diào)整蒸發(fā)條件讓它適合與該產(chǎn)品,以便獲取*的濃縮物,并獲得很大的蒸發(fā)能力。對于不同的產(chǎn)品,其蒸發(fā)能力變化也很大。由于濃縮物的DS(含固物)量有差別以及濃縮比存在差別,以至相同的產(chǎn)品其蒸發(fā)能力也會(huì)發(fā)生很大的變化。

 

具有熱敏性的產(chǎn)品

對于能夠經(jīng)受50℃及50℃以上蒸發(fā)溫度的產(chǎn)品,我們可以選擇合適的蒸發(fā)條件以達(dá)到zui大的蒸發(fā)能力。通常所使用的蒸發(fā)溫度大約是50℃,并且所使用的蒸汽溫度大約是110℃。調(diào)節(jié)進(jìn)料以達(dá)到zui終濃縮物的希望值。如果要蒸發(fā)的產(chǎn)品的DS含量較低,從蒸發(fā)能力的角度來看,有時(shí)候應(yīng)該要分兩個(gè)或更多的階段來進(jìn)行蒸發(fā)。

范例:不加香味的蘋果汁, 按一個(gè)階段濃縮:

 

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

0.38    109.0   -0.93   50.0    47.4    12.0    7.0    76.0    40.4    4380

0.38    109.0   -0.93   50.0    52.3    12.0    8.5    70.6    43.8    4730

 

范例:菠蘿汁, 按兩個(gè)階段濃縮:

 

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

0.08    102.5   -0.86   57.5    91.1    6.3     47.2    11.6    43.9    6150

0.23    106.2   -0.93   48.0    48.4    11.6     7.9    70.8    40.5    4420

 

范例顯示, 相同產(chǎn)品的K值隨著濃縮液的DS含量和蒸發(fā)期間的濃縮比而變化; 并且濃縮液的DS含量越低以及濃縮比越小K值就越大。

可用這個(gè)方法處理的其它產(chǎn)品:

水果汁

葡萄糖和其它糖溶液

麥精和麥芽汁

肉清湯和肉精

氫氧化鈉溶液

對加熱不很敏感的有機(jī)和無機(jī)溶液

 

熱敏性很高的產(chǎn)品

由于在加熱面上停留時(shí)間短,(一般稀料液僅1秒鐘),熱敏性很高的物料溶液可以在Centri-Therm 順利地蒸發(fā)。如此短的停留時(shí)間以及維持較低的蒸發(fā)溫度的可能性,意味著即便是處理熱敏性很高的產(chǎn)品,其濃縮液品質(zhì)亦不受影響。

使用標(biāo)準(zhǔn)的CT1B設(shè)備,通過降低二次蒸汽壓力可以獲得的蒸發(fā)溫度大約是30℃。我們也有專門的真空設(shè)備來獲得更低的蒸發(fā)溫度。為了避免濃縮液過熱,蒸汽和產(chǎn)品側(cè)面之間溫度相差不能超過30--40℃。即,當(dāng)蒸發(fā)溫度是30℃,蒸汽溫度應(yīng)為60--70℃。當(dāng)進(jìn)料的數(shù)量達(dá)到zui小,并且加熱表面液體流動(dòng)速度也相應(yīng)較慢,則建議進(jìn)一步調(diào)降蒸汽溫度。這就限制了對熱敏性產(chǎn)品蒸發(fā)溫度的選擇,所選擇的蒸發(fā)溫度不應(yīng)超過討論中的產(chǎn)品規(guī)定的蒸發(fā)溫度zui大值,而蒸汽溫度則調(diào)整到比蒸發(fā)溫度高大約30℃。濃縮液的DS含量應(yīng)通過調(diào)節(jié)進(jìn)料的數(shù)量來控制。

 

范例:在Centri-Therm 進(jìn)行處理的熱敏性物料:酶溶液

 

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

-0.40   87.0    -0.97    39.0    46.8    3.94    4.4    41.9    42.4    5650

 

咖啡精

 

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

-0.73   68.5    -0.97    40.0    39.5    18     17.6    40.2   21.9    4900

 

相似條件下可以蒸發(fā)的其它產(chǎn)品:

蛋白質(zhì)溶液, 例如血液和牛奶蛋白質(zhì);

蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物;

磷脂 等

有不同類型的熱敏性, 例如分解,聚合和凝結(jié)。

在多數(shù)情況下,產(chǎn)品熱損害是由于時(shí)間因素造成的,而不是產(chǎn)品所受的實(shí)際溫度造成的??梢赃@么理解,正因?yàn)樵贑entri-Therm停留時(shí)間短,我們可以利用比在加熱面上停留時(shí)間較長的常規(guī)蒸發(fā)設(shè)備更高的溫度來濃縮,也不會(huì)損害產(chǎn)品品質(zhì)。將螺旋管冷卻器或者用冰水冷卻的板式換熱器連接到Centri-Therm的濃縮液出料口,物料可被快速冷卻到所要求的低溫。對于許多食品,例如牛奶,這一點(diǎn)特別重要,因?yàn)槲覀円M可能地減少細(xì)菌活動(dòng)。

 

粘性物料

 

料液布滿在整個(gè)旋轉(zhuǎn)加熱表面上形成一層薄薄的液膜,使得非常粘稠的物料也可在Centri-Therm進(jìn)行蒸發(fā)。因?yàn)椴煌奈锪险承愿鞑幌嗤?,所以很難對粘度規(guī)定上限值。通常,設(shè)定10,000—20,000 cp為zui大值區(qū)間,但是在Centri-Therm,許多物料已經(jīng)獲得具有相當(dāng)高粘性的濃縮液。濃縮時(shí)主要有三組粘性物料,需要作有所不同的處理。

 

非熱敏粘性物料

因?yàn)槲锪险承詴?huì)隨著溫度的升高而減小,所以選用比正常蒸發(fā)溫度高的溫度可以簡化這些物料的蒸發(fā),合適的蒸發(fā)溫度通常在70--80℃,此時(shí)采用zui高的蒸汽溫度,即,120℃。

舉例說明,把尿素-甲醛樹脂放在CT1B里蒸發(fā),得到以下結(jié)果:

 

尿素-甲醛樹脂

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

1.02   120.5    -0.73    72.0    85.7    50.2    61.1   70.4   24.6    3150

 

可以作相似處理的其它產(chǎn)品:

骨膠及皮膠;

膠質(zhì);

動(dòng)物膠和肉精。

 

熱敏粘性物料

這些物料的粘性在濃縮時(shí)并不隨著溫度的升高而減小,盡管如此,在較低的溫度蒸發(fā)許多物料依然可以獲得好的結(jié)果:

以酵母抽提物為例,把它放在CT1B里蒸發(fā),得到以下結(jié)果:

 

一次蒸汽         二次蒸汽          進(jìn)料       濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   kg/h     kcal/

  ㎡h℃

-0.44    85    -0.95   44.5    42.5    10.5     10.5    38    31.5    4950

-0.32    90    -0.88   56.3    28.5    30      13.0    67     15.5    2900

 

在蒸發(fā)溫度下,濃度67%的濃縮物粘度為55,000 cp。

 

假塑性的物料 (非牛頓型液體)

因?yàn)槠湔承詴?huì)隨著運(yùn)動(dòng)速度的提高而減小,所以這些物料在CT蒸發(fā)器里的蒸發(fā)就特別容易。旋轉(zhuǎn)加熱表面上,物料受到強(qiáng)烈震蕩,其粘性減小使得蒸發(fā)變的更加容易。因此,這些物料可以在的溫度條件下蒸發(fā)。

 

 

舉例說明,含果漿的水果汁例如杏汁和桃汁。

 

一次蒸汽       二次蒸汽        進(jìn)料        濃縮液      冷凝    K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃   kg/h   %DS   kg/h   %DS   kg/h    kcal/

㎡h℃

    

杏汁 -0.23   93.8    -0.85   60.0    22.9   13.0   8.9   34.5   14.0    2580

桃汁 -0.23   94.0    -0.83   61.8    25.1   11.5   9.8   32.5   15.3    2930

 

    用布氏粘度計(jì)測量濃縮液的粘度,兩者都顯示,在蒸發(fā)溫度下,濃縮物粘度值為70,000 cp。

 

芳香物的回收

水果汁濃縮時(shí),香味成分就會(huì)揮發(fā)損失。濃縮前蒸發(fā)并回收芳香成分可以獲得質(zhì)量更高的果汁。利用CT1B有兩種方法可以回收芳香物。

 

精餾器 (參考關(guān)于多階段蒸餾的章節(jié))

如果要使大部分芳香成分汽化就必須對足夠數(shù)量的果汁進(jìn)行蒸發(fā)脫水。這可以在常壓下完成。不同的產(chǎn)品汽化數(shù)量各不相同,要視所提出的芳香成分的種類而定。人們發(fā)現(xiàn)蘋果汁只需汽化10%就夠了,但是對某種漿果汁需要蒸發(fā)到20—25%,因此必須對各種產(chǎn)品zui合適的汽化數(shù)量進(jìn)行認(rèn)定。然后,將芳香水蒸汽引入一個(gè)與CT1B連接的精餾器里。經(jīng)過精餾,從頂部冷凝器獲得芳香物濃縮液,而廢水從精餾器底部放出。脫香果汁則在螺旋形冷卻器以冷卻水進(jìn)行冷卻,以免質(zhì)量受損。

下列數(shù)據(jù)顯示蘋果汁的溫度以及回收芳香物所用的物料數(shù)量。

 

一次蒸汽         二次蒸汽         進(jìn) 料      脫香果汁     芳香     廢水                   

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS   濃縮液

kg/h     kg/h

0.35   108.5    0      99.0    49.9    10.5    44.8   11.6    0.50      4.6

 

這樣,所獲得的芳香物濃縮液濃度為1:100,即,芳香物濃縮液是原有果汁量的百分之一。

 

 

 

 

阿法-拉法兩階段法

阿法-拉法芳香物回收法主要就是對前述方法的簡化,運(yùn)用方式如下:

*階段

在常壓和100℃下, CT1B蒸發(fā)一定量的果汁,這個(gè)數(shù)量應(yīng)大到足于含有芳香成分的主要部分。對蘋果汁而言,這個(gè)數(shù)量是10%;對其它果汁則是可變的量。芳香水蒸汽在冰水冷凝器里冷凝并收集,脫香果汁則在螺旋形冷卻器里冷卻,以免質(zhì)量受損。

 

一次蒸汽         二次蒸汽         進(jìn) 料      脫香果汁      濃縮液                     

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %DS    kg/h   %DS     kg/h

    

+0.35   108.5    0      98.5    46.6    5.7    41.7    63      4.9

 

第二階段

    把從*階段獲得的芳香物濃縮液(水中含有芳香物)再以*階段的模式放進(jìn)CT1B處理。從濃縮液中蒸發(fā)10%的蘋果芳香物,并且用冰水冷凝芳香水蒸汽。這樣,以蘋果汁為例,所獲得的芳香物濃縮液濃度為1:100。兩種蒸發(fā)均在常壓下發(fā)生,以簡化芳香水蒸汽的冷凝過程。

下列數(shù)據(jù)顯示使用本方法菠蘿汁的芳香物回收情況。

 

一次蒸汽         二次蒸汽         進(jìn) 料         廢水        芳香                        

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃        kg/h          kg/h       濃縮液

kg/h

+0.36   108.5     0     98.5       46.2           41.0        5.2

 

可以使用本方法處理的其它水果汁液:

蘋果

紅醋栗

西番蓮果

 

    與常規(guī)的蒸餾法相比, 本方法已被證明具有幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn),但主要的一點(diǎn)是對熱處理比較適度,芳香成分僅經(jīng)受兩次達(dá)100℃的瞬間發(fā)生的加熱,緊接著立刻冷卻到5--10℃。在常規(guī)的蒸餾法精餾中,溫度達(dá)75--100℃,并且產(chǎn)品與加熱蒸汽的接觸時(shí)間要長得多。

由此可見,采用阿法-拉法芳香物回收法獲得的芳香物濃縮液具有非常高的質(zhì)量。

 

 

 

 

汽提 (通過蒸餾除去產(chǎn)品當(dāng)中的揮發(fā)性成分)

(1)汽提包括zui大限度地除去產(chǎn)品當(dāng)中多余的成分。通常它就是指低濃度的溶劑或水。大多數(shù)情況下,獲取純的zui終產(chǎn)品要比回收被蒸發(fā)成分更為重要。

舉例來說:甲基異丁基酮的汽提

 

 

 

 

 

數(shù)據(jù):

一次蒸汽         二次蒸汽        進(jìn) 料        濃縮液      冷凝     K值

P kg/c㎡t℃    P kg/c㎡t℃    kg/h    %      kg/h    %    kg/h     Kcal/

計(jì)算出的          計(jì)算出的                ㎡h℃

類固醇             類固醇    

-0.65   74.5    -0.96   46.0    108.4    0.1    6.8    1.60    101.6    3400

-0.67   73.5    -0.96   46.3    102.6    0.1    9.0    1.14     93.6    3300

 

為了獲得上述二次蒸汽壓力,使用與Sihi真空泵相連的兩級蒸汽噴射器。

 

 

(2)把產(chǎn)品中多余的成份盡可能排除,通常遇到的問題是低的溶液或水的冷凝量。在多數(shù)情況中提純產(chǎn)品比回收揮發(fā)組份更重要,因而采用很低的蒸發(fā)壓力。

如:異丙醇的汽提和多脂肪(粗)羊毛的脫水。

一次蒸汽          二次蒸汽         進(jìn) 料           出料          冷凝量

P kg/c㎡t℃     P mmHg t℃         kg/h            kg/h           kg/h   

  

-0.23    93      11     45.5         48.3             47              1.5

                                 (含異丙醇3%)      (含異丙醇0.09%)

 

為了獲得上述二次蒸汽壓力,需采用Sihi真空泵并帶有雙級蒸汽噴射泵。

 

作為反應(yīng)器的Centri-Therm

把CT作為反應(yīng)器使用尚處于實(shí)驗(yàn)階段。很多證據(jù)表明Centri-Therm這個(gè)用途。

1.    CT可為不同的反應(yīng)成分裝備必要數(shù)目的噴嘴。旋轉(zhuǎn)加熱面使我們獲得好的成分混合。

2.    噴嘴可以安裝在加熱面的各個(gè)位置。這對于兩階段或多階段反應(yīng)來說是一種優(yōu)勢。

3.    可以有效調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。對于兩階段或多階段反應(yīng),具有不同的反應(yīng)溫度,可將兩個(gè)或多個(gè)Centri-Therm 串聯(lián)起來。

4.    如果反應(yīng)中形成揮發(fā)性成分,可將它們蒸發(fā)、冷凝以改變反應(yīng)平衡,由此來促進(jìn)zui終產(chǎn)品的形成并提高產(chǎn)量。

 

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