第七章 浓缩设备 第一节 概 述 第二节 真空浓缩设备 第三节 真空浓缩装置的附属设备 第四节 真空浓缩罐的计算 第五节 热能压缩器（热泵）
第七章 浓缩设备 第一节 概 述 第二节 真空浓缩设备 第三节 真空浓缩装置的附属设备 第四节 真空浓缩罐的计算 第五节 热能压缩器（热泵）
第一节 概述 一、浓缩的概念 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操 作，是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离 过程。 浓缩过程中，水分在物料内部借对流扩 散作用从液相内部达液相表面而后除去， 最低水分含量约为30%（质量），一般为 稳定状态的过程
第一节 概述 一、浓缩的概念 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操 作，是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离 过程。 浓缩过程中，水分在物料内部借对流扩 散作用从液相内部达液相表面而后除去， 最低水分含量约为30%（质量），一般为 稳定状态的过程
浓缩方法从原理上说分为：平衡浓缩和非平衡 浓缩两种物理方法。 （1）平衡浓缩 是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和 溶剂分离的方法，如蒸发浓缩和冷冻浓缩即属 此法。其中蒸发是利用溶剂和溶质挥发度的差 异，从而获得一个有利的汽液平衡条件，达到 分离的目的，在实践上是利用加入热能使部分 溶剂汽化，并将此汽化水分从余下的被浓缩溶 液中分离出去，这种方法目前仍然是食品工业 最广泛应用的一种浓缩方法
浓缩方法从原理上说分为：平衡浓缩和非平衡 浓缩两种物理方法。 （1）平衡浓缩 是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和 溶剂分离的方法，如蒸发浓缩和冷冻浓缩即属 此法。其中蒸发是利用溶剂和溶质挥发度的差 异，从而获得一个有利的汽液平衡条件，达到 分离的目的，在实践上是利用加入热能使部分 溶剂汽化，并将此汽化水分从余下的被浓缩溶 液中分离出去，这种方法目前仍然是食品工业 最广泛应用的一种浓缩方法
冷冻浓缩是利用有利的液固平衡条件，冷 冻浓缩时，部分水分因放热而结冰，而后 用机械方法将浓缩液与冰晶分离。蒸发和 冷冻浓缩，两相都是直接接触的，故称平 衡浓缩
冷冻浓缩是利用有利的液固平衡条件，冷 冻浓缩时，部分水分因放热而结冰，而后 用机械方法将浓缩液与冰晶分离。蒸发和 冷冻浓缩，两相都是直接接触的，故称平 衡浓缩
（2）非平衡浓缩 是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程， 两相用膜隔开，因此分离不是两相的直接 接触，故称非平衡浓缩。利用半透膜的方 法不仅可以分离溶质和溶剂，而且也可以 分离各种不同大小的溶质，因此，统称为 膜分离
（2）非平衡浓缩 是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程， 两相用膜隔开，因此分离不是两相的直接 接触，故称非平衡浓缩。利用半透膜的方 法不仅可以分离溶质和溶剂，而且也可以 分离各种不同大小的溶质，因此，统称为 膜分离
二、浓缩的目的 1.除去食品中大量水分，减少包装，贮藏和 运输费用。 例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁浓缩至含固形物28%的番茄酱， 重量减至18吨，体积缩小与此相同。这样可大大降低包装，贮藏和运输 费用。 2.提高制品浓度，增加制品的保藏性。 用浓缩方法提高制品的糖分或盐分可使水分的活度降低，使 制品达到微生物学上安全的程度，延长制品的有效保藏期
二、浓缩的目的 1.除去食品中大量水分，减少包装，贮藏和 运输费用。 例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁浓缩至含固形物28%的番茄酱， 重量减至18吨，体积缩小与此相同。这样可大大降低包装，贮藏和运输 费用。 2.提高制品浓度，增加制品的保藏性。 用浓缩方法提高制品的糖分或盐分可使水分的活度降低，使 制品达到微生物学上安全的程度，延长制品的有效保藏期
3.浓缩经常用作干燥或更安全的脱水的预处 理过程。 这种情况特别适用于原液含大量水分，而用浓缩法排除这 部分水分比用干燥法更为节约时，如制造奶粉时，牛奶先 经预浓缩至固形物45%~52%以后再进行干燥。 4.浓缩用作某些结晶操作的预处理过程
3.浓缩经常用作干燥或更安全的脱水的预处 理过程。 这种情况特别适用于原液含大量水分，而用浓缩法排除这 部分水分比用干燥法更为节约时，如制造奶粉时，牛奶先 经预浓缩至固形物45%~52%以后再进行干燥。 4.浓缩用作某些结晶操作的预处理过程
三、食品物料蒸发浓缩的特点： 料液的性质对蒸发有很大的影响，特别是 食品多属生物系统的物料，比一般化工遇 到的物料更为复杂多变，在选择和设计蒸 发器时，要充分认识这种影响。食品物料 的蒸发浓缩具有如下几方面的特点：
三、食品物料蒸发浓缩的特点： 料液的性质对蒸发有很大的影响，特别是 食品多属生物系统的物料，比一般化工遇 到的物料更为复杂多变，在选择和设计蒸 发器时，要充分认识这种影响。食品物料 的蒸发浓缩具有如下几方面的特点：
1.热敏性 生物系统的物料多由蛋白质、脂肪、糖浆、 维生素以及其他许多色、香、味成分所组 成，这些物质在高温下或长期受热时受破 坏，变性、氧化等作用，从而降低产品的 质量。 所以，许多食品的蒸发要严格考虑加热温 度和加热时间，加热温度和加热时间是不 可分割的。食品蒸发的安全性与此二因素 同时相关，这就是“温时结合”的概念， 即把温度和时间作为统一体来考虑
1.热敏性 生物系统的物料多由蛋白质、脂肪、糖浆、 维生素以及其他许多色、香、味成分所组 成，这些物质在高温下或长期受热时受破 坏，变性、氧化等作用，从而降低产品的 质量。 所以，许多食品的蒸发要严格考虑加热温 度和加热时间，加热温度和加热时间是不 可分割的。食品蒸发的安全性与此二因素 同时相关，这就是“温时结合”的概念， 即把温度和时间作为统一体来考虑
从食品蒸发的安全性看，力求“低温短时” ，但 还要考虑工艺上的经济性。在保证食品质量的前 提下，为提高生产能力，常采用“高温短时”蒸 发。由于料液的沸点与外压有关，低温相应就是 低压，所以真空蒸发是食品工业蒸发应用的显著 特点之一。 为了缩短蒸发操作时的加热时间，一方面必须缩 小料液在蒸发器内的平均停留时间，另一方面， 还要解决局部性的停留时间问题。关于这一点， 目前已发现长管膜式蒸发器在物料停留时间问题 上具有很大的优点，从而在食品工艺上获得广泛 的应用
从食品蒸发的安全性看，力求“低温短时” ，但 还要考虑工艺上的经济性。在保证食品质量的前 提下，为提高生产能力，常采用“高温短时”蒸 发。由于料液的沸点与外压有关，低温相应就是 低压，所以真空蒸发是食品工业蒸发应用的显著 特点之一。 为了缩短蒸发操作时的加热时间，一方面必须缩 小料液在蒸发器内的平均停留时间，另一方面， 还要解决局部性的停留时间问题。关于这一点， 目前已发现长管膜式蒸发器在物料停留时间问题 上具有很大的优点，从而在食品工艺上获得广泛 的应用