1.5　降膜式蒸發器

目前,實際中應用最為廣泛的是降膜式蒸發器,如圖1?2(f)~(k)所示。這是因為降膜式蒸發器加熱溫度低、蒸發速率快、物料在設備中停留時間短、節能。在食品、乳品、化工、制藥及玉米深加工中降膜式蒸發器都有廣泛的應用,如用于果蔬汁、牛奶、蛋品、維生素C、膠原蛋白、茶的浸泡液、谷氨酸鈉等的蒸發濃縮,尤其適合熱敏性物料的蒸發濃縮,物料在加熱蒸發過程中有益元素能最大限度地得到保護。降膜式蒸發器分為單效、雙效、三效及多效幾種。根據料液特點及工藝需要,其加料方法也不盡相同。以三效降膜式蒸發器為例,其中最常用的加料方法是并流加料法,末效出料,如圖1?7所示。

圖1?7　不同加料法的三效降膜式蒸發器

料液在降膜式蒸發器中膜的形成與升膜式蒸發器完全不同。在降膜式蒸發器頂部設有料液分布器(應用最為廣泛的是盤式分布器),料液分布器的作用是將進料均勻地分配給每根降膜管,并保證每根降膜管中的料液以液膜的狀態沿著管壁向下流動。料液在降膜管中的流動是在重力及二次蒸汽流的作用下進行的,由于不是二次蒸汽克服料液自身的重力推動向上成膜,而是料液邊向下流動邊蒸發,到了降膜管底端,料液與二次蒸汽基本完成了分離,因此二次蒸汽夾帶料液的現象大大改善,料液在加熱管中布膜及蒸發更加穩定而有序。降膜管的長徑比在100~315之間,管徑一般在38~50mm之間。

降膜式蒸發器體積較大,占用空間較大,比同生產能力的外循環、強制循環蒸發器外形尺寸都要大。因此,一次性投資成本也比較大。如一臺用于葡萄糖漿(玉米淀粉糖化液化轉化而成)生產能力為8000kg/h的三效降膜式蒸發器,外形尺寸(長×寬×高)為10000mm×5000mm×12500mm。

降膜式蒸發器的最大特點是連續進料連續出料,濃度可一次達到設計要求,料液在設備中停留的時間短,一臺蒸發量為5000kg/h的三效降膜式蒸發器料液從進入(含預熱過程)至出料的時間僅為7min左右,而外循環等蒸發器則是間斷出料,物料在設備中停留時間長,一般在20min以上。降膜式蒸發器的另一特點是節能,運行成本較低,而強制循環蒸發器的動力消耗大。因此,能用降膜式蒸發器蒸發的則不采用強制循環蒸發器或外循環蒸發器。無論從應用領域及數量上看,降膜式蒸發器都是排在首位的。隨著我國國民經濟的快速發展,降膜式蒸發器的應用領域也正在不斷地擴大。降膜式蒸發器在熱敏性物料的低溫蒸發上更顯其優越性。作為節能技術的熱壓縮裝置即熱泵,在降膜式蒸發器中獲得了廣泛的應用并產生了良好的經濟效益與社會效益。

圖1?8所示為不同預熱形式的降膜式蒸發器總裝圖。實際應用中的降膜式蒸發器如圖1?9~圖1?12所示。

圖1?8　不同預熱形式的降膜式蒸發器總裝圖(單位:mm)

圖1?9　實際應用于液態奶生產的單效降膜式蒸發器

圖1?10　實際應用于氨基葡萄糖生產的MVR單效降膜式蒸發器

圖1?11　實際應用中的三效降膜式蒸發器

圖1?12　實際應用中的四效降膜式蒸發器