蒸发浓缩工艺的使用领域覆盖化工、造药、食品、生物等领域。蒸发操作的重要主张是浓缩溶液、造取和回收纯溶剂。婴幼儿配方乳粉的出产同样也必要蒸发浓缩工艺。利用设备的加热作用,使原料乳中的水分在其沸点时汽化,并将汽化产生的二次蒸汽排除,从而使原料乳浓度不休提高,直至达到预约浓度,由于真空时原料乳的沸点降低,所以蒸发的过程通常是抽真空和加热同时存在的,又称为真空浓缩,分歧的婴幼儿配方乳粉产品营养配方组成分歧,在出产过程中不仅要满足质量、营养等成分组成和总能量需要,还要保留营养成分的职能性。为此,本文以婴幼儿配方乳粉的加工为例,沉点描述了蒸发浓缩工艺的道理、流程及沉点当苦衷项。
蒸发是支使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽,从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作,通过表部加热使液体达到沸点,从而将水转化为水蒸气的过程,水蒸气从液体表表逸出,蒸发速度重要取决于:(1)从加热表表到液体中的热传递速度;(2)露出于加热表表的液体表表积;(3)从液体表表移除水蒸气的速度。
原料乳在-900 mbar左右环境下经过50℃左右预热,再经过肯定温度、一按功夫的杀菌保温,蒸发脱去其中一部门水分,形成浓缩乳,从而满足后续喷雾干燥所需浓度。具体为:原料乳从贮存罐输送至平衡缸(A),泵送至预热器(B)中预热到45~60℃,泵送至闪蒸上(C),输送至蒸汽喷射(D),杀菌后的原料乳经过保温管(E),通过背压阀进入闪蒸罐下(F),再脱离闪蒸下(F)进入效体(一效G)顶部,通过效体分配盘,散布至列管内,形成向下贱动的薄膜,起头蒸发水分,随后再顺次进入效体(二效H)和效体(三效I)顺次蒸发浓缩,当达到喷雾干燥所需浓度后,泵送至浓奶罐,再进行喷雾干燥(图1)。
原料乳从贮存罐输送至平衡缸,即衔接前处置来料和向蒸发器供料。作用蕴含:(1)吸收前处置供料产生的压力,缓冲供料不不变形成的脉冲;(2)为蒸发器提供不变的物料输入;(3)回收蒸发浓缩阶段因杀菌温度不及或出料密度不及的物料,保障产品质量。
平衡缸在工作中必要通过其内的液位调节阀节造其中的料液量始终维持在60%的水平,确保料液可能不变地向蒸发器供料。若是液位过低,空气会进入料液形成泡沫,泡沫进入蒸发系统会影响蒸发成效;若是液位过高,平衡缸上部物料在平衡缸中停顿功夫过长,易造成原料乳菌落总数升高。
平衡缸中的物料从预热器顶部被泵送至预热器中,物料管路在预热器中以垂直“蛇形”平行分列,形成较大的换热表表,预热器内物料的加热介质是由末效气液分离室分离出来的二次蒸汽从预热器底部进入预热器,给预热器中物料进行预热。预热器蒸汽调节阀与预热温度有关联,可通过调节预热器蒸汽调节阀的开度,来节造预热器内物料所要达到的温度。
预热器工作温度通常在40~50℃,出格适合中性嗜热菌的成长滋生,产生亚硝酸盐和孢子,并且长功夫运行会形成生物膜,影响产品质量。因而,在蒸发浓缩过程中应沉点关注预热器温度,通常情况下蒸发器陆续运行10 h左右就要进行一次洗濯。
将鼓和食等第纯水热蒸汽直接喷射入原料乳中,使其温度迅速升高,从而达到杀菌的主张。
杀菌最大的弊端是蒸汽喷射入原料乳中会瞬间开释巨大的相变潜热,导致受热不均匀,部门过热,乳清蛋白变性,对终产品冲调成效产生不利影响。因而杀菌在设计上采取将鼓和蒸汽垂直切线射入原料乳中,即蒸汽是沿切线方向射入原料乳中,和原料乳的流动方向垂直,以使原料乳在杀菌器中成翻滚前进状态,受热均匀,预防终部门过热而产生的杀菌不均匀、乳清蛋白变性等问题。
与杀菌配套的设备还有蒸汽加水管、蒸汽调节阀、保温管、背压阀,均在杀菌器运行过程中阐扬沉要作用。
(1)蒸汽加水管
再生锅炉内产生的蒸汽为纯水蒸汽,纯水蒸汽为过热蒸汽,过热蒸汽含有大量潜热,直接喷射进入物猜中,可能造成物料受热过度,不利于杀菌温度节造。因而在纯水蒸汽进入物料前通过蒸汽加水管向纯水蒸汽内注入纯水与其混合,以保障喷射进入物料前的蒸汽为鼓和蒸汽,有利于杀菌温度的节造。
(2)蒸汽调节阀和保温管
蒸汽调节阀可调节进入杀菌管中的蒸汽量,从而调节杀菌温度。保温管能够维持物料杀菌的温度和功夫,从而确保杀灭产品中特定的微生物。
(3)背压阀
物料的杀菌温度为95℃,该温度下水的鼓和蒸汽压(绝压)为0.845 bar,对应的表压为-0.155bar,因而95℃的水在-0.155 bar压力下便会沸腾,导致管路内呈显禅泡,使物料在保温管内非满管运行,易造成挂垢,影响杀菌成效。在保温管出口必要增长背压阀,通过背压阀调节维持管路内物料不出现沸腾景象。
经过预热器预热的原料乳从闪蒸罐顶部进入闪蒸罐上部,闪蒸罐下部经灭菌后的原料乳“闪蒸”产生的二次蒸汽对闪蒸罐上部进来的原料乳预热,使其温度升高,经过杀菌的高温高压原料乳,通过背压阀进入处于真空状态的闪蒸罐下部,这时物料会沸腾蒸发其中水分或不成凝气体,使其温度降低(此景象为“闪蒸”),闪蒸罐上部预热后的原料乳进入杀菌,闪蒸罐下部降温后的原料乳进入一效进行降膜蒸发。
闪蒸主张:(1)回收热量,预热物料,降低的蒸汽用量;(2)闪蒸会在很短功夫内使物料温度达到要求值,削减微生物在温度增长区间的停顿功夫。必要把稳:(1)闪蒸罐上部物料液位不能过高,预防闪蒸上部未杀菌的物料流入闪蒸下部已杀菌的物猜中,造成传染。
料液从效体顶端进入效体后,首先进入到限流套筒内的分配盘上,分配盘有很多孔洞,料液在沉力的作用下穿过孔洞向下贱动,每个孔洞均位于加热管间区域正上方,因而料液留到管板上后,沿加热管内表表向下贱动,形成物料薄膜,产生的二次蒸汽也会在加热管内向下贱动,并驱动物料薄膜向下贱动。
经过浓缩的物料会进入效体下部物料室,蒸发形成的二次蒸汽携带肯定量的物料液滴会沿切线进入气液分离室内,形成旋风尚流,在离心力的作用下,物料液滴会脱离二次蒸汽向下贱动,二次蒸汽向上走,进入下一效体。效体下部物料室及气液分离室内分离出的物料,在泵的作用下循环蒸发或者进入下个效体蒸发。
(1)蒸发器在运行过程中要保障适当的流速及流量,流量过低会导致蒸发器内形成的物料膜不不变、变干,严沉时会导致管内挂垢,梗塞蒸发管。(2)二次蒸汽冷凝成的冷凝水需实时排出。一是若排出不实时,会影响冷凝器的冷凝成效,使得蒸发器内真空度降低,从而影响整体的蒸发成效;二是由于冷凝器的机关,冷凝水液位过高可能会倒灌进入末效气液分离器内与分离出的物料混合,影响产品质量。
冷凝器在蒸发浓缩系统中的作用至关沉要,是蒸发系统真空的维持者,三效二次蒸汽进入冷凝器中冷凝成水,这一过程瞬间使蒸发系统中压力降低,来维持蒸发器内部真空度。
在日常设备巡检中,要关注冷凝器中冷凝水的水位,通常水位在视镜的1/3处为正常水平,水位过高影响冷凝成效,从而影响真空度,还会造成冷凝水倒流回三效气液分离器内,影响产品质量。
总而言之,蒸发浓缩工艺在婴幼儿配方乳粉的出产中占有沉要职位,蒸发器运行过程中若何维持真空度是关键,也应关注预热温度通常40~50℃、上闪蒸与下闪蒸物料温差<10℃、杀菌温度以及末效分离温度,如思考蒸发器陆续长功夫不变运行,建议在预热器后端增长闪蒸式预热器进行多段物料瞬间预热,削减物料的受热温差,可能耽搁蒸发器运行时长,同时其各个设备的守护和保养也极其沉要。