第十一章 溶液濃縮

第十一章溶液濃縮掌握蒸發(fā)濃縮的操作原理、特點(diǎn)及其工藝計(jì)算方法；熟悉單效真空的工藝設(shè)備的配置；了解多效蒸發(fā)流程及計(jì)算原理。本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：濃縮是從溶液中除去部分溶劑的單元操作，是溶質(zhì)和溶劑部分分離的過(guò)程。濃縮方法：平衡濃縮（利用在分配上某種差異而獲得溶質(zhì)和溶劑分離的方法）、非平衡濃縮蒸發(fā)利用溶質(zhì)和溶劑揮發(fā)度的差異，將溶液加熱至沸騰，使溶劑汽化并排除。所涉及的平衡是汽液平衡。結(jié)晶則是利用溶質(zhì)之間溶解度的差異使溶質(zhì)從過(guò)飽和的溶液中析出，固液平衡。冷凍濃縮利用稀溶液與固態(tài)溶劑在凝固點(diǎn)下的平衡關(guān)系，使溶劑從溶液中結(jié)晶析出。固液平衡。1.1蒸發(fā)的定義

1.2加熱蒸氣和二次蒸氣使含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸氣，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)，所用的設(shè)備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)需要不斷的供給熱能。工業(yè)上采用的熱源通常為水蒸氣，而蒸發(fā)的物料大多是水溶液，蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的蒸氣也是水蒸氣。為了易于區(qū)別，前者稱為加熱蒸氣或生蒸氣，后者稱為二次蒸氣。1概述加熱室蒸發(fā)室F,x0,t0,h0D,T,HW,T’,H’D,T,hw(F-W),x1t1,h1QL1.3分類1、按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。2、按二次蒸氣的利用情況分：?jiǎn)涡Ш投嘈д舭l(fā)1.4蒸發(fā)操作的特點(diǎn)1、傳熱性質(zhì)：屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過(guò)程。2、溶液性質(zhì)：熱敏性、腐蝕性、結(jié)晶性、結(jié)垢性、泡沫、粘度等。3、沸點(diǎn)升高：當(dāng)加熱蒸氣一定時(shí)，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)純水的溫度差。4、泡沫挾帶：二次蒸氣中帶有大量泡沫，易造成物料損失和冷凝設(shè)備污染。5、能源利用：二次蒸氣的利用是蒸發(fā)操作中要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題之一。溶液的沸點(diǎn)升高：一定壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)較純水高，兩者之差，稱為溶液的沸點(diǎn)升高。稀溶液或有機(jī)溶液沸點(diǎn)升高值較小，無(wú)機(jī)鹽溶液較大。對(duì)于同一種溶液，沸點(diǎn)升高值隨溶液濃度及蒸發(fā)器內(nèi)液柱高度而異，濃度越大，液柱越高，沸點(diǎn)升高值越大。2單效蒸發(fā)

2.1溶液的沸點(diǎn)升高和溫度差損失溶液沸點(diǎn)升高的計(jì)算公式：式中Δt0——溶液的沸點(diǎn)升高，℃

Ts——加熱蒸汽的飽和溫度，℃

TV——與溶液壓強(qiáng)相等時(shí)水的沸點(diǎn)，即二次蒸氣的飽和溫度，℃式中t1——溶液的沸點(diǎn)，℃

Ts——加熱蒸汽的飽和溫度，℃

TV——二次蒸氣的飽和溫度，℃

計(jì)算公式為：Δt=

Ts-

t1實(shí)際傳熱溫度即有效溫差為兩者之差稱為蒸發(fā)器的溫度差損失Δ=Δt0-Δt=t1-Tv（1）因溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失Δ′；（3）因管路流體阻力而引起的溫度差損失。（2）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失Δ″；總溫度差損失為：蒸發(fā)過(guò)程中引起溫度差損失的原因有：1.Δ′溶液的沸點(diǎn)升高值可以通過(guò)查手冊(cè)的數(shù)據(jù)表，查圖線或通過(guò)計(jì)算求得，稀溶液

Δ′＝KbmbKb–沸點(diǎn)升高常數(shù)，kg·℃/mol，若水為溶劑，Kb＝0.51kg·℃/molmb–溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，mol/kg減壓下的沸點(diǎn)升高，可由常壓下沸點(diǎn)升高按吉辛柯公式計(jì)算T－某壓力下水的沸點(diǎn)溫度Kr－某壓力下水的汽化熱J/kg－常壓下溶液的沸點(diǎn)升高℃食品料液的可近似用糖液的數(shù)據(jù)代替。在食品工業(yè)上，Δ′不大。2.由液層靜壓效應(yīng)而引起的溫差損失Δ″

加熱管內(nèi)溶液液位維持一定，處于不同深度的溶液受到不同的靜壓強(qiáng)，所以溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)比液面處高，兩者之差即Δ″。液層內(nèi)的平均壓力Pm

Pm=P+ρgh/2P為液面上方分離室內(nèi)的壓力PaTm,T－對(duì)應(yīng)的Pm與P相應(yīng)的沸點(diǎn)。3.二次蒸汽由分離器到冷凝器的流動(dòng)中，在管道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生阻力損失，也可能會(huì)散失熱量，這些能量消耗造成的溫差損失一般取0.5－1.5℃例：用連續(xù)真空蒸發(fā)器將桃漿從含固形物11％濃縮至40％。蒸發(fā)器內(nèi)真空度為93kPa，液層深度為2m，加熱蒸汽絕對(duì)壓力為0.1MPa的飽和蒸汽，桃漿的密度為1180kg/m3.求溫差損失及蒸發(fā)器的有效溫差。解：蒸發(fā)器內(nèi)的絕對(duì)壓力101－93＝8kPa，對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)T為41.3℃，汽化熱r=2.40MJ/kg1.取料液濃度為制品濃度40％，參考糖液數(shù)據(jù)，2.計(jì)算Δ″Pm=P+ρgh/2=8+1.180×9.81×2/2=19.6kPaTm=59.6℃Δ″=59.6-41.3=18.3℃3.計(jì)算Δt單效蒸發(fā)的計(jì)算項(xiàng)目有：（1）蒸發(fā)量；（2）加熱蒸氣消耗量；（3）蒸發(fā)器的傳熱面積通常生產(chǎn)任務(wù)中已知的項(xiàng)目有：（1）原料液流量、組成與溫度；（2）完成液組成；（3）加熱蒸氣壓強(qiáng)或溫度；（4）冷凝器的壓強(qiáng)或溫度。3單效蒸發(fā)的計(jì)算加熱室蒸發(fā)室F,x0,t0,h0D,T,HW,T’,H’D,T,hw(F-W),x1t1,h1QL式中F—原料液流量

W—二次蒸汽流量

P－完成液流量

xF—原料液的質(zhì)量組成

xP—完成液的組成對(duì)單效蒸發(fā)器作溶質(zhì)衡算，得(1)蒸發(fā)量w加熱室蒸發(fā)室F,x0,t0,h0D,T,HW,T’,H’D,T,hw(F-W),x1t1,h1QL(2).蒸發(fā)器的熱量衡算進(jìn)入系統(tǒng)的熱流量等于離開(kāi)系統(tǒng)的熱流量加上熱量損失CpF—原料液的比熱容

J/kg.kCpw—水的比熱容J/kg.kt1--溶液的沸點(diǎn)加熱室蒸發(fā)室F,x0,t0,h0D,T,HW,T’,H’D,T,hw(F-W),x1t1,h1QL式中D——加熱蒸氣的消耗量,kg/h

rs——加熱蒸氣的汽化熱,J/kg

rv——二次蒸氣的汽化熱,J/kgQL——熱損失,J/h對(duì)單效蒸發(fā)器作物料的熱量衡算，得加熱蒸氣消耗量D

若原料液預(yù)熱至沸點(diǎn)再進(jìn)入蒸發(fā)器，且忽略熱損失，上式簡(jiǎn)化為：

式中e——蒸發(fā)1kg水分時(shí)，加熱蒸氣的消耗量，稱為單位蒸氣耗量，kg/kg單效蒸發(fā)時(shí)

e=1,實(shí)際≥1一般若沸點(diǎn)進(jìn)料的蒸發(fā)操作，消耗1Kg加熱蒸汽，產(chǎn)生約1kg的二次蒸汽蒸發(fā)器的傳熱面積由傳熱速率公式計(jì)算，即：式中S0——蒸發(fā)器的傳熱外表面積，m2

K0——基于外表面積的總傳熱系數(shù)；kw/(m2?℃)

Δtm——平均傳熱溫度差，℃

Q——蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，即蒸發(fā)器的傳熱速率kw。(3)傳熱面積S0在蒸發(fā)過(guò)程中，加熱兩側(cè)流體均處于恒溫、變相狀態(tài)下，故：

Δtm=Ts-t

1

式中Ts——加熱蒸氣的溫度，℃；

t1——溶液的沸點(diǎn)溫度，℃。a平均溫度差Δtm

式中a——對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2?℃)

d——管徑，m

Ri——垢層熱阻，m2?℃/W

b——管壁厚度，m

λ——管材的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m?℃)

下標(biāo)i表示管內(nèi)側(cè)、o表示外側(cè)、m表示平均。b基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)K0若加熱蒸氣的冷凝水在飽和溫度下排除，且忽略熱損失，則蒸發(fā)器的熱負(fù)荷為：

Q=Drc蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q例題穩(wěn)態(tài)下在單效蒸發(fā)器中濃縮蘋(píng)果汁。已知原料溫度43.3℃，濃度11％，比熱容3.9kJ/kg.k，進(jìn)料流量0.67kg/s,蒸發(fā)室沸點(diǎn)溫度60.1℃，完成液濃度75％。加熱蒸汽絕對(duì)壓力為300kPa.加熱室外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為943w/m2.k，蒸汽為飽和冷凝，忽略能量損失。計(jì)算1.蒸發(fā)量和完成液流量2.加熱蒸汽消耗量3.單位蒸汽消耗量4.蒸發(fā)器的換熱面積解：例題3.單位蒸氣消耗量D

4.蒸發(fā)器換熱面積

多效蒸發(fā)時(shí)要求后效的操作壓強(qiáng)和溶液的沸點(diǎn)均較前效低，引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質(zhì)，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅第一效需要消耗生蒸汽。

一般多效蒸發(fā)裝置的末效或后幾效總是在真空下操作，由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作為下一效的加熱蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性。4多效蒸發(fā)

(1)多效蒸發(fā)原理

如果第一個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二個(gè)蒸發(fā)器作為加熱蒸汽兩個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)工作，第二個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽送到冷凝器排出，則稱為雙效蒸發(fā)。效數(shù)單效雙效三效四效五效理論最小值11/21/31/41/5實(shí)際最小值1.10.570.40.30.27表單位蒸氣消耗量

強(qiáng)調(diào)：蒸發(fā)量與傳熱量成正比，多效蒸發(fā)并沒(méi)有提高蒸發(fā)量，而只是節(jié)約了加熱蒸汽，其代價(jià)則是設(shè)備投資增加。在相同的操作條件下，多效蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力并不比傳熱面積與其中一個(gè)效相等的單效蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力大。錯(cuò)誤觀點(diǎn)：多效蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力是單效蒸發(fā)器的若干倍。

蒸氣和料液的流動(dòng)方向一致，均從第一效到末效。缺點(diǎn)：沿料液流動(dòng)方向濃度逐漸增高，致使傳熱系數(shù)下降，在后二效中尤為嚴(yán)重。優(yōu)點(diǎn)：在操作過(guò)程中，蒸發(fā)室的壓強(qiáng)依效序遞減，料液在效間流動(dòng)不需用泵；料液的沸點(diǎn)依效序遞降，使前效料進(jìn)入后效時(shí)放出顯熱，供一部分水汽化；料液的濃度依效序遞增，高濃度料液在低溫下蒸發(fā)，對(duì)熱敏性物料有利。(2)多效蒸發(fā)流程

a順流法原料液加熱蒸汽至冷凝器

完成液123冷凝水冷凝水冷凝水并流加料法的三效蒸發(fā)裝置流程示意圖并流加料法的三效蒸發(fā)料液與蒸氣流動(dòng)方向相反。原料由末效進(jìn)入，用泵依次輸送至前效，完成液由第一效底部取出。加熱蒸氣的流向仍是由第一效順序至末效。優(yōu)點(diǎn)：濃度較高的料液在較高溫度下蒸發(fā)，粘度不高，傳熱系數(shù)較大。缺點(diǎn)：（1）各效間需用泵輸送；

（2）無(wú)自蒸發(fā)；

（3）高溫加熱面上易引起結(jié)焦和營(yíng)養(yǎng)物的破壞。b逆流法原料液加熱蒸汽至冷凝器完成液123冷凝水冷凝水冷凝水逆流加料法的三效蒸發(fā)裝置流程示意圖效數(shù)多時(shí)，也可采用順流和逆流并用的操作，稱為混流法，這種流程可協(xié)調(diào)兩種流程的優(yōu)缺點(diǎn)，適于粘度極高料液的濃縮。

c平流法

原料液分別加入各效中，完成液也分別自各效底部取出，蒸氣流向仍是由第一效流至末效。此種流程適用于處理蒸發(fā)過(guò)程中伴有結(jié)晶析出的溶液。d混流法原料液加熱蒸汽至冷凝器完成液123冷凝水冷凝水冷凝水完成液完成液平流加料法的三效蒸發(fā)裝置流程示意圖

(3)多效蒸發(fā)的溫差分配由于存在溫差損失，蒸發(fā)器有效換熱溫差總是小于理想溫差。多效蒸發(fā)器是由單效蒸發(fā)設(shè)備組成的，每效都相當(dāng)于單效蒸發(fā)器。因此，在實(shí)際操作中，每效都存在溫差損失。此時(shí)，各效有效溫差之和必小于總溫差。其總差值為總溫差損失。第i效的有效傳熱溫差。第i效的溫差損失。有效總溫差有效總溫差△t確定之后，此溫差必須分配到各效，并滿足各效的換熱基本方程。將有效總溫差△t分配到各效，除總的應(yīng)滿足及各效滿足其換熱方程之外，還應(yīng)另加特定的限制原則。a.各效等面積原則。按此原則分配有效溫差，各效換熱面積均相等。由此，b.各效等壓原則設(shè)Ps為首效加熱蒸汽壓力，Pc為冷凝器內(nèi)壓力，則總壓差：若各效加熱蒸汽與料液側(cè)分離室的壓力差分別為，則按此原則，各效壓力差應(yīng)符合下式：可依次確定各效分離室的壓力以及對(duì)應(yīng)的飽和溫度。c.各效蒸發(fā)量經(jīng)驗(yàn)比例原則對(duì)無(wú)額外蒸汽引出的順流操作，各效水分蒸發(fā)量可按一定比例設(shè)計(jì)。例如對(duì)三效順流蒸發(fā)，可按下列比例：

由總蒸發(fā)量及上述比例，可確定各效蒸發(fā)量，則可計(jì)算各效料液的濃度，從而進(jìn)一步算出溶液沸點(diǎn)，則可得到溫差分配結(jié)果。(4)多效計(jì)算1.總蒸發(fā)量的計(jì)算各效蒸發(fā)量之和物料衡算第一效和第二效的出料濃度2.加熱蒸汽耗量及各效蒸發(fā)量單效蒸發(fā)a1第一效的蒸發(fā)因數(shù)，1kg加熱蒸汽冷凝時(shí)放出的熱量所能蒸發(fā)出溶液中的千克數(shù),a1≈1β1第一效的自蒸發(fā)系數(shù)，料液進(jìn)入蒸發(fā)器放出顯熱，引起料液部分

水分汽化能力的大小β1﹥0，TF﹥t1放出顯熱促進(jìn)水的汽化β1﹤0，TF﹤t1需吸收顯熱，削弱了水的汽化η1－因存在熱損失對(duì)W1產(chǎn)生影響，第一效的熱利用因數(shù)。η1＝0.983.各效換熱面積例：在雙效順流蒸發(fā)設(shè)備中將番茄法從固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.3％濃縮到28％，進(jìn)料流量1.39kg/s，沸點(diǎn)進(jìn)料，第一效沸點(diǎn)60℃，加熱蒸汽絕對(duì)壓力為118kPa，冷凝器真空度為93kPa.第一效采用自然循環(huán)，總傳熱系數(shù)為900W.(m2·K);第二效采用強(qiáng)制循環(huán)，總傳熱系數(shù)為1800W.(m2·K).除效間外，溫差損失可忽略不計(jì)。試計(jì)算（1）蒸發(fā)量；（2）各效蒸發(fā)量；（3）加熱蒸汽耗量；（4）單位蒸汽消耗量；（5）換熱面積。解：總蒸發(fā)量據(jù)已知條件，假定效間流動(dòng)溫差損失為1K，查表，列出各熱參數(shù)值見(jiàn)表。換熱面積單位蒸發(fā)消耗量11.2冷凍濃縮

冷凍濃縮是利用冰與水溶液之間的固液相平衡原理的一種濃縮方法。

將稀溶液中的水分凍結(jié)成冰晶，并去除這部分冰晶從而使溶液中的溶質(zhì)濃度得到提高。

適用于熱敏性食品物料的濃縮，可避免芳香物質(zhì)因加熱造成的揮發(fā)損失。已應(yīng)用于果汁、咖啡、果酒和乳品類液體食品的濃縮。

將某種液體在低溫（≤-10℃）下進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻到某一個(gè)階段（例如為-10℃時(shí)），溶液中有晶核出現(xiàn)，此時(shí)，溶液的濃度上升了，再繼續(xù)冷卻，當(dāng)溶液的濃度達(dá)到了無(wú)法濃縮的濃度，這種濃度稱為共晶濃度（或稱低共熔濃度）.

將某種液體在共晶溫度以下（全部?jī)鼋Y(jié)），達(dá)到的濃縮濃度點(diǎn)稱為某種溶液的共晶點(diǎn)（即低共熔點(diǎn)），也就是說(shuō)共晶點(diǎn)是指物料中水分完全凍結(jié)成冰晶時(shí)的溫度。

11.2.1在食品工業(yè)中的應(yīng)用1.冷凍濃縮方法的優(yōu)點(diǎn)：（1）揮發(fā)性芳香成分損失和酶，色素等熱敏性成分變化極少；（2）可避免操作中微生物的增殖；（3）不存在膜分離中的泄漏短路危險(xiǎn)；（4）可避免因蒸餾引起的聚合反應(yīng)和冷凝反應(yīng)；（5）含多種溶質(zhì)的溶液濃縮時(shí)，僅去除水分，不會(huì)造成母液組成的變化。主要缺點(diǎn)：冷凍濃縮過(guò)程本身不具有殺菌滅酶作用，因此濃縮制品必須凍藏或再加熱處理，才能保存。制品的濃度不僅受低共熔濃度限制，也受冰晶濃縮液分離的難易程度影響，一般而言，濃度越高，黏度也越大，分離也就越困難過(guò)程中會(huì)造成不可避免的溶質(zhì)損失，且成本高。2.應(yīng)用（1）咖啡工業(yè)：雀巢公司1986年采用冷凍濃縮設(shè)備與噴霧設(shè)備相結(jié)合的方法，使咖啡的質(zhì)量達(dá)到自然沖調(diào)的品質(zhì)；咖啡濃縮（2）啤酒工業(yè)：使啤酒的體積減少到原來(lái)的1/4，只要加入水和CO2可制成與原來(lái)啤酒從感官上無(wú)法辨別的啤酒（3）乳品工業(yè)：代替煉乳，制成的濃縮奶沖釋后可制成與鮮牛奶毫無(wú)差別（4）果汁工業(yè)：2000年我國(guó)進(jìn)口美國(guó)和巴西的冷凍濃縮果汁5999噸，2001年接近1萬(wàn)噸。濃度為65°Bx。主要為巴西的圣保羅和美國(guó)佛羅里達(dá)，其余為墨西哥，西班牙和地中海地區(qū)，利用內(nèi)襯聚乙烯袋的50加侖鐵桶或大罐銷往各地。（5）番茄汁：先用膜濃縮將番茄汁濃縮至20%，再用冷凍濃縮繼續(xù)濃縮至40.8%。11.2.2

冷凍濃縮操作原理

冷凍濃縮的溶液濃度必須低于最低共熔點(diǎn)濃度，且固相為溶劑冰晶與溶液成平衡，而不是溶質(zhì)固體。冰點(diǎn)下降對(duì)于稀溶液ΔTi為冰點(diǎn)下降，KR為氣體常數(shù)，8.314kJ/kg﹒kT0為水的溫度，KxB為溶液的摩爾分?jǐn)?shù)rcr為結(jié)晶熱，J/kgABEDT1T2FCx1x2?Ti由于一般過(guò)程為可逆的等溫等壓過(guò)程，幫，rcr/T0=ΔS結(jié)合溶液滲透壓的計(jì)算式可推得：ΔS為水轉(zhuǎn)化為冰的熵變，J/（kg﹒k）ρ0為水的密度，kg/m3π/ΔTi為滲透壓與冰點(diǎn)下降的比值，約為1.2×106Pa/K

如果溶液由A點(diǎn)繼續(xù)冷卻到C點(diǎn)，溫度為T(mén)2，此溶液為過(guò)冷溶液，溫差（T1－T2）稱為溶液的過(guò)冷度。過(guò)冷度是不穩(wěn)定狀態(tài)的溶液，分為互相平衡的兩個(gè)相，即濃縮液相和冰晶相。圖中B點(diǎn)為濃縮液，F(xiàn)點(diǎn)為冰晶，濃縮液濃度為x2，若原料液的總量為F，冰晶量為G，濃縮液量為S，則由物料的溶質(zhì)衡算：ABEDT1T2FCx1x2?Ti可利用一些管式、板式、攪拌夾套式的熱交換器和真空結(jié)晶器、內(nèi)冷轉(zhuǎn)鼓式結(jié)晶器、帶式冷卻結(jié)晶器等各種設(shè)備。一般冷凍過(guò)程的結(jié)晶有兩種形式：一種是層狀凍結(jié)，另一種是懸浮凍結(jié)。1.層狀凍結(jié)是一種單向凍結(jié)，在管式、板式以及轉(zhuǎn)鼓式、帶式設(shè)備中進(jìn)行。晶層依次沉積在先前由同一溶液形成的晶層之上。一般為針狀或棒狀。2.懸浮凍結(jié)在受攪拌的冰晶浮液進(jìn)行的。11.2.3冰晶－濃縮液的分離懸浮液過(guò)濾，過(guò)濾床層為冰晶床（冰床），濾液即為濃縮液。F－進(jìn)料量，kg/hX0－進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)S－濃縮液量，kg/hX2－濃縮液質(zhì)量分?jǐn)?shù)G－冰晶量，kg/hβ－單位質(zhì)量冰量所夾帶的濃縮液量由于夾帶損失的溶質(zhì)量與制品中溶質(zhì)量相比甚小，則溶質(zhì)損失率－冰晶夾帶損失之溶質(zhì)量與原料液中原有溶質(zhì)質(zhì)量之比蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)：加熱室、分離器等特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，以提高傳熱效果、緩和溶液結(jié)垢情況。按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時(shí)溶液的流動(dòng)情況分：循環(huán)型（非膜式）和單程型（膜式）兩大類。一、循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器

分類（引起循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因）：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)自然循環(huán)：由于溶液在加熱室不同位置上的受熱程度不同，產(chǎn)生了密度差而引起的循環(huán)運(yùn)動(dòng)；強(qiáng)制循環(huán)：依靠外加動(dòng)力迫使溶液沿一個(gè)方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。加熱室由垂直管束組成，管束中央有一直徑較大的管子。循環(huán)產(chǎn)生的原因：粗管——降液管或中央循環(huán)管，其截面積為加熱管總截面積40—100％細(xì)管——沸騰管或加熱管，直徑Ф25—75mm，長(zhǎng)徑比20—40細(xì)管內(nèi)單位體積液體受熱面大，受熱良好，致使細(xì)管內(nèi)汽液混和物比粗管內(nèi)小，密度差促使溶液循環(huán)。1中央循環(huán)管式（或標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器

此蒸發(fā)器為中央循環(huán)管蒸發(fā)器的改進(jìn)。加熱蒸汽由中央蒸汽管進(jìn)入加熱室，加熱室懸掛在器內(nèi)，可取出，便于清洗及更換，循環(huán)通道由加熱室與蒸發(fā)器外殼壁面內(nèi)的環(huán)隙組成。優(yōu)點(diǎn)：（1）溶液循環(huán)速度較高，約在1—1.5m/s之間；（2）改善了加熱管內(nèi)結(jié)垢情況，并提高了傳熱速率。缺點(diǎn)：設(shè)備耗材量大，占地面大，加熱管內(nèi)溶液滯留量大。該蒸發(fā)器適用蒸發(fā)有晶