多效降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過高的原因

2011年04月20日 作者：圣亞 次

【摘要】牛乳是熱敏性物料，蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過高會破壞其有益元素。

多效降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過高的主要原因是：物料與熱量計算不守恒；設(shè)備漏氣嚴重；冷凝器換熱面積小、冷卻水量不足或冷卻水溫過高；冷凝器結(jié)垢嚴重；真空泵吸氣量不足。

多效降膜蒸發(fā)器的應用領(lǐng)域廣泛，尤其在乳品工業(yè)中的應用也十分普遍。牛乳是熱敏性物料，蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過高會破壞其有益元素，尤其是多效降膜式蒸發(fā)器，物料在設(shè)備中的停留時間相對較長，各效蒸發(fā)溫度就更不宜過高。蒸發(fā)器溫度高出現(xiàn)的原因與下述因素有關(guān)：物料與熱量計算不守恒；設(shè)備漏氣嚴重；冷凝器換熱面積小、冷卻水量不足或冷卻水溫過高；冷凝器結(jié)垢嚴重；真空泵吸氣量不足。本文僅以RNJM03-5000型三效降膜式蒸發(fā)器在乳粉生產(chǎn)中的應用為例加以闡述。

1 、物料與熱量計算不守恒

物料與熱量計算不守恒導致各效蒸發(fā)面積計算不正確，當直接采用一次蒸汽加熱時，一效換熱面積過大，二效三效換熱面積過小，特別是二效換熱面積過小時就會導致各效蒸發(fā)溫度過高。RNJM03-5000型三效降膜式蒸發(fā)器各效蒸發(fā)面積分別是125㎡、63㎡ 、62㎡ ，正常的蒸發(fā)溫度分別是 70～72℃、57～65℃、45～55℃，非正常的蒸發(fā)溫度分別是78～82℃、70～75℃、55～60℃。蒸發(fā)溫度過高選取最佳的穩(wěn)定劑配方，結(jié)果如表5 所示。
通過感官打分，比較出穩(wěn)定性最好的穩(wěn)定劑配方為：果膠0.05%，CMC 0.05%（均為質(zhì)量分數(shù)）。
2.4 衛(wèi)生指標的檢測
總菌數(shù)為3.86×10 個/mL；大腸菌群為0；致病菌未檢出。說明熱量過剩，即熱量計算不守恒，其后果是導致各效結(jié)焦嚴重，導致乳蛋白變性，因此，生產(chǎn)出的乳粉做沖調(diào)復原實驗時，就會有大量白點上浮和黑點沉積。乳粉生產(chǎn)的多效降膜式蒸發(fā)器更不能按等面積原則進行設(shè)計，否則結(jié)焦現(xiàn)象更嚴重。

2 、設(shè)備漏氣嚴重

為了降低料液的沸點溫度從而提高蒸發(fā)速率，多效降膜式蒸發(fā)器都是在真空減壓狀態(tài)下工作的，蒸發(fā)溫度高的另一個原因是設(shè)備漏氣嚴重。老式的蒸發(fā)器中，二次蒸汽管道兩端與效體分離器的連接，下器體與效體的連接，分離器方接口與下器體方接口的連接均采用法蘭式可拆卸連接，膠墊極易老化，漏氣嚴重，真空度難以保持，查找漏點困難，因此各效蒸發(fā)溫度不穩(wěn)定且降膜管底端（下管板處）結(jié)焦、結(jié)垢嚴重。近幾年，大多數(shù)蒸發(fā)器上述幾處已由原來的可拆卸式連接改為焊接式結(jié)構(gòu)，在使用過程中真空度高，機器運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，末效分離器真空度多在0.080～0.085MPa之間，其蒸發(fā)溫度較低，結(jié)垢、結(jié)焦現(xiàn)象大大降低。因此，盡量減少不必要的可拆卸式連接就會減少漏氣的可能，使設(shè)備在較高的真空狀態(tài)下工作，其蒸發(fā)溫度處于正常范圍。

3 、冷凝器換熱面積和冷卻水的影響

蒸發(fā)溫度過高的原因大多數(shù)來自冷凝器冷凝面積不足，冷卻水量不足或冷卻水溫度過高。冷凝器的構(gòu)造有直接式與間接式2種。直接式冷凝器多以噴淋式為主，冷卻效果較好，二次蒸汽與冷卻水直接接觸混合，缺點是會污染冷卻水。間接式冷凝器有列管式、盤管式、板式及螺旋板式冷凝器。間接式冷凝器二次蒸汽不與冷卻水直接接觸，不污染冷卻水。由于是間接進行換熱，所以效果不如直接式冷凝器好。一個蒸發(fā)量為5000kg/h的三效降膜式蒸發(fā)器，如果采用間
接列管式冷凝器，其冷卻換熱面積為60㎡ (冷卻水進水溫度為30℃，排水溫度為42℃)，冷凝器換熱面積不足，單位時間內(nèi)冷凝的二次蒸汽量降低；如果進料量不變則蒸發(fā)溫度會持續(xù)升高，真空度急劇衰減，冷凝器表面持續(xù)升溫，真空泵出口會有大量未冷凝掉的二次蒸汽被排出。因此，間接式冷凝器實際換熱面積應按理論計算值的1.25～1.50倍選取。冷凝器換熱面積是固定的，冷卻水量及水溫則是影響冷凝器使用效率的關(guān)鍵。我國南北方冷卻水溫度差別較大且多采用循環(huán)水供水，南方冷卻水的進水溫度平均為28～30℃，北方相對較低，在20～25℃之間。冷卻水的進水溫度是設(shè)計冷凝器的重要參數(shù)，設(shè)計之前用戶必須提供準確的冷卻水進水溫度以便綜合考慮其換熱面積。進水量不足則換熱量減少，蒸發(fā)溫度升高，進水溫度高則需要進水量大。實際上每一臺蒸發(fā)器的進水量都是固定的，因此供給冷凝器的實際水量也應按理論計算值的1.5～2.0倍選取，只有這樣才能保證蒸發(fā)器中冷卻水在進水溫度較高的情況下正常工作。需要特別說明的是，晾曬塔的儲水池也必須及時、定時補充冷卻水，以保持進水溫度的恒定。降膜式蒸發(fā)器安裝后高度較高，冷凝器安裝高度也較高，一般情況下要求定量供水以保證其足夠的水量，如果通過管網(wǎng)對車間內(nèi)各設(shè)備供水，就要特別注意供給蒸發(fā)器的水量是否足夠，防止冷卻水從低水位流走，如果不能保證供水 量就應考慮單獨定量供水。其次是冷凝器的結(jié)垢，間接式冷凝器結(jié)垢后垢阻增大，傳熱系數(shù)減小，傳熱效果下降，因此使用間接式冷凝器的，應對其不定期進行檢查并進行酸洗、堿洗，以清除垢層，增大傳熱系數(shù)。

3、真空泵吸氣量不足

真空度高則蒸發(fā)溫度低，反之蒸發(fā)溫度高。真空泵吸氣量不足會導致真空度降低，蒸發(fā)溫度則會升高。真空泵吸氣量不足有2方面原因：一是計算真空泵吸氣量不足，理論計算真空泵吸氣量是根據(jù)參數(shù)（如進入冷凝器的二次蒸汽量、溫度，真空系統(tǒng)的有效容積及未冷凝掉的蒸汽量等）通過曲線計算確定的，實際真空泵吸氣量應按計算值的1.5倍左右選取。二是真空泵過流件被腐蝕，真空度逐漸衰減，有些二次蒸汽中夾帶具有腐蝕性的酸性物質(zhì)，如果未完全冷凝掉就被抽入到真空泵中，會對泵的端面產(chǎn)生腐蝕，導致泵的端面間隙加大，吸氣量不足。因此應根據(jù)物料pH值情況對泵的過流件材料做出選擇，如含有腐蝕性較強的二次蒸汽，可采用304L或316L不銹鋼材質(zhì)進行制造。

4、結(jié)論

4.1 采用先烘烤后酶解液化的方法處理麥胚，以改善酸奶的風味口感。確定最優(yōu)酶解液化條件為：料水比1：6，加酶量2‰，95℃保持40min。根據(jù)所確定的酶解液化條件對麥胚進行液化，采用酶解法制取山楂汁，選用L 9（3 4）正交試驗設(shè)計，確定酸奶的最優(yōu)配方為：V保加利亞乳桿菌：V濕熱鏈球菌=1：1，接種量4%（體積分數(shù)），m 麥胚液：m 山楂汁=1：2，脫脂乳粉用量9%（質(zhì)量分數(shù)）。
4.2 穩(wěn)定劑為果膠和CMC的復合穩(wěn)定劑，質(zhì)量分數(shù)分別為0.05%和0.05%，此條件下酸奶的穩(wěn)定效果最好，成品質(zhì)地均勻，凝固性好，無分層現(xiàn)象。
3.3 成品各項衛(wèi)生指標合格。
 

 

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