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多效降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過(guò)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(guò)高會(huì )破壞其有益元素。
多效降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度過(guò)高的主要原因是：物料與熱量計算不守恒；設備漏氣嚴重；冷凝器換熱面積小、冷卻水量不足或冷卻水溫過(guò)高；冷凝器結垢嚴重；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(guò)高會(huì )破壞其有益元素，尤其是多效降膜式蒸發(fā)器，物料在設備中的停留時(shí)間相對較長(cháng)，各效蒸發(fā)溫度就更不宜過(guò)高。蒸發(fā)器溫度高出現的原因與下述因素有關(guān)：物料與熱量計算不守恒；設備漏氣嚴重；冷凝器換熱面積小、冷卻水量不足或冷卻水溫過(guò)高；冷凝器結垢嚴重；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(shí)，一效換熱面積過(guò)大，二效三效換熱面積過(guò)小，特別是二效換熱面積過(guò)小時(shí)就會(huì )導致各效蒸發(fā)溫度過(guò)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(guò)高選取最佳的穩定劑配方，結果如表5 所示。
通過(guò)感官打分，比較出穩定性最好的穩定劑配方為：果膠0.05%，CMC 0.05%（均為質(zhì)量分數）。
2.4 衛生指標的檢測
總菌數為3.86×10 個(gè)/mL；大腸菌群為0；致病菌未檢出。說(shuō)明熱量過(guò)剩，即熱量計算不守恒，其后果是導致各效結焦嚴重，導致乳蛋白變性，因此，生產(chǎn)出的乳粉做沖調復原實(shí)驗時(shí)，就會(huì )有大量白點(diǎn)上浮和黑點(diǎn)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(jìn)行設計，否則結焦現象更嚴重。
2 、設備漏氣嚴重
為了降低料液的沸點(diǎn)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(gè)原因是設備漏氣嚴重。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(diǎn)困難，因此各效蒸發(fā)溫度不穩定且降膜管底端（下管板處）結焦、結垢嚴重。近幾年，大多數蒸發(fā)器上述幾處已由原來(lái)的可拆卸式連接改為焊接式結構，在使用過(guò)程中真空度高，機器運轉穩定，末效分離器真空度多在0.080～0.085MPa之間，其蒸發(fā)溫度較低，結垢、結焦現象大大降低。因此，盡量減少不必要的可拆卸式連接就會(huì )減少漏氣的可能，使設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(guò)高的原因大多數來(lái)自冷凝器冷凝面積不足，冷卻水量不足或冷卻水溫度過(guò)高。冷凝器的構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(diǎn)是會(huì )污染冷卻水。間接式冷凝器有列管式、盤(pán)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(jìn)行換熱，所以效果不如直接式冷凝器好。一個(gè)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(jìn)水溫度為30℃，排水溫度為42℃)，冷凝器換熱面積不足，單位時(shí)間內冷凝的二次蒸汽量降低；如果進(jìn)料量不變則蒸發(fā)溫度會(huì )持續升高，真空度急劇衰減，冷凝器表面持續升溫，真空泵出口會(huì )有大量未冷凝掉的二次蒸汽被排出。因此，間接式冷凝器實(shí)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(jìn)水溫度平均為28～30℃，北方相對較低，在20～25℃之間。冷卻水的進(jìn)水溫度是設計冷凝器的重要參數，設計之前用戶(hù)必須提供準確的冷卻水進(jìn)水溫度以便綜合考慮其換熱面積。進(jìn)水量不足則換熱量減少，蒸發(fā)溫度升高，進(jìn)水溫度高則需要進(jìn)水量大。實(shí)際上每一臺蒸發(fā)器的進(jìn)水量都是固定的，因此供給冷凝器的實(shí)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(jìn)水溫度較高的情況下正常工作。需要特別說(shuō)明的是，晾曬塔的儲水池也必須及時(shí)、定時(shí)補充冷卻水，以保持進(jìn)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(guò)管網(wǎng)對車(chē)間內各設備供水，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。其次是冷凝器的結垢，間接式冷凝器結垢后垢阻增大，傳熱系數減小，傳熱效果下降，因此使用間接式冷凝器的，應對其不定期進(jìn)行檢查并進(jìn)行酸洗、堿洗，以清除垢層，增大傳熱系數。
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(huì )導致真空度降低，蒸發(fā)溫度則會(huì )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參數（如進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽量、溫度，真空系統的有效容積及未冷凝掉的蒸汽量等）通過(guò)曲線(xiàn)計算確定的，實(shí)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(guò)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(huì )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。因此應根據物料pH值情況對泵的過(guò)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(jìn)行制造。
4、結論
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(fēng)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。根據所確定的酶解液化條件對麥胚進(jìn)行液化，采用酶解法制取山楂汁，選用L 9（3 4）正交試驗設計，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），m 麥胚液：m 山楂汁=1：2，脫脂乳粉用量9%（質(zhì)量分數）。
4.2 穩定劑為果膠和CMC的復合穩定劑，質(zhì)量分數分別為0.05%和0.05%，此條件下酸奶的穩定效果最好，成品質(zhì)地均勻，凝固性好，無(wú)分層現象。
3.3 成品各項衛生指標合格。
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