乳品之窗（59）乳品基本知识问答100题(连载-28)

（七十七）真空浓缩设备的构造及其功能是什么？

乳品加工常用的真空蒸发设备：

1、真空蒸发设备流程的配置及特点

⑴ 单效真空蒸发设备流程

    由真空蒸发器、冷凝器及抽真空装置等组成。料液浓缩到规定浓度后，间歇或连续排出。所产生的二次蒸汽直接进入冷凝器冷凝或经加热蒸汽压缩混合后再作为加热蒸汽使用。其流程简单，蒸发强度（单位传热面的蒸发量）高，设备少且要求低，操作简单，但蒸汽消耗量大，适用于蒸发量较小的浓缩作业。

⑵ 多效真空浓缩设备流程

    根据低压蒸发原理，在真空浓缩过程中可以利用二次蒸汽再加热比它温度低的料液，依此类推，即为双效、三效等多效真空浓缩。按蒸发浓缩系统中料液与二次蒸汽流向关系，多效真空蒸发设备流程基本类型有顺流法、逆流法和平流法三种。

    顺流法：料液与蒸汽流动方向相同，料液由一效顺序到末效。蒸发器内压力依次递减，各效间可依靠压差供料；料温依次递减，出料温度低，能量利用合理；料液浓度的递增与温度递减造成料液的粘度逐渐升高，末效传热蒸发困难，往往需要较大的末效传热面积。

    逆流法：料液与蒸汽流动方向相反，料液流向则由末效到一效排出。随料液向前效流动，料温和蒸发温度均越来越高，温差较稳定，有利于提高传热效率；料液浓度与料温的升高，使得料液粘度较稳定，有利于料液循环。各效间料液流动要用泵输送，同时高温高浓度的料液由高温生蒸汽加热易形成局部过热，造成结焦和营养成分损失。

    平流法：料液平行向各效加入，各效蒸发器产品分别收集。二次蒸汽的热量能得到利用，各效的产品可根据浓缩取样分别掌握排放，缩短了料液持续受热时间，适用于易结晶料液，同时减少了各级间的料液泵送设备。各效间蒸发温度不同，产品质量不一致。

2、典型真空蒸发设备流程

⑴ 单效降膜式真空蒸发设备的构成如图3-77-1。所使用的蒸发器为一组合结构的降膜式长管蒸发器，其所有加热管束使用同一加热蒸汽，但管束内部分隔为加热面积大小不同的两部分，同时冷凝器设置于加热器外侧的夹套内，结构紧凑。设置有热压泵，用来将部分二次蒸汽压缩后作为加热蒸汽使用；同时，通过贮料筒内设置冷凝水管道及分离室内设置的夹套预热装置顺序对原料进行预热，回收了冷凝水和二次蒸汽的残留热量，提高了能量利用效率。

    ⑵ 顺流式双效真空降膜蒸发设备的构成如图3-77-2。一、二效蒸发器结构相同，内部除蒸发管束外，还设有预热盘管，xx器为列管结构。配有就地清洗装置。适用于牛乳、果汁等热敏料液的浓缩。

⑶ 混流式三效降膜真空蒸发设备构成如图3-77-3，全套设备包括三个降膜式蒸发器，其中第二效蒸发器为组合蒸发器。该套设备适用于牛乳等热敏性料液的浓缩，料液受热时间短，蒸发温度低，处理量大。

⑷ 混流式四效降膜真空蒸发设备（图3-77-4）用于牛乳的xx与浓缩，其中采用了多个蒸发器夹套内的预热器，并增设有闪蒸冷却器用于牛乳xx后的降温，二次蒸汽的冷凝采用效率较高的混合式冷凝器。

3、真空浓缩的特点

⑴ 真空浓缩可降低牛乳的沸点，有利于保持牛乳中原有的营养成分，提高乳粉的色、香、味。所以真空浓缩适用于热敏性物体的蒸发。

⑵ 原料乳在干燥之前，先经真空浓缩除去约70﹪～80﹪的水分，可减少加热蒸汽和动力的消耗，相应地提高干燥设备的能力，降低了成本。

喷雾干燥是利用加热空气（热风）对物料进行干燥，一般单效真空浓缩每蒸发一公斤水分需要消耗1.1～1.3公斤加热蒸气。若采用带热泵的双效降膜蒸发器只需消耗加热蒸气0.5～0.6公斤加热蒸气。随着效数的增加，蒸气耗量还可以相应减少。而在喷雾干燥室内每蒸发一公斤水分却需消耗2.5～3公斤蒸气。

⑶ 真空浓缩对乳粉颗粒的物理形状有显著影响。经浓缩的乳在喷雾干燥后，乳粉的颗粒较大，具有良好的分散性和冲调性，能迅速被水溶解。反之，如原料乳不经过浓缩直接喷雾干燥，颗粒较细，降低了冲调性，而且粉粒的色泽灰白，感官质量差。

⑷ 真空浓缩可以改善乳粉的保藏性。由于真空浓缩排除了乳中的空气，使粉粒内的气泡大为减少，从而降低了乳粉中脂肪被氧化的作用，增加了乳粉的保藏性。

⑸ 经浓缩后喷雾干燥的乳粉，颗粒较致密、坚实、密度较大，利于包装。

4、真空浓缩的原理和条件

在21～8Kpa减压状态下，采用间接蒸气加热方式，对牛乳进行加热，使其在低温条件下沸腾，乳中一部分水分汽化并不断地排除，使牛乳中干物质含量由12﹪提高到45﹪～50﹪，达到浓缩的目的。

真空浓缩必须在以下条件下进行：一是不断地供给热量；二是迅速地排除二次蒸气。

真空浓缩的工艺条件：

⑴ 浓缩的程度：一般浓缩至原体积的四分之一，浓乳固体含量达到45﹪～50﹪，而乳温约为50℃时，生产全脂乳粉时，浓乳的浓度一般为12～13°Be′；生产全脂加糖乳粉时，浓乳的浓度一般为14～16°Be′。

⑵ 浓缩的真空度和温度：

① 使用单效蒸发器时，一般应保持在17Kpa的压力，温度50～60℃，整个浓缩过程需40min.

② 使用带热泵的双效降膜蒸发器时，{dy}效应保持在31～40Kpa的压力，蒸发温度70℃；第二效应保持在15～16.5Kpa的压力，蒸发温度45～50℃。

③ 使用带热泵的三效降膜蒸发器时，{dy}效应保持在11.9Kpa的压力，蒸发温度70℃；第二效应保持在17.9Kpa的压力，蒸发温度57℃；第三效压力为9.5Kpa，蒸发温度44℃。