食品机械 07第七章 浓缩.doc

第七章 浓缩设备
第一节 概述
一、真空浓缩的优缺点及分类
真空浓缩设备是食品工厂生产过程主要设备之一。它利用真空蒸发或机械分离等方法来达到，目前多采用真空蒸发，它具有许多优点：
(1)加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大。
(2)可利用压强较低的蒸汽作为加热蒸汽。
(3)由于低温浓缩，有利于食品溶液进行浓缩，减少体积及重量，便于运输及贮存。
(4)由于溶液沸点较低，使浓缩设备的热损失；
(5)对料液起加热杀菌作用，有利于食品保藏．
但也存在一些不足之处：
(1)由于真空浓缩，须有抽真空系统，从而增加附属机械设备及动力。
(2)由于蒸发潜热随沸点降低而增大，所以热消耗量大。
分类——真空浓缩设备的型式很多，一般可按下列方法分类：
(一)按加热蒸汽被利用次数分 1.单效浓缩装置；2.多效浓缩装置；3.带热泵的浓缩装置。
食品工厂的多效浓缩装置，一般采用双效、三效，有时还带有热泵装置。效数增多，有利于节约热能，但设备投资费用增加，所以效数的确定，必须全面分析，细致考虑。
(二)根据料液的流程来分 1.循环式：有自然循环式与强制循环式之分；2.单程式。
(三)根据加热器结构型式来分 1.盘管式浓缩器；2.中央循环管式浓缩器；3.升膜式浓缩器；4.降膜式浓缩器；5.片式浓缩器；6.刮板式浓缩器；7.外加热式浓缩器……等。
二、选择与要求
选择浓缩设备时，必须考虑溶液是否具有下列几种性质：
(一) 结垢性 。 加热面生成垢层会增加热阻，降低传热系数，严重时使设备生产能力下降，甚至停产。垢层常用化学或机械方法剥除，对垢层要定期清洗。对容易生成垢层的料液，最好选取流速较大的强制循环型或升膜式设备。
（二）结晶性。 晶粒析出沉积传热面上，影响传热效果，严重的会堵塞加热管。对于这类料液，宜采用夹套带搅拌的浓缩器或强制循环浓缩器。
（三）粘滞性。 随浓度增加，粘度也随着增加，使流速降低，传热系数随之减少，生产能力下降。故对粘度较高的料液，不宜选用自然循环型，可选强制循环型、刮板式或降膜浓缩器等。
(四)热敏性。 如番茄酱在温度过高时使其色泽加深，从而降低产品质量。热敏类溶液应采用停留时间短、蒸发温度低的设备。一般采用各种薄膜式或真空度较高的为好。
(五)发泡性。 浓缩过程中 产生大量汽泡易被二次蒸汽带走。一方面污染其它加热设备，另一方面增加产品的损耗，严重时会造成不能操作。这样在结构上，要考虑消除发泡可能性，同时要设法分离回收泡沫，一般采用强制循环型和长管薄膜浓缩器，以提高料液在管内流速增加。
(六)腐蚀性。 考虑食品卫生法规要求，所以浓缩设备的材料 ，必须能抵抗腐蚀的，通常使用不锈钢材料或者采用各种防腐涂层材料的钢材，加工制造。

第二节 设备流程
一、单效浓缩设备流程
由一台浓缩锅与冷凝器、真空装置组成。蒸汽对锅内料液加热，二次蒸汽进入冷凝器冷凝，不凝气体由真空装置抽出。可间歇或连续排料。
二、多效浓缩设备流程
注意浓缩罐数不等于效数。
1、并流法流程 溶液与料液的流向相同，均由第一效到末效。如图为A/A型双效三罐式番茄酱浓缩设备。注意浓缩罐数不等于效数。前效二次蒸汽供下效作热源。二效A、B罐间无压力差，故用浓酱泵输送。
2、逆流法流程 蒸汽与料液进入浓缩器的方向相反。原料由末效进入，依次用泵送入前一效，由一效排出浓缩液。加热蒸汽从一效进入，二次蒸汽顺序进入各效到末效。如图为蒸发量4吨/小时的双效番茄酱浓缩装置。
3、平流法流程 原料由每效加入，浓缩液自每效排出。溶液在每效的浓度相同。加热蒸汽的流向由一效到末效。

第三节 单效浓缩设备

果酱及炼乳生产中，多用单效浓缩设备。
一、 中央循环管式浓缩锅 也称垂直短管式或标准式蒸发器。
1、中央循环管式浓缩锅的结构：主要构造有加热器体和蒸发室两部分。
这种浓缩锅，结构简单，操作方便，锅内液面容易控制，但清洗较困难，料液粘度大时，循环较差。
2、工作原理：真空浓缩时，溶液在管内流动，而加热蒸汽在管束之间流动。由于中央循环管的截面积远远大于各加热管束的截面积，故料液在中央循环管的受热升温变化较各加热管束的受热升温变化低，因此在两管中的料液存在着重度差，产生中央管的料液重而下降，各沸腾加热管的料液轻而上升的自然循环。
由于溶液在加热器体内加热后，溶液在中央循环管和沸腾加热管内循环，同时有一部分水汽化后形成二次蒸汽从料液中流出，它夹带着一部分料液向上运动，其中料液小颗粒在上升中互相撞击合成大颗粒下降落回料液，剩余部分小颗粒被捕集器装置截获。
二、盘管式浓缩锅
盘管式浓缩设备的优缺点： (l)结构简单，制造方便，操作稳定，易于控制。 (2)传热系数较高，蒸发速度快，一般蒸发量为1200L/h的浓缩设备，其实际蒸发量可达1500L/h。 (3)可根据牛乳的数量或锅内浓缩乳液位的高低，任意开启多排盘管中的某几排的加热蒸汽，并调整蒸汽压力的高低，以满足生产或操作的需要。 (4)浓缩乳在锅内混合均匀，不致于产生奶垢，故特别适用于粘稠性物料的浓缩。 (5)该设备是间歇出料，浓缩乳的受热时间较长，在一定程度上对产品质量有所影响。 (6)设备体积较大，清洗比较困难，尤其是结焦后清洗更为麻烦。
结构：由加热盘管、蒸发室、冷凝器、真空装置、分离器、仪表阀门等构成。 每层盘管有单独的进汽阀与疏水器。 盘管进出口排列有两种，盘管截面过去多用圆形，由于影响自然对流，故目前多用扁平椭圆形截面，自然对流阻力较小，且便于清洗。
工作原理：牛乳自切线进料管沿切线方向进入锅内。加热蒸汽在盘管内对管外的牛乳进行加热，牛乳受热后体积膨胀，密度减小，因浮力的关系迫使牛乳上升，当到达液面时即气化，使其浓度提高，密度增大。但浓缩盘管中心处的牛乳，相对来说距加热管较远，与同一液位的牛乳相比其密度较大，呈下降趋势，故受热蒸发的那部分牛乳不但密度大，而且液位又高，必向盘管中心处下落，从而形成了牛乳自锅壁及盘管处上升，又沿盘管中心向下的反复循环状态。
蒸发产生的二次蒸汽，从浓缩锅上部中央，以切线方向进入雾沫分离器，产生旋涡，由于离心力的作用，牛乳微粒撞击在分离器的壁上积聚在一起流回锅中，牛乳微粒与蒸汽分离，除去了牛乳微粒的蒸汽则盘旋上升，经立管辗转向T，进入冷凝器，经冷凝器冷凝成水而排除。 当浓缩锅内的物料浓度经检测达到要求时，即可停止加热，打开锅底出料阀出料。该设备是连续进料、间歇出料的。
操作步骤：1、开启真空。2、真空吸料到规定容量；3、自下而上逐个打开各层盘管的蒸汽阀；4、加热时如果发现有盘管露出，则关闭该层盘管的蒸汽阀；5、取样检测合格后，破坏真空，底部出料。
三、夹套带搅拌式浓缩锅 主要用于果酱的浓缩。
结构：浓缩锅由上锅体和下锅体组成。下锅体外壁有一夹套，在夹套间通入加热蒸汽，对锅内果酱进行浓缩，同时通过横卧在下锅体的搅拌器不断进行搅拌，以强化流动，不断更新加热面处的料液，从而提高浓缩效果和保证产品质量。搅拌器上有四个桨叶，桨叶与加热面的距离为5～10mm，转速为10～20r/min。
在上锅体上有人孔、视镜、照明、仪表及汽液分离器等装置，产生的二次蒸汽由水力喷射器进行抽出，以保证浓缩锅内达到预定的真空度。
工作原理：操作开始时，先通入加热蒸汽于锅内赶出空气，再开动K型离心泵或多级离心水泵，使水力喷射器工作，造成锅内真空，当稀果酱被吸入锅内，达到容量要求后，即开启蒸汽阀门和搅拌器，经取样检验，达到所需的浓度时，解除真空即可出料。
该设备主要优点是结构简单，操作控制容易。缺点是加热面积小，生产能力低，不能连续生产。

第四节 升、降膜浓缩设备
一、升膜式浓缩设备 属外加热式循环类型薄膜浓缩设备。
１、结构：该设备主要由加热器、分离器、雾沫捕集器、水力喷射器、循环管等部分组成。加热器为一垂直竖立的长形容器，内有许多垂直长管。对于加热管子的直径和长度的选择要适当，管径不宜过大，一般在25～80mm之间，管长L与管径d之比一般为100～150。这样才能使加热面供应足够成膜 的气速。事实上，由于蒸发流量和流速是沿加热管上升而增加，故爬膜工作状况也是逐步形成的。因此，管径越大，则管子需要越长。但长管加热器的结构较复杂，壳体应考虑热胀冷缩的应力对结构的影响，需采用浮头管板，或在加热器壳体加膨胀圈。故加热管的长径比应有所控制。
２、单效升膜式的工作原理：牛乳自加热器的底部进入加热管，其在加热管内的液位仅占全部管长的1/5～l/4，加热蒸汽在管外对牛乳进行加热沸腾，并迅速气化，产生大量二次蒸汽，在管内高速上升，将牛乳挤向管壁。二次蒸汽的数量沿加热管长度方向由下而上逐渐增多，从而使牛乳不断地形成薄膜。在二次蒸汽的诱导及分离器高真空的吸力下，被浓缩的牛乳及二次蒸汽以较高的速度沿切线方向进入分离器。
在分离器离心力作用下，牛乳沿其周壁高速旋转，并均匀地分布于周壁及锥底上，使牛乳表面积增加，加速了水分的进一步汽化；二次蒸汽及其夹带的牛乳液滴，经雾沫分离器进一步分离后，二次蒸汽导入水力喷射器冷凝，分离得到的浓缩乳则由于重力及他差作用，沿循环管下降，回入加热器底部，与新进入的杀菌乳自行混勾后，一并进入加热管内，再度受热蒸发，如此往复。
经数分钟后，牛乳浓度即可达到要求，此时，一部分浓缩乳在循环管处由出料泵连续不断地抽出；另一部分浓缩乳仍回入加热器底部继续与杀菌乳混匀，再度加热蒸发。
出料时，进料量必须与蒸发量及出料量相平衡，正常操作时，由分离器沿循环管下降的浓缩乳，其浓度应始终处于预定的要求下，否则排出的浓缩乳浓度将不符合要求，这主要借调整出料量的大小来加以控制。
３、操作 在结构及工作原理上虽与盘管式有所不同，但操作相似。
当牛乳自加热器底部进入后， 由于真空及牛乳自蒸发(超沸点进料时)的关系，片刻后，牛乳自分离器的切线入口处喷出，一经牛乳喷出后， 即稍开启加热蒸汽，于是循环加剧，并相应减少进乳量，必要时进行压气，待操作正常后，重新调整进乳量及加热蒸汽的压力，—般经5～l0min的浓缩(视不同产品而异)，待浓度达到要求时便可出料，
操作时：（1）要很好地控制进料量，一般经过一次浓缩的蒸发水分量，不能大于进料量的80% 。如果进料量过多，加热蒸汽不足，则管的下部积液过多，会形成液柱上升而不能形成液膜，失去液膜蒸发的特点，使传热效果大大降低，进料量过少，则会发生管壁结焦现象。（2）牛乳最好预热到接近沸点状态时进入加热器，这样会增加液膜在管内的比例，从而提高沸腾和传热系数。
４、特点 (1)结构简单，制造方便，占地及空间少，设备投资少，经济适用．
(2)生产能力大，传热系数高，传热系数K可达到1745W/(m2.K)。
(3)热能利用率较盘管式浓缩设备高，而蒸汽消耗量较低。
(4)连续出料，缩短了受热时间，利于提高产品质量，可连续生产。
(5)设备内基本上无料位，由物料静压强引起的浓缩乳的沸点升高几乎为零，从而提高了热媒与牛乳间的温度差，增加了传热量，加快了蒸发速率。
(6)生产时应尽量避免中途停车，否则易使加热管内表面结垢，甚至结焦。
(7)由于料液在管内速度较高，故特别适用于牛乳等易起泡沫的物料，同时还能防止结垢的形成及粘性物料的沉淀。
(8)检修方便，但管子较长，清洗不便，不适于粘稠性或高浓度物料的浓缩．
二、降膜式浓缩设备
与升膜式一样，属自然循环的液膜浓缩设备，多用于果汁与乳制品的生产。
（一）该设备的结构与升膜式浓缩设备相似。主要区别：
1、进料和膜流动方向。降膜式是料液从加热器顶部加入，经分配器导流管分配进入加热管，沿管壁成膜状向下流故称降膜式。而升膜式下方进料，液膜自下而上上升。
2、成膜方法。降膜式为了使料液能均匀分布于各管道，沿管内壁流下，在管的顶部或管内安装有降膜分配器，其结构型式有多种。升膜式则靠高速上升的气流带动形成液膜。
3、设备布置不同。如分离器降膜式在下部，而升膜式在侧上方。
（二）单效降膜式浓缩设备的工作原理：牛乳自加热器的顶部进入，在降膜分配器作用下，均匀进入加热管中，液膜受生成的二次蒸汽的快速流动的诱导及本身重力的作用下，沿管内壁成液膜状向下流动，由于向下加速，克服加速压头比升膜式小，沸点升高也小，加热蒸汽与料液温差大，所以传热效果较好。已浓缩的牛乳沉降于器身底部，其中一部分由出料泵抽出：另一部分由泵送至器身顶部重新加热蒸发，随二次蒸汽一起进入分离器的那部分物料经分离后，仍由泵送回至器身顶部，重新蒸发。一部分二次蒸汽经热泵压缩、升温后作为热源，其余部分则导入置于设备器身周围的冷凝器。
（三）降膜分布器
(1)导流管为一有螺旋形沟槽的圆柱体，(2)为导流管下部是圆锥体，此圆锥体底部内凹。(3) 齿缝分布器。(4)分配板，为一个多孔板，孔的位置，正好交错于加热器列管之间。 (5)切线进料旋流器 旋流器插放在各加热管口上方，液体以切线方向进入形成旋流，但要注意各切线进口的均匀分布，否则会互相影响造成进料不均匀。
降膜分配器对提高其传热效果有很大作用，但也增加了清洗管子的困难。
（四）操作 其操作方法基本上与单效升膜式浓缩设备相似，具体操作程序如下：
(1)开启真空泵及冷凝水排出泵，并输入冷却水。 (2)开启进料泵，使牛乳自加热器顶部加入，当分离器切线口有料喷出时， 即可开启加热蒸汽，必要时还需进行压气。 (3)蒸发一开始或正常操作后，开启热压泵，待浓度达到要求后， 即可出料。 (4)调整出料量，务使达到平衡，并调整生蒸汽的流量、冷却水的流量及温度，使各参数均达到工艺要求。
（五）特点
(1)系为单程式浓缩设备，虽有物循环但物料的受热时间仅2min左右，故适合于热敏性物料的浓缩。 (2)牛乳在加热管表面形成膜状，传热系数高，并可避免泡沫的形成。 (3)采用热泵，热能经济，冷却水消耗量减少，但生蒸汽的稳定压力需要较高。 (4)每根加热管上端进口处，虽安有分配器， 以期获得厚度一致的薄膜，但由于牛乳液位的变化，影响薄膜的形成及厚度的变化，甚至会使加热管内表面暴露而结焦。 (5)利用二次蒸汽作为热源，由于其挟带微量的牛乳液滴，加热管外表面易生成污垢，影响传热。 (6)加热管长度较长，若结焦后清洗极为困难；它还不大适宜于高浓度或粘稠性物料的浓缩。 （7）生产过程中，不能随意中断生产，否则易结焦或结垢。
（六）双效降膜式浓缩设备 见图。
第五节 其它浓缩设备
除了前述浓缩设备外，还有刮板式、离心式、片式等三种浓缩设备。
一、刮板式浓缩设备
用于处理量不大的高粘度物料，浓缩液粘度可达20000CP，如各种果汁、酵母、浆状制品等。有卧式、立式两种，常用立式。
（一）立式刮板浓缩器的结构和原理
1、结构：由转轴、料液分配盘、刮板、轴承、轴封、蒸发室、夹套加热室等组成。
2、原理： 料液从上部的进料管，以稳定流量进入，先经由转轴3带劲旋转的分配盘4，在离心作用下，被抛向夹套加热室6的内壁，这时料液受重力作用，沿着器壁向下流动，在此同时，装在转轴上的刮板5把料液刮成薄膜，这样料液受加热面的加热而蒸发。由于料液在重力及离心力的作用，不断更新液膜，最后流集于底部。在浓缩过程所产生的二次蒸汽，可与浓缩液并流方向进入汽液分离器，分离排除，或者以逆流方向上升到浓缩器顶部，经旋转的带孔叶板3，把夹带的液沫分离，从顶部排出，进入冷凝器。
料液在加热区域停留时间，随浓缩器的高度(长度)和刮板的导向角、转速等因素而变化，一般在2～45 S左右。
它的动力消耗较大，一般在1.5～3kw/m2，随料液粘度增大而增加。由于加热室直径较小，清洗不太方便。
（二）卧式刮板浓缩器的结构
结构：组成与立式类似，结构配置不同，1--电机 2--转轴 3--离心盘 4--刮板 5--加热夹套。
原理：物料液进入浓缩器，被旋转的刮板刮成薄膜，同时被加热器夹套内的蒸汽加热蒸发，产生的二次蒸汽与料液一起运动到离心分离盘，料液与分离盘撞击失去速度从浓缩液出口排出，而二次蒸汽被真空装置吸入捕集器分离液沫后到冷凝器冷凝。
二、离心薄膜浓缩设备
用途：适合热敏性料液的高倍浓缩，可达50～600Bx，占地少，处理量不大。
结构： 离心式薄膜浓缩器的构造与碟式分离机相似，右图是Lz—2.6型离心薄膜蒸发器的主机结构图。上部是离心式薄膜蒸发器，底部的电动机6通过安全式液力联轴节、三角皮带7及传动装置，使空心轴上的离心盘旋转。此外还有电控制仪表箱，安全阀、操作台、水力喷射器的真空系统等构成整套装置。
离心盘为具有夹套结构形式梯形的碟，离心盘之间有一定间隙，形成加热蒸发空间。
工作原理： 经巴氏杀菌及冷却至45℃ 的料液，从上部中间的分配管2上的喷嘴3喷入各离心盘之间的间隙，在离心力作用下，均匀分布成薄膜状，而且迅向盘的周边运动，进行加热蒸发，浓缩液汇集于周边液槽内，由上部的吸料管1通过真空吸出，经冷却器在真空条件下冷却成20℃ 。从料液中蒸发出来的二次蒸汽经离心盘中央孔汇集上升，进入真空管道，由水力喷射器冷凝排出。加热蒸汽与二次蒸汽由间隔盘5隔开。料液的蒸发温度由蒸发室的真空度来控制，浓缩液的浓度，用调节供料泵的流量来控制。
特点：传热效率很高，蒸发强度大，受热时间很短(约l～2s)，浓缩比高，浓缩液质量好，设备体积小等优点。特别适合果汁和其它热敏性液体食品进行浓缩。但离心盘间的距离小，对粘度大、易结晶、易结垢的物料不大适用，此外设备结构比较复杂， 造价较高，传动系统的密封易泄漏，影响高真空度等缺陷。
三、片式浓缩设备
用途：牛奶、果汁、糖液、豆奶、蛋液等产品的浓缩。
片式浓缩装置:属于液膜式浓缩设备的一种，它由片式加热器与蒸发分离器两个基本部分组成。加热器的加热片用l～1.5mm厚的不锈钢板冲压而成，片与片由两端压板和上下拉杆压紧，片的四周用橡胶垫圈密封。在加热片之间为蒸汽与料液的通道，一般由四片传热片组成一组。它由板式加热器、气液分离器、捕集器、蒸汽喷射压缩器与输料泵等组成。
流程： .为加热片间蒸汽与物料之流程示意图。
工作时，料液由泵强制通入加热器内，从片l与片2之间上升，然后从片3与4之间下降。加热蒸汽则通入2、3之间和l、4之间，通过片壁对料液加热，然后冷凝排除。料液被加热后，部分水分蒸发为二次蒸汽与浓缩液一起进入底部通道，引入分离室分离，料液经蒸发后进入分离器的部分二次蒸汽由上部排出，导入冷凝器；一部分二次蒸汽通过蒸汽喷射压缩器升温，作为加热蒸汽流入板式换热器内。分离器外侧设有不凝结气体排出管，分离出来的浓缩制品从下部卸出。
优点：是料液经过传热面的时间很短，仅2s；流液分布均匀，不易结垢；传热效率高，约为多管式蒸发器的3～5倍；料液强制循环，几乎不结焦，能够在高浓度条件下长时间运转，可处理高粘度的料液；结构紧凑，节省加热蒸汽耗量，拆卸清洗方便。

第六节 真空浓缩附属装置
一、捕集器
安装和作用：一般在浓缩装置的顶部或侧面。主要作用是防止蒸发过程中形成之细微液滴，被二次蒸汽夹带逸出。对汽液进行分离，可减少料液的损失，同时防止污染管道其它浓缩器的加热面。
要求捕集器有良好的分离效果，又尽量减少阻力，保证液体继续地流回蒸发室内同时应易于拆洗，没有死角，结构简单，尺寸小，金属消耗少等。
捕集器的类型甚多，但可归纳为惯性型、离心型及表面型三大类。如图所示。
(一)惯性型捕集器 如图（1）(2)是在二次蒸汽流经的通道上，设置若干挡板，使带有液滴的二次蒸汽，多次突然改变方向 同时与挡板碰撞。由于液滴惯性较大，突然改变流向时，便从气流中甩出去，从而与气体分离。为了提高其分离效果，一般容器的直径比二次蒸汽入口直径大2.5～3倍，正常操作时效果尚好，但阻力损失较大。
(二)离心式 如图（3）所示，形状与旋风分离器相似，带有液滴的二次蒸汽沿分离器的壳壁成切线方向导入，使气流产生回转运动，液滴在离心力作用下被甩到分离器的外壁，并沿壁流下回蒸发室内，二次蒸汽由顶部出口排出。
它与惯性型的相似，只有在蒸汽速度很大(一般12～30m/s；在真空状态时，可达60～70 m/s)时；操作性能才较好。因此阻力损失也较大(一般为5333～13332Pa)。
(三)表面型捕集器 如图(4)(5)所示，二次蒸汽通过多层金属网或者磁圈等所构成的捕集器，液滴被粘附在其表面；而二次蒸汽流过。它的特点是气流速度较小，阻力损失小，一般只有几个毫米汞柱。但由于填料及金属网不易清洗，故在食品工业中应用较少。
二、冷凝器
冷凝器作用：冷凝器作用：一、是将真空浓缩时产生的体积庞大的二次蒸汽，经冷却水的作用冷凝成液体，使浓缩操作顺利进行；二、是分离二次蒸汽及冷却水中的不凝结气体(如二氧化碳、空气等)，便于抽真空装置抽出以减轻真空系统的容积负荷，保证达如图到所需的真空度。
冷凝器类型：有大气式（包括高位式和低位式）、表面式、喷射式等。
（一）大气式冷凝器
１、高位大气式冷凝器 该冷凝器主要由混合室、气液分离器、气压腿等部件组成。
工作时，冷却水自器身顶部进入，经交错分布并具小孔的淋水板均匀地分散而淋下，二次蒸汽则由底部侧面进入由下往上流动，与冷却水充分接触而被冷凝。冷却水及冷凝液借液位差由气压腿自行排出，不凝气体从气液分离器顶部由真空泵抽走，其中的水分被分离后由回流管导入气压腿排出。气压腿的安装高度，应足以克服一个大气压水柱的高度，一般安装高度为11m左右，多架于室外。
2、低位大气式冷凝器
低位冷凝器将大气式冷凝器的气压腿由贮液槽和抽水泵代替。可降低低位冷凝器的高度，其冷凝水的排出，要依靠抽水泵来完成，抽吸压头相当于气压腿降低的高度。有时，在其顶端还接连有真空泵或蒸汽喷射泵。低位冷凝器由于降低了安装高度，可安装在室内。它要求配置的抽水泵具备较高的允许真空压头，管路应严密，以免发生冷却水倒吸入浓缩设备。但由于多配置了一套抽水泵，投资费用会有所增加。
（二）表面式。
类型于管壳式换热器。它是在一个圆筒形壳内，装有很多平行管子所组成的管束，管束固定在两端花板上，固定办法有胀管法或焊接法；按其安放形式，可分为立式和卧式两种，而以立式为多。
它是通过管壁间接传热，二次蒸汽在管内流动，冷却水在壳管夹层内流动，呈逆流。两流体的温差较大，一般二次蒸汽温度与冷却水终温相差10～12℃。除非冷却水有回收价值，否则其使用是不经济的。如单效降膜式浓缩设备上就采用这种冷凝器。
（三）喷射式冷凝器：
主要由水力喷射器和离心水泵组成，兼有冷凝和抽真空两种作用。
水力喷射器的优缺点：（1）结构简单，易于制造，体积小，重量轻，操作简单方便，运行可靠，维修简单。（2）功率消耗小。（3）兼有冷凝与抽真空的双重作用，不必再配置真空装置。（4）且安装高度较低，与浓缩锅的二次蒸汽出口水平方向直接连接即可。（5）适合抽吸腐蚀性气体。（6）它不能获得较高的真空度，其真空度会随水温的高低而变化，冷却水的消耗量较大。（7）要求冷却水的清洁度较高，由于喷嘴的直径较小，易被杂质所堵塞。
由于水力喷射器的种种优点，在各浓缩设备上得到广泛应用。
水力喷射器的结构：由喷嘴、吸气室。混合室、扩散室等部分组成。 喷嘴排列是否恰当，对抽气效果有很大影响，一般以一定倾斜角度，按同心圆排列，一般为1～3圈，喷嘴直径以16～20mm为宜。喷嘴喉部直径大小与要求的真空度有关，其喉部截面积之比在3～4之间，喉管长度为50～100mm。为防止高速水流的冲击作用，在吸气室内安有导向板，可对水流起缓冲和分配作用。
工作原理：类似与喷射式碳酸化器的原理，借助离心水泵的动力将水压入喷嘴。由于喷嘴断面积小，水流以高速(15～30m/s)射入混合室及扩散室，然后进入排水管中。这样在喷嘴出口处，形成低压区域，因此不断将二次蒸汽吸入。由于二次蒸汽与冷水间有温差，二次蒸汽凝结成水，同时夹带着不凝结气体，随冷却水一起排出。这样既达到冷凝，又起到抽真空作用。
三、真空装置
（一）真空装置的作用：它是保证整个浓缩装置处于真空状态，并且降低浓缩锅内压力，从而使料液在低温下沸腾，有利于提高食品的质量。它的主要作用是抽取不凝结气体。
浓缩装置中不凝结气体主要来自： (1)溶解在冷却水中的空气； (2)料液受热后分解出来的气体； (3)设备泄漏进来之空气。 根据经验，不凝结气体量为二次蒸汽量及冷却水量的0.0025% (重量比)和泄漏空气量按1% 之二次蒸汽量之和。
(二)常用的真空装置
目前主要有机械泵及喷射式泵两类。机械泵包括干式或湿式真空泵、水环式真空泵；喷射泵包括水力喷射器、蒸汽喷射泵等。
1、水环式真空泵 请参阅第一章真空吸料装置部分。
2、往复式真空泵 与干式逆流冷凝器配套使用。只是把冷凝器中不凝气体抽出，效果比湿式真空泵好，但占地多，维护费用高。
往复式真空泵结构： 该设备主要由机身、气缸。活塞、曲柄、连杆滑块，进排气阀门等部分组成。它一般与干式逆流式冷凝器配套使用，油出浓缩过程中的不凝结气体，使浓缩设备保持—定的真空度。
工作时，它在电动机的驱动下通过曲轴连杆作用，使气缸内活塞作往复运动，活塞一端由真空系统吸入气体，另—端将吸入气缸内的气体，通过气阀箱，再由排气管排于大气中。在整个进气与排气循环过程中，活塞起驱动作用，进、排气阀片起逆止作用。这样，当活塞不断作往复运动时，真空系统中的气体就不断被抽除，从而达到所需真空度。
干式真空泵的效果较湿式好，使用较广，但占地面积大，维护费用多。
（三）蒸汽喷射泵：
构造：与水力喷射泵类似，区别是以高压蒸汽为动力源。由喷嘴、混合器室、扩散室等组成。喷嘴为不锈钢。各级喷射泵多与混合式冷凝器相连，冷却水通入冷凝器喷洒成柱状水幕，冷凝水蒸汽。
带有冷凝器的喷射泵高度，根据冷凝器内真空度的高低而定。通常规定从地面到冷凝器出水口法兰高度大于l0米，否则因冷凝器内处于真空状态，而外界为l绝对大气压，这样，冷却水不能自然排除，导致真空度破坏或发生其它事故。如果降低其高度，可选用适当型式的泵抽取冷却水，这样高度可以降低，但必须保证有相应真空度，水泵运行正常抽水稳定。
原理：工作蒸汽通过喷嘴后，势能转化成动能，以超音速喷入混合室。此时混合室内的喷嘴出口处压强较低，将被抽气体吸入混合室，被抽气体和高速汽流混合，并从汽流中获得部分动能。混合后的气流进入扩压器，动能再转化成势能。即流动速度沿轴线流向逐渐降低，而温度与压强沿轴线流向逐渐升高，直至升高到排至大气或排至下一级泵所需的压强由于被抽真空室压强比混合室压强稍高，从而使真空室内处在一定真空度下的被抽介质，连续的被排送至大气或下一级泵。
为了得到更高的真空度，可采用多级串联组合的蒸汽喷射泵，为提高效率，减少蒸汽耗量，在各级泵之间配置冷凝器(一般为混合式冷凝器) 以减少后一级泵的负荷。一般单级蒸汽喷射泵达到最高真空度650～720毫米汞柱。双级达到73～750毫米汞柱，最好在两级之间设置中间冷凝器。三级蒸汽喷射泵装置可达到755～758毫米汞柱。
操作注意事项：
（1） 先打开中间冷凝器的冷却水阀门。
（2） 启动最后级蒸汽喷射泵(即吸入真空度最低的泵) 然后往前逐级启动。停车时先关闭第一级，然后往后逐级关闭。
（3） 停车时先破坏浓缩罐内之真空，然后慢慢关闭各级蒸汽喷射泵，以免冷水倒流罐内。
（4）操作时，注意冷凝器内冷却水的排出速度，适当加减水量。
3、真空稳定器
结构为一个真空容器。
主要作用是使真空度稳定，并分离杂液，防止污染真空泵。
83