专利名称：单效二次蒸发降膜蒸发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及真空蒸发浓缩设备，特别是用于鲜奶、豆浆、乳品行业及医药行业等热敏性物料真空低温蒸发浓缩的单效二次蒸发降膜蒸发器。
目前国内广泛使用的乳品设备，除日处理二十吨以上鲜奶的乳品厂采用双效降膜蒸发器外，其余占全国乳品厂总数85％以上的乳品厂是日处理鲜奶十吨左右的工厂，这些厂家都采用现有的单效真空浓缩设备。如上海前卫机械厂生产的盘管真空蒸发器(或称浓缩锅)和外循环列管式真空蒸发器等。前一种通常是由盘管加热锅体(即加热器)、分离器、水力喷射器、进出料奶泵、水箱、五段水泵组成；后一种通常是由列管加热器体(即加热器)、分离器、回流管、水力喷射器、冷却水箱、五段水泵等组成。上述两种设备主要存在以下不足1、能源耗量大；2、物料受热时间长，酪蛋白质变性大，溶解度下降，成品奶粉冲调性不好；3、间歇式批量生产，不易进行自动控制；4、加热器和分离器清洗困难；5、设备噪音大及其它不足等。
产生上述不足的原因主要是1盘管真空蒸发器或外循环列管式真空蒸发器，蒸发时产生的二次蒸汽不能再利用，被水力喷射器抽走，遇冷却水冷凝后随其一起排掉，蒸发一公斤奶粉中水份耗蒸汽1.2～1.3公斤，同时冷却水的耗量相当大。2、盘管真空蒸发器为间歇式生产，即一锅一锅的生产，而且物料在锅(加热器)内停留受热时间在二个多小时，而后一种蒸发器虽能保证部分连续出料，但物料在加热器内循环和停留的时间也比降膜蒸发时的受热时间多十几倍，因为奶粉的溶解度指数是和温度、受热时间成反比的，所以加工出来的奶粉冲调性大大降低，各种营养成份指标下降较大。3、现有这两种设备的结构设计较为落后，如清洗方面，时间长、劳动强度大，稍有疏忽，就会影响产品质量，另外前一种设备的间歇式生产也容易使物料受到污染，不易进行自动化控制。4、现有单效蒸发器抽真空手段大都采用水力喷射器，为其配套的五段水泵，噪音很大，蒸发能力在700公斤／小时的设备，每小时的耗水量也在三十二吨以上。而且其真空调节很困难，有时易发生砂子堵喷嘴或喷嘴磨损等现象，影响抽真空的性能。
本实用新型针对现有技术存在的不足进行了改进，提供一种节省能源、浓缩工艺性好、设备结构合理、传热效率高、操作方便、占地面积小、噪音小的单效二次蒸发降膜蒸发器。
本实用新型是通过下列方式予以实现的；一种单效二次蒸发降膜蒸发器，包括加热器、分离器、物料泵、物料管等，本实用新型的特征是与分离器成一体并位于其上部有一个冷凝器、与其配套使用有水环真空泵；加热器与冷凝器之间设置有热压泵；这种结构取消了现有单效降膜蒸发设备的水力喷射器、五段泵、冷却水箱等，它不仅解决了由五段泵产生的噪音问题，还减少了占地面积，同时，因有近一半的二次蒸汽由热压泵抽出再被利用，所以可比现有设备节省冷却水量近45％，另外，冷凝器的管内冷却水不像水力喷射器所使用的水，它不与二次蒸汽直接接触，只是间接传热，这样水质无污染，可全部回收利用，如可用于生活或工业用水，每小时可节省冷却水三十多吨，按每天工作十三小时，其节水是相当可观的。还有就是水环真空泵上装有旁通阀，其调节设备内的真空度十分方便，这对稳定蒸发温度，提高产品质量有了必要的保证；加热器为立式裙座列管式，上锥形封头上有两个进料接管，加热器内设有隔板，其同时将两个进料接管和均液盘及分配盘隔开，使加热器形成一次加热蒸发和二次加热蒸发两个部分，这样可以满足降膜蒸发器单管润边率的要求，提高了传热效率，同时，这种结构适合高粘稠物料的真空浓缩，而且出料的干物质可达55～60％，对喷雾成大颗粒奶粉十分有利，另外，采用这种结构可连续出料，受热时间大大缩短，因此物料在设备内停留时间不超过两分钟，这将大大提高奶粉的冲调性，位于均液盘上在隔板的两侧各有一个通过支柱固定在均液盘上的均液碗，均液碗上均液孔的中心与其上进料管的中心重合，均液板及分配盘通过阶梯支柱固连在上管板上，分配盘上设置有导汽孔和分配孔，导汽孔与其下面的加热管同心并一一对应，在加热器加热管的下半部设有若干个折流板，加热器下锥形封头由隔板分为两个部分，每部分各有一个排料接管。在接近加热器的上管板处设有进汽接管，其与热压泵排出口连接，同时接近上、下管板处分别设有不凝气体接管，其与不凝气总管连通，不凝气总管接冷凝器，在下管板处还设有冷凝液接管，其与冷凝器的排液管连通，并经冷凝液泵抽走，在冷凝液接管高120毫米处各设有一个视镜，便于观察加热器内的液位，在加热器底收集室中间位置设有快开人孔门，便于检查其内是否清洗干净及进行人工辅助清洗下管板外表面。在距下管板250毫米处的中心位置有一个原地清洗喷嘴，在接近下管板180毫米处还设有一个视镜，总之，上述这种立式裙座列管结构，稳定性好，不至因操作台的复位而影响加热管的垂直度及加热器四周液膜的均匀，同时又可以去提设备的支撑台，加热器壳体外有外包皮，内装50毫米岩棉的绝热层，减少了设备的热辐射。由于冷凝器为盘管式并与分离器制成一体，使设备结构紧凑，上封带采用螺纹连接，便于检查清理盘管，上封头开孔并与热压泵连接，可以使大部分二次蒸汽直接进入热压泵利用率高，效果好。
所说的分离器进气管与分离器壳体采用螺旋线形连接方式，分离器壳体内上部设有球形清洗喷头、中部设有人孔门、下部设有直读温度计和视镜，底部设有排料接头，分离器的上封头同时是冷凝器的底座，其上连接有导管，导管外罩有隔筒，在隔筒与冷凝器壳体之间充满不凝气和剩余的二次蒸汽并设置有冷却水盘管，冷凝器壳体的上封头与导管相通处设有接管，与冷凝器壳体相通的上封头设有抽真空接管，由于分离器进气导管与分离器壳体采用螺旋线形连接方式，因此进料时汽、液分离效果好，又能减少液料飞溅，上述这种分离器结构取消了原有设备内的捕沫器，解决了原来分离器清洗不方便的问题。分离器内上半部设置的球形清洗喷头及在中部设置的快开人孔门，便于进行检查和辅助清洗分离器内各部分，而在距分离器下部设置的直读温度计和视镜，可供操作人员观察分离器内的液位及温度，在视镜的上面设有进料接管，出料口有斜切角，液料贴分离器四壁流下不至飞溅。在分离器底部所设置的排料接管，可由奶泵将料液泵出，并送到加热器顶部的第一次加热蒸发部分的进料接管，分离器也是落地式结构，这样整个设备连接后更为稳定。
所说的热压泵喷嘴为长喉管结构，其内增加一级缩圆锥台，圆柱形上、下底与圆柱面采用圆弧过渡连接，热压泵的作用是将分离器内的二次蒸汽的50％吸进热压泵内，然后送进加热器壳体内，从而节省了一次蒸汽的耗量，这样可以节省大量的能源，采用这种热压泵的结构，可以降低噪音，增大抽汽系数，根据设备的生产能力，可采用单喷嘴，即将它焊接在由不锈钢制成高压室的排放端，并将它们安装在热压泵的壳体内，其进入壳体内喉管的端口处，这样汽体进入热压泵后可以不改变方向直接进入喉管，减小了阻力，提高了抽汽性能，同时，对传统的不锈钢焊接的热压泵壳体改为耐蚀铸铁材料，即经铸造后再加工，这样可以减少噪音，使用效果好。
该设备的工作过程是如
图1所示，首先杀菌奶进入保温进料罐5内，由物料泵6将奶送进分离器2内，工作正常后，可停止物料泵6打开阀V3，关闭阀V2、V4靠真空吸料，观察视镜63、调节阀V6可以控制分离器2内液位，分离器2内物料经购料泵7抽出，经物料管线88将奶送到第一加热蒸发部份的进料管接头19及物料均液碗20均液盘21将奶按相应位置落到分配盘12上，经分配盘12上的孔，使物料非常均匀的落到加热器上管极24的指定位置上，因分配盘12上有导汽孔，使超沸点进料产生的小量二次蒸汽在加热管29中心往下流，不影响液膜，液膜在下降过程中加热蒸发，落到加热器底部收集室43，产生的二次蒸汽总是不断的通过分离器2及导管56分别进入热压泵4和冷凝器3。第一次浓缩的物料通过出料管37，经泵9及物料管线89送到加热器顶部第二加热蒸发部份进料管接头16，与第一次加热原理一样，经浓缩的物料落入收集室底部的浓奶部位。通过出料管39经奶泵10及浓奶管线90，将浓奶送到干燥段的浓奶缸。设备清洗时和刚开始投料可旋转阀V16，将奶流到进料罐。管线94和93是不凝气体管线，汇总到不凝气体总管95后，进入冷凝器3，冷凝器3内的不凝气体，由于管线96与水环真空泵11连通，将其连续抽出后排空。通过打开，调节该管线上旁通阀V12及冷却水阀V13、V14能很方便的调节设备内的真空度，及蒸发温度。管线84，85为冷却水管线，管线92为冷凝水管线。通过冷凝水泵8将冷凝液排出。当进料罐5奶供不上时，可以打开阀V，使冷凝水进入进料罐5内，平时关闭阀V17，打开V18将冷凝液送走。
设备清洗时打开阀V2、V3、V4、V5，这样就可以使分离器2内的喷头71和加热器1底清洗喷头33工作。并打开阀V7、V8、V9，使设备清洗液流量增大，减少清洗时间。设备清洗采用化学清洗液，2％NaCH和1％HNO顺序是清水→2％NaOH→清水→1％HNO→清水。
本实用新型和现有技术相比，具有节省能源、浓缩工艺性好、设备结构合理、传热效率高、操作方便、占地面积小、噪音小等特点。
图1是本实用新型工作流程示意图。
图2是本实用新型正面视图。
图3是本实用新型的加热器正面剖视图。
图4是本实用新型的分离器和冷凝器的结构关系示意图。
图5是本实用新型的热压泵的结构关系示意图。
图中1加热器、2分离器、3冷凝器、4热压泵、5进料罐、6物料泵、7物料泵、8冷凝液泵、9物料泵、10物料泵、11水环真空泵、12分配盘、13隔板、14上锥形封头、15均液碗、16进料接管、17隔板、18隔板、19进料接管、20均液碗、21均液盘、22视镜、23支柱、24上管板、25外圈、26盖板、27岩棉、28进气接管、29加热管、30不凝汽体接管、31下管板、32冷凝液接管、33清洗喷嘴、34导管、35隔板、36下锥形封头、37排料接管、38座圈、39排料接管、40外包皮、41裙座、42人孔门、43收集室、44视镜、45视镜、46隔板、47加强圈、48外圈、49缺圆折流板、50加热器壳体、51不凝汽体接管、52上封头、53抽真空接管、54隔筒、55接管、56导管、57盘管、58冷却水接管、59视镜、60进料接管、61人孔门、62直读温度计、63视镜、64排料接管、65座圈、66支柱、67法兰、68导管、69分离器壳体、70座板、71球形清洗喷头、72排液管、73分离器封头(同时作为不凝器底)、74不凝汽隔体、75冷却水接管、76进汽管、77法兰、78密封垫、79座圈、80二次蒸汽进汽口、81高压室、82喷嘴、83壳体、84冷却水管、85冷却水管、86不凝汽体进口、87物料管、88物料管、89物料管、90物料管、91清洗管、92冷凝液管、93不凝汽体管、94不凝汽体管、95不凝汽总管、96抽真空管、另外V1～V20为本设备的各种阀门。
本实用新型的最佳实施例，如
图1－5所示。一种单效二次蒸发降膜蒸发器，包括加热器1、分离器2、物料泵6、物料管(87、88、89、90)等，本实用新型的特征是与分离器2成一体并位于其上部有一个冷凝器3、与其配套使用有水环真空泵11；加热器1与冷凝器3之间设置有热压泵4；这种结构取消了现有单效降膜蒸发设备的水力喷射器、五段泵、冷却水箱等，它不仅解决了由五段泵产生的噪音问题，还减少了占地面积，同时，因有近一半的二次蒸汽由热压泵4抽出再被利用，所以可比现有设备节省冷却水量近45％，另外，冷凝器3的管内冷却水不像水力喷射器所使用的水，它不与二次蒸汽直接接触，只是间接传热，这样水质无污染，可全部回收利用，如可用于生活或工业用水，每小时可节省冷却水三十多吨，按每天工作十三小时，其节水是相当可观的。还有就是水环真空泵11上装有旁通阀，其调节设备内的真空度十分方便，这对稳定蒸发温度，提高产品质量有了必要的保证；加热器1为立式裙座列管式，上锥形封头14上有两个进料接管16和19，加热器1内设有隔板13、17和18，其同时将两个进料接管16、19和均液盘21及分配盘12隔开，使加热器1形成一次加热蒸发和二次加热蒸发两个部分，这样可以满足降膜蒸发器单管润边率的要求，提高了传热效率，同时，这种结构适合高粘稠物料的真空浓缩，而且出料的干物质可达55～60％，对喷雾成大颗粒奶粉十分有利，另外，采用这种结构可连续出料，受热时间大大缩短，因此物料在设备内停留时间不超过两分钟，这将大大提高奶粉的冲调性，位于均液盘21上在隔板18的两侧各有一个通过支柱23固定在均液盘21上的均液碗15和20，均液碗15和20上均液孔的中心与其上进料接管16和19的中心重合，均液盘21及分配盘12通过阶梯支柱固连在上管板24上，分配盘12上设置有导汽孔和分配孔，导汽孔与其下面的加热管29同心并一一对应，在加热器1加热管29的下半部设有若干个折流板49，加热器1下锥形封头36由隔板35分为两个部分，每部分各有一个排料接管37和39。在接近加热器1的上管板24处设有进汽接管28，其与热压泵4排出口连接，同时接近上、下管板24和3府处分别设有不凝气体接管30和50，其与不凝汽总管95连通，不凝气总管95接冷凝器3，在下管板31处还设有冷凝液接管32，其与冷凝器3的排液管72连通，并经冷凝液泵8抽走，在冷凝液接管32高120毫米处各设有一个视镜45，便于观察加热器1内的液位，在加热器1底收集室43中间位置设有快开人孔门42，便于检查其内是否清洗干净及进行人工辅助清洗下管板31外表面。在距下管板31的250毫米处的中心位置有一个原地清洗喷嘴33，在接近下管板31的180毫米处还设有一个视镜44，总之，上述这种立式裙座列管结构，稳定性好，不至因操作台的复位而影响加热管29的垂直度及加热管29四周液膜的均匀，同时又可以去掉设备的支撑台，加热器壳体50处有外包皮40，内装50毫米岩棉27的绝热层，减少了设备的热辐射。由于冷凝器3为盘管式并与分离器2制成一体，使设备结构紧凑，上封头52采用螺纹连接，便于检查清理盘管，上封头52开孔并与热压泵4连接，可以使大部分二次蒸汽直接进入热压泵4、其利用率高，效果好。
所说的分离器2进气导管68与分离器壳体69采用螺旋线连接方式，分离器壳体69内上部设有球形清洗喷头71、中部设有人孔门61、下部设有直读温度计62和视镜63，底部设有排料接管64分离器2的上封头即分离器封头73同时是冷凝器的底座，其上连接有导管56，导管56外罩有隔筒54，在隔筒54与冷凝器壳体74之间充满不凝气和剩余的二次蒸汽并设有有冷却水盘管57，冷凝器壳体74的上封头52与导管相通处设有接管，接管与热压泵4连接，与冷凝器壳体74相通的上封头52设有抽真空接管53，由于分离器2进汽导管68与分离器壳体69采用螺旋线形连接方式，因此进料时汽、液分离效果好，又能减少液料飞溅，上述这种分离器2结构取消了原有设备内的捕沫器，解决了原来分离器清洗不方便的问题。分离器内上半部设置的球形清洗喷头71及在中部设置的快开人孔门61，便于进行检查和辅助清洗分离器2内各部分，而在距分离器2下部设置的直读温度计62和视镜63，可供操作人员观察分离器2内的液位及温度，在视镜63的上面设有进料接管60，出料口有斜切角，液料贴分离器2四壁流下不至飞溅。在分离器2底部所设置的排料接管64，可由奶泵将料液泵出，并送到加热器1顶部的第一次加热蒸发部分的进料接管19，分离器2也是落地式结构，这样整个设备连接后更为稳定。
所说的热压泵4喷嘴82为长喉管结构，其内增加一级收缩圆锥台，圆柱形上、下底与圆柱面采用圆弧过渡连接，热压泵4的作用是将分离器2内的二次蒸汽的50％吸进热压泵4内，然后送进加热器壳体50内，从而节省了一次蒸汽的耗量这样可以节省大量的能源，采用这种热压泵4的结构，可以降低噪音，增大抽汽系数，根据设备的生产能力，可采用单喷嘴，即将它焊接在由不锈钢制成高压室81的排放端，并将它的安装在热压泵4的壳体83内，其进入壳体83内喉管的端口处，这样汽体进入热压泵4后可以不改变方向直接进入喉管，减小了阻力，提高了抽汽性能，同时，对传统的不锈钢焊接的热压泵4的壳体83改为耐蚀铸铁材料，即经铸造后再加工，这样可以减少噪音，使用效果更好。
该设备的工作过程是如
图1所示，首先杀菌奶进入保温进料罐5内，由物料6泵将奶送进分离器2内，工作正常后，可停止物料泵6，打开阀V3、关闭阀V2、V4靠真空吸料，观察视镜63，调节阀V6，可以控制分离器2内液位，分离器2内物料经物料泵7抽出，经物料管线88将奶送到第一加热蒸发部份的进料管接头19及物料均液碗20均液盘21，将奶按相应位置落到分配盘12上，经分配盘12上的孔，使物料非常均匀的落到加热器上管极24的指定位置上。因分配盘12上有导汽孔，使超进点进料产生的小量二次蒸汽在加热管29中心往下流，不影响液膜，液膜在下降过程中加热蒸发，落到加热器底部收集室43，产生的二次蒸汽总是不断的通过分离器2及导管56分别进入热压泵4和冷凝器3。第一次浓缩的物料通过出料管37，经泵9及物料管线89送到加热器顶部第二加热蒸发部份进料管接头16，与第一次加热原理一样，经浓缩的物料落入收集室底部的浓奶部位。通过出料管39经奶泵10及浓奶管线90，将浓奶送到干燥段的浓奶罐。设备清洗时和刚开始投料可旋转阀V16，将奶流到进料罐。管线94和93是不凝气体管线，汇点到不凝气体总管95后，进入冷凝器3，冷凝器3内的不凝气体，由于管线96与水环真空泵11连通，将其连续抽出后排空。通过打开，调节该管线上旁通阀V12及冷却水阀V13、V14能很方便的调节设备内的真空度，及蒸发温度，管线84，85为冷却水管线，管线92为冷凝水管线，通过冷凝水泵8将冷凝液排出。当进料罐5奶供不上时，可以打开阀V17，使冷凝水进入进料罐5内，平时关闭阀V17，打开V18将冷凝液送走。
清洗时打开阀V2、V3、V4、V5，这样就可以使分离器2内的喷头71和加热器1底清洗喷头33工作。并打开阀V7、V8、V9，使设备清洗液流量增大，减少清洗时间。设备清洗采用化学清洗液，2％NaCH和1％HNO，顺序是清水→2％NaOH→清水→1％NNO→清水。
权利要求1.一种单效降膜蒸发器，包括加热器、分离器、物料泵、物料管等，其特征在于a、与分离器成一体并位于其上部有一个冷凝器、与其配套使用有水环真空泵；b、加热器与冷凝器之间设置有热压泵；c、加热器为立式裙座列管式，上锥形封头上有两个进料接管，加热器内设有隔板，其同时将两个进料接管和均液盘及分配盘隔开，使加热器形成一次加热蒸发和二次加热蒸发两个部分，位于均液盘上隔板的两侧各有一个通过支柱固定在均液盘上的均液碗，均液碗上均液孔的中心与其上进料管的中心重合，均液盘及分配盘通过阶梯支柱固连在上管板上，分配盘上设置有导汽孔和分配孔，导气孔与其下面的加热管同心并一一对应，在加热器加热管的下半部分设有若干个缺圆折流板，加热器下锥形封头由隔板分为两部分，每部分各有一个排料接管。
2.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于所说的分离器进汽导管与分离器壳体采用螺旋线形连接方式，壳体内上部设有球形清洗喷头，中部设有人孔门、下部设有直读温度计和视镜，底部设有排料接头，分离器的上封头同时是冷凝器的底座，其上连接有导管，导管外罩有隔筒，在隔筒与冷凝器壳体之间充满不凝气体和剩余的二次蒸汽并设置有冷却水盘管，壳体的上封头与导管相通处设有接管，与冷凝器壳体相通的上封头设有抽真空接管。
3.如权利要求1、2所述的蒸发器，其特征在于所说的热压泵喷嘴为长喉管结构，其内增加一级收缩园锥台，园柱形上、下底与园柱面采用园弧过渡连接。
专利摘要一种热敏性物料真空低温蒸发浓缩的单效二次蒸发降膜蒸发器，包括加热器、分离器、物料泵、物料管，与分离器成一体并位于其上部有一个冷凝器，与其配套使用有水环真空泵，加热器与冷凝器之间设置有热压泵，加热器的上锥形封头上有两个进料接管，加热器内设有隔板，其同时将两个进料管和均液盘及分配盘隔开，均液盘上隔板的两侧各有一个均液碗，加热器下锥形封头由隔板分为两部分，每部分各有排料接管该设备解决了现有单效蒸发器能源耗量大，生产的奶粉质量低，不能连续生产等缺点。
文档编号B01D1/22GK2063433SQ9020178
公开日1990年10月10日 申请日期1990年2月15日 优先权日1990年2月15日
发明者李连群 申请人:李连群