一种真空浓缩设备及浓缩方法

摘要

本发明公开了一种浓缩设备，特别是涉及一种真空浓缩设备及浓缩方法。一种真空浓缩设备，进料喷雾系统通过第一输料管与薄膜浓缩系统连接，薄膜浓缩系统底端设置有连续出料系统，连续出料系统与薄膜浓缩系统连接，连续出料系统分别与进料喷雾系统及成品出料口连接，连续出料系统通过副抽真空管与真空系统连接，薄膜浓缩系统和进料喷雾系统的预热器外设置有加热冷却系统，薄膜浓缩系统的第二薄膜浓缩器通过主抽真空管与真空系统连接。本发明通过喷雾和薄膜两个真空浓缩系统，提高了浓缩效率、浓缩比，浓缩连续操作，缩短了浓缩时间，避免了高温对物料的伤害，溶剂蒸发量最大值可达90%以上，较常规浓缩处理时间可以缩短70%以上，降低了浓缩成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓缩设备，特别是涉及一种真空浓缩设备及浓缩方法。

背景技术

浓缩是生产中经常使用的一种工艺操作，在医药卫生、食品化工、环境保护及有机合成等许多行业中用途甚广。目前，常用的浓缩设备主要有自然成膜浓缩和内、外循环浓缩。但是，自然成膜浓缩和内循环浓缩均存在浓缩效率低、浓缩比小、适用性差、间歇操作等问题；外循环浓缩虽然浓缩效果比较前两种提高显著，但是他仍然存在加热时间长、浓缩效率低等技术问题。虽然已经开发出了高效的升膜、降膜、刮膜和板式蒸发浓缩设备，但是同时也增加了设备的复杂性和体积，并且需要消耗大量的能源，设备成本高，使用成本高。因此开发高效、低能耗、设备简单、操作更加温和的蒸发浓缩设备成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，而提供的一种操作连续、能耗低、浓缩效率高、浓缩比大、工艺简单、处理时间短的真空浓缩设备及浓缩方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种真空浓缩设备，它是由进料喷雾系统、薄膜浓缩系统、连续出料系统、加热冷却系统和真空系统连接而成。

上述的真空浓缩设备，其具体结构如下：进料喷雾系统通过第一输料管与薄膜浓缩系统连接，薄膜浓缩系统底端设置有连续出料系统，连续出料系统通过第二输料管与薄膜浓缩系统连接，连续出料系统通过第三输料管分别与进料喷雾系统及成品出料口连接，连续出料系统通过副抽真空管与真空系统连接，薄膜浓缩系统和进料喷雾系统的预热器外设置有加热冷却系统，薄膜浓缩系统的第二薄膜浓缩器通过主抽真空管与真空系统连接。

上述的进料喷雾系统的结构如下：物料储罐通过第一输料管与雾化器连接，雾化器安装在薄膜浓缩系统的第一薄膜浓缩器的顶端，第一输料管上安装有预热器，第一输料管上设置有第一阀门。

上述的薄膜浓缩系统的结构如下：由设置在上部的第一薄膜浓缩器和设置在第一薄膜浓缩器下端的第二薄膜浓缩器构成，第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器的内腔相连通，第一薄膜浓缩器的入料口为进料喷雾系统的雾化器的出料口，第二薄膜浓缩器的下部设置有清理口。

上述的第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器通过法兰连接。

上述的连续出料系统的结构如下：主要由设置在薄膜浓缩系统的第二薄膜浓缩器底部的浓缩液暂存罐构成，浓缩液暂存罐通过第二输料管与第二薄膜浓缩器的出料口连接，第二输料管上设置有第二出料阀门和放空阀，浓缩液暂存罐的出料端通过第三输料管分别与进料喷雾系统的物料储罐进料口及成品出料口相连，第三输料管上依次设置有第三出料阀、输送泵及分料转向阀；浓缩液暂存罐通过副抽真空管与真空系统的主抽真空管上的气液分离器连接，副抽真空管上设置有真空阀。

上述加热冷却系统是由传热介质输送管路以及控制阀构成。

上述的真空系统的结构如下：主抽真空管与真空泵连接，主抽真空管的抽真空口设置在薄膜浓缩系统的第二薄膜浓缩器内，主抽真空管上设置有气液分离器。

一种真空浓缩方法，其步骤如下：在真空系统的真空压差作用下，物料通过进料喷雾系统被预热、雾化浓缩后输送到薄膜浓缩系统内，在薄膜浓缩系统内进行二次薄膜浓缩，经过薄膜浓缩后的物料进入到连续出料系统的浓缩液暂存罐内，连续出料系统将最终浓缩后的物料分别输出到成品物料出口或进料喷雾系统的物料储罐。

上述的二次薄膜浓缩具体步骤如下：物料在第一薄膜浓缩器内进行二次薄膜浓缩，经过二次薄膜浓缩后的物料进入到第二薄膜浓缩器内进行进一步浓缩。

上述的二次薄膜浓缩具体步骤如下：物料在第一薄膜浓缩器内进行二次薄膜浓缩，经过二次薄膜浓缩后的物料进入到第二薄膜浓缩器内进行冷却操作，物料温度可被冷却至<40℃。

由于采用上述技术方案，使得本发明具有如下优点和效果：

物料经过预热器加热后进入雾化器进行雾化，雾化状态的物料大大增加了物料的蒸发面积，提高蒸发效率。当已经预热的雾化物料进入浓缩器内部时，由于真空作用，溶剂瞬间达到沸点蒸发，实现了喷雾浓缩操作，溶剂在几秒内蒸发量可达68-72%，增加了浓缩效率，缩短了浓缩时间；薄膜浓缩系统主要由第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器组成。第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器实现温度4-100℃可控；喷雾浓缩后的物料由于离心力的作用，到达第一薄膜浓缩器内壁表面形成均匀的薄层液膜，并沿壁面下移；成膜较自然成膜浓缩成膜更薄、更均匀，提高了浓缩效率，缩短了浓缩时间。第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器内壁表面为加热面，物料在下移过程中实现薄膜浓缩，对物料进一步进行浓缩处理；第二薄膜浓缩器的内壁表面也可以为冷却面，对热敏感的物料可实现冷却操作，避免在操作过程中，物料被长时间加热造成营养损失；第一薄膜浓缩器和第二薄膜浓缩器夹套和预热器夹套串联连接，加热介质被重复利用，提高了热量利用率。真空系统主要为浓缩操作提供真空条件，浓缩后溶剂蒸汽由真空管进入气液分离器中，将溶剂蒸汽中携带的物料分离出来，并进入浓缩液暂存罐，实现物料回收，避免了物料损失，分离后溶剂蒸汽进行冷凝回收处理。

本发明通过喷雾和薄膜两个真空浓缩系统，提高了浓缩效率、浓缩比，浓缩连续操作，缩短了浓缩时间，避免了高温对物料的伤害，溶剂蒸发量最大值可达90%以上，较常规浓缩处理时间可以缩短70%以上，降低了浓缩成本。

附图说明

图1是本发明真空浓缩设备的结构示意图。

图中，1、进料喷雾系统，2、薄膜浓缩系统，3、连续出料系统，4、加热冷却系统，5、真空系统，101、物料储罐，102、第一阀门，103、预热器，104、雾化器，105、第一输料管，201、第一薄膜浓缩器，202、第二薄膜浓缩器，203、清理口，301、浓缩液暂存罐，302、第二出料阀门，303、放空阀，304、真空阀，305、第三出料阀，306、输送泵，307、分料转向阀，308、第三输料管，309、副抽真空管，310、第二输料管，501、主抽真空管，502、气液分离器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细描述。以下实施例仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

本发明涉及一种真空浓缩设备，它是由进料喷雾系统1、薄膜浓缩系统2、连续出料系统3、加热冷却系统4和真空系统5连接而成。

如图1所示，本发明真空浓缩设备的具体结构如下：进料喷雾系统1通过第一输料管105与薄膜浓缩系统2连接，薄膜浓缩系统2底端设置有连续出料系统3，连续出料系统3通过第二输料管310与薄膜浓缩系统2连接，连续出料系统3通过第三输料管308分别与进料喷雾系统1及成品出料口连接，连续出料系统3通过副抽真空管309与真空系统5连接，薄膜浓缩系统2和进料喷雾系统1的预热器103外设置有加热冷却系统4，薄膜浓缩系统2的第二薄膜浓缩器202通过主抽真空管501与真空系统5连接。

上述的进料喷雾系统1的结构如下：物料储罐101通过第一输料管105与雾化器104连接，雾化器104安装在薄膜浓缩系统2的第一薄膜浓缩器201的顶端，第一输料管105上安装有预热器103，第一输料管105上设置有第一阀门102；薄膜浓缩系统2的结构如下：由设置在上部的第一薄膜浓缩器201和设置在第一薄膜浓缩器201下端的第二薄膜浓缩器202构成，第一薄膜浓缩器201和第二薄膜浓缩器202的内腔相连通，第一薄膜浓缩器201的入料口为进料喷雾系统1的雾化器104的出料口，第二薄膜浓缩器202的下部设置有清理口203，第一薄膜浓缩器201和第二薄膜浓缩器202通过法兰连接；连续出料系统3的结构如下：主要由设置在薄膜浓缩系统2的第二薄膜浓缩器202底部的浓缩液暂存罐301构成，浓缩液暂存罐301通过第二输料管310与第二薄膜浓缩器202的出料口连接，第二输料管310上设置有第二出料阀门302和放空阀303，浓缩液暂存罐301的出料端通过第三输料管308分别与进料喷雾系统1的物料储罐101进料口及成品出料口相连，第三输料管308上依次设置有第三出料阀305、输送泵306及分料转向阀307；浓缩液暂存罐301通过副抽真空管309与真空系统5的主抽真空管501上的气液分离器502连接，副抽真空管309上设置有真空阀304；加热冷却系统4是由传热介质输送管路以及控制阀构成。真空系统5的结构如下：主抽真空管501与真空泵连接，主抽真空管501的抽真空口设置在薄膜浓缩系统2的第二薄膜浓缩器202内，主抽真空管501上设置有气液分离器502。加热冷却系统与现有浓缩设备相同，不做详细描述，但这不能用于限制本发明的保护范围。

本发明第一种真空浓缩方法，其具体步骤如下：

导通加热冷却系统的加热介质进入第一薄膜浓缩器201、第二薄膜浓缩器202和预热器103进行预热，加热介质依次进入第一薄膜浓缩器201、第二薄膜浓缩器202和预热器103的夹套，加热温度在30-100℃范围内可控。当达到预定温度时，启动真空泵，达到预定真空度后，打开第一阀门102，物料由预热器103预热，经雾化器104雾化成为细小液滴进行雾化浓缩，物料瞬间达到沸点，30%-70%溶剂迅速蒸发；雾化浓缩后的物料进入薄膜浓缩系统2，由于雾化器104离心力的作用，均匀分布于第一薄膜浓缩器201内壁表面，并沿内壁表面下行，形成薄膜，物料经过第一薄膜浓缩器201和第二薄膜浓缩器202进行二次薄膜浓缩处理，溶剂蒸发量最大值达90%以上；经过第一薄膜浓缩器201和第二薄膜浓缩器202两步浓缩后的物料到达薄膜浓缩系统2底部，经第二输料管310进入浓缩液暂存罐301，当浓缩液暂存罐301装满后，关闭第二出料阀门302和真空阀304，打开放空阀303，当浓缩液暂存罐301内部压力达到常压后，打开第三出料阀305，启动输送泵306，如果浓缩物料达到要求，直接将浓缩液输送到成品出料口；如果浓缩物料未达要求，将物料输送回物料储罐101，与新鲜物料一起重新进入浓缩操作。输送完毕后，关闭放空阀303和第三出料阀305，打开第二出料阀门302和真空阀304，恢复真空状态，与薄膜浓缩系统2接通，浓缩液继续进入浓缩液暂存罐301。

本发明第二种真空浓缩方法，其具体步骤如下：

导通加热冷却系统的加热介质进入第一薄膜浓缩器201和预热器103进行预热，加热介质依次进入第一薄膜浓缩器201和预热器103的夹套，加热温度在30-100℃范围内可控；导通加热冷却系统的冷却介质进入第二薄膜浓缩器202，冷却温度在4-25℃范围内可控；当达到预定温度时，启动真空泵，达到预定真空度后，打开第一阀门102，物料由预热器103预热，经雾化器104雾化成为细小液滴进行雾化浓缩，物料瞬间达到沸点，30%-70%溶剂迅速蒸发；雾化浓缩后的物料进入薄膜浓缩系统2，由于雾化器104离心力的作用，均匀分布于第一薄膜浓缩器201内壁表面，并沿内壁表面下行，形成薄膜，物料经过第一薄膜浓缩器201进行二次薄膜浓缩处理，溶剂蒸发量最大值达90%以上；经过二次薄膜浓缩处理后的物料进入到第二薄膜浓缩器202内进行冷却，物料温度可被冷却至<40℃；物料浓缩处理后经过第二薄膜浓缩器202即时冷却，避免了物料经过浓缩处理后在浓缩液暂存罐301中继续被加热而造成活性成分损失的问题，适合浓缩温度过高或加热时间不宜过长的物料；经过冷却后的物料到达薄膜浓缩系统2底部，经第二输料管310进入浓缩液暂存罐301，当浓缩液暂存罐301装满后，关闭第二出料阀门302和真空阀304，打开放空阀303，当浓缩液暂存罐301内部压力达到常压后，打开第三出料阀305，启动输送泵306，如果浓缩物料达到要求，直接将浓缩液输送到成品出料口；如果浓缩物料未达要求，将物料输送回物料储罐101，与新鲜物料一起重新进入浓缩操作。输送完毕后，关闭放空阀303和第三出料阀305，打开第二出料阀门302和真空阀304，恢复真空状态，与薄膜浓缩系统2接通，浓缩液继续进入浓缩液暂存罐301。