薄膜蒸發(fā)儀和真空濃縮裝置都用于液體的濃縮處理,但它們在工作原理、設備結構、適用范圍等方面存在一些區(qū)別:
1. 工作原理
- 薄膜蒸發(fā)儀:主要是讓液體物料在加熱壁上形成薄膜,通過增大物料的受熱面積來強化傳熱和傳質過程。薄膜的形成方式多樣,如升膜式是利用物料在加熱管內受熱沸騰產生的蒸汽上升力,使物料沿管壁形成薄膜上升;刮板式是通過刮板將物料均勻刮在加熱壁上形成薄膜。由于薄膜很薄,物料內部的傳熱和傳質阻力小,溶劑分子能快速從薄膜表面汽化,從而實現濃縮。
- 真空濃縮裝置:是利用降低系統壓力使物料沸點下降的原理來進行濃縮。真空泵抽出裝置內的空氣和蒸汽,降低壓力,在加熱作用下,物料在低于常壓沸點的溫度下沸騰,溶劑汽化后被抽出,溶質留在剩余的濃縮液中。
2. 設備結構
- 薄膜蒸發(fā)儀:
- 蒸發(fā)器結構:通常有特殊的結構設計來幫助物料形成薄膜。例如升膜蒸發(fā)器有垂直的加熱管,物料從底部進入加熱管,受熱汽化后形成上升薄膜;刮板式薄膜蒸發(fā)器內部有刮板裝置,刮板安裝在旋轉軸上,由電機驅動,在蒸發(fā)器內部旋轉,將物料刮在加熱壁上。
- 加熱系統:加熱方式多樣,有夾套式、盤管式等。并且加熱系統要保證能使物料均勻受熱形成薄膜,對加熱的均勻性要求較高。
- 其他部件:有些薄膜蒸發(fā)儀可能還配備物料分布器,用于在進料時使物料更均勻地分布在加熱壁的起始位置,以形成良好的薄膜。
- 真空濃縮裝置:
- 蒸發(fā)器結構:主要是提供一個液體蒸發(fā)的空間,其結構相對較為簡單,一般是一個帶有加熱裝置的容器,如夾套式或盤管式加熱的罐體,重點在于保證液體在真空和加熱條件下能夠有效蒸發(fā),對形成薄膜沒有特別要求。
- 真空系統:包括真空泵、真空管道和閥門等關鍵部件。真空泵是核心,不同類型的真空泵(如旋片式、水環(huán)式、羅茨真空泵等)用于創(chuàng)造和維持不同真空度,真空管道要確保良好的密封性,防止空氣泄漏影響真空效果。
- 冷凝器:通常有列管式、盤管式或板式冷凝器,用于將汽化的溶劑蒸汽冷凝成液體,根據冷卻方式(風冷或水冷)還會配備相應的冷卻裝置。
3. 蒸發(fā)效率和時間
- 薄膜蒸發(fā)儀:由于物料以薄膜形式存在,受熱面積大且傳熱傳質阻力小,蒸發(fā)速度通常較快,物料在設備中的停留時間較短,一般在數秒到數分鐘之間。這對于一些熱敏性物料的快速濃縮,防止其受熱變質很有優(yōu)勢。
- 真空濃縮裝置:蒸發(fā)效率主要取決于真空度、加熱溫度和物料本身的性質等因素。相對而言,其蒸發(fā)速度可能沒有薄膜蒸發(fā)儀快,并且物料在設備中的停留時間可能較長,因為它沒有薄膜蒸發(fā)儀那種通過特殊薄膜形成方式來加速蒸發(fā)的機制。
4. 適用范圍
- 薄膜蒸發(fā)儀:
- 物料性質:對物料的適應性較強,尤其適合處理熱敏性物料、高粘度物料和含有少量固體顆粒的物料。例如在制藥行業(yè)處理藥物提取液、在食品行業(yè)處理果醬等高粘度物料,以及在化工行業(yè)處理含有固體雜質的溶液等。
- 應用行業(yè):廣泛應用于制藥、食品、化工、石油化工等多個行業(yè),用于產品的濃縮、提純、分離等多種工藝過程。
- 真空濃縮裝置:
- 物料性質:更側重于處理對溫度敏感程度稍低的物料,不過對于熱敏性物料在適當控制真空度和溫度的情況下也能使用。對于一些易起泡沫或在濃縮過程中可能產生結垢的物料,需要采取額外措施來確保正常濃縮。
- 應用行業(yè):主要應用于食品(如果汁、牛奶濃縮)、制藥(藥物提取液濃縮)、化工(溶液濃縮)和環(huán)保(廢水濃縮處理)等行業(yè),在需要降低沸點進行濃縮的場合使用。
5. 產品質量
- 薄膜蒸發(fā)儀:由于能夠快速蒸發(fā)和短時間處理,以及精確的溫度控制(有些薄膜蒸發(fā)儀還能在真空下操作),可以更好地保留物料中的有效成分、風味和營養(yǎng)成分,產品的純度和質量較高。例如在濃縮果汁或藥物精華液時,能有效減少有效成分的損失。
- 真空濃縮裝置:產品質量也不錯,通過控制真空度和溫度可以在一定程度上保留物料的品質,但在處理一些熱敏性或高附加值的物料時,產品質量的保障程度可能稍遜于薄膜蒸發(fā)儀。不過在合適的操作條件下,仍然可以得到高質量的濃縮產品。