一、结构组成
薄膜蒸发器主要由以下核心部件构成,各部分协同工作确保高效运行:
-
加热筒体:通常为直立的圆柱形筒体,内壁光滑,是物料蒸发的主要场所。筒体外部设有夹套或盘管,通过通入蒸汽、导热油等热介质提供蒸发所需热量,加热面积根据处理量设计,从几平方米到数十平方米不等。
-
转子系统:位于加热筒体内,由电机驱动旋转。转子上安装有刮板、刷板或搅拌桨等构件,其作用是将物料均匀地刮涂在加热筒体内壁,形成一层极薄的液膜(通常厚度仅 0.1-1mm),增大物料与加热面的接触面积,加速蒸发。
-
分离室:位于加热筒体上方,与冷凝器相连。物料蒸发产生的二次蒸汽在分离室内实现气液分离,避免液滴被蒸汽夹带进入冷凝器,保证冷凝产物的纯度。
-
进料口与出料口:进料口通常设置在加热筒体中部或上部,物料由此进入设备;出料口位于加热筒体底部,用于排出蒸发后的浓缩液或残渣。
-
冷凝器与真空系统:冷凝器连接在分离室上方,对二次蒸汽进行冷凝回收;真空系统则使设备内部维持一定的真空度,降低物料的沸点,减少热敏性成分的分解。
二、工作原理
薄膜蒸发器的工作流程基于 “薄膜蒸发 - 快速分离” 的原理,具体过程如下:
-
物料通过进料口进入加热筒体内,在重力和转子系统的作用下,被快速刮涂成均匀的液膜并沿内壁向下流动。
-
加热筒体外部的热介质通过传导将热量传递给液膜,液膜中的溶剂在高温(或真空降低沸点的条件)下迅速蒸发,产生二次蒸汽。
-
二次蒸汽向上流动进入分离室,经分离后进入冷凝器冷凝为液体,得到馏出物;而被浓缩的物料则沿加热筒体内壁继续向下流动,最终从出料口排出。
由于物料在加热面上形成的液膜极薄,且停留时间短(通常仅数秒至数十秒),能有效减少物料因长时间受热而发生的分解、聚合等变质现象,特别适合处理热敏性物料,如维生素、酶制剂等。
三、性能特点
-
蒸发效率高:液膜厚度薄且更新快,物料与加热面接触充分,传热系数高,蒸发强度可达传统蒸发器的数倍甚至十余倍,能在短时间内完成大量物料的蒸发。
-
适应范围广:对物料的粘度适应性强,从低粘度的水溶液到高粘度的胶体、膏状物料(粘度可达数万厘泊)均可处理;同时能处理含有少量固体颗粒、易结晶的物料,通过转子的搅拌作用避免物料在加热面上结垢、堵塞。
-
产品质量优:物料受热时间短,热敏性成分不易被破坏,能较好地保留物料的有效成分和风味;且分离效果好,浓缩液与馏出物的纯度高。
-
节能降耗:采用真空操作时,物料沸点降低,可利用低品位热源(如低压蒸汽)进行加热,降低能耗;同时设备结构紧凑,占地面积小,操作简便。
四、适用行业
-
制药行业:用于抗生素、中药提取液、维生素等热敏性药物的浓缩、脱溶,确保药物有效成分不被破坏,符合 GMP 标准。
-
化工行业:处理各种有机合成物料的分离、提纯,如树脂、溶剂回收等,尤其适用于高粘度、易聚合物料的蒸发。
-
食品行业:对果汁、蜂蜜、乳制品、植物蛋白等进行浓缩,保留食品的营养成分和天然风味,避免高温对品质的影响。
-
环保行业:用于工业废水的处理,回收废水中的有用溶剂或进行减量化处理,降低污染物排放。