一、結構組成
薄膜蒸發器主要由以下核心部件構成,各部分協同工作確保高效運行:
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加熱筒體:通常為直立的圓柱形筒體,內壁光滑,是物料蒸發的主要場所。筒體外部設有夾套或盤管,通過通入蒸汽、導熱油等熱介質提供蒸發所需熱量,加熱面積根據處理量設計,從幾平方米到數十平方米不等。
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轉子系統:位于加熱筒體內,由電機驅動旋轉。轉子上安裝有刮板、刷板或攪拌槳等構件,其作用是將物料均勻地刮涂在加熱筒體內壁,形成一層極薄的液膜(通常厚度僅 0.1-1mm),增大物料與加熱面的接觸面積,加速蒸發。
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分離室:位于加熱筒體上方,與冷凝器相連。物料蒸發產生的二次蒸汽在分離室內實現氣液分離,避免液滴被蒸汽夾帶進入冷凝器,保證冷凝產物的純度。
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進料口與出料口:進料口通常設置在加熱筒體中部或上部,物料由此進入設備;出料口位于加熱筒體底部,用于排出蒸發后的濃縮液或殘渣。
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冷凝器與真空系統:冷凝器連接在分離室上方,對二次蒸汽進行冷凝回收;真空系統則使設備內部維持一定的真空度,降低物料的沸點,減少熱敏性成分的分解。
二、工作原理
薄膜蒸發器的工作流程基于 “薄膜蒸發 - 快速分離” 的原理,具體過程如下:
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物料通過進料口進入加熱筒體內,在重力和轉子系統的作用下,被快速刮涂成均勻的液膜并沿內壁向下流動。
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加熱筒體外部的熱介質通過傳導將熱量傳遞給液膜,液膜中的溶劑在高溫(或真空降低沸點的條件)下迅速蒸發,產生二次蒸汽。
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二次蒸汽向上流動進入分離室,經分離后進入冷凝器冷凝為液體,得到餾出物;而被濃縮的物料則沿加熱筒體內壁繼續向下流動,最終從出料口排出。
由于物料在加熱面上形成的液膜極薄,且停留時間短(通常僅數秒至數十秒),能有效減少物料因長時間受熱而發生的分解、聚合等變質現象,特別適合處理熱敏性物料,如維生素、酶制劑等。
三、性能特點
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蒸發效率高:液膜厚度薄且更新快,物料與加熱面接觸充分,傳熱系數高,蒸發強度可達傳統蒸發器的數倍甚至十余倍,能在短時間內完成大量物料的蒸發。
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適應范圍廣:對物料的粘度適應性強,從低粘度的水溶液到高粘度的膠體、膏狀物料(粘度可達數萬厘泊)均可處理;同時能處理含有少量固體顆粒、易結晶的物料,通過轉子的攪拌作用避免物料在加熱面上結垢、堵塞。
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產品質量優:物料受熱時間短,熱敏性成分不易被破壞,能較好地保留物料的有效成分和風味;且分離效果好,濃縮液與餾出物的純度高。
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節能降耗:采用真空操作時,物料沸點降低,可利用低品位熱源(如低壓蒸汽)進行加熱,降低能耗;同時設備結構緊湊,占地面積小,操作簡便。
四、適用行業
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制藥行業:用于抗生素、中藥提取液、維生素等熱敏性藥物的濃縮、脫溶,確保藥物有效成分不被破壞,符合 GMP 標準。
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化工行業:處理各種有機合成物料的分離、提純,如樹脂、溶劑回收等,尤其適用于高粘度、易聚合物料的蒸發。
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食品行業:對果汁、蜂蜜、乳制品、植物蛋白等進行濃縮,保留食品的營養成分和天然風味,避免高溫對品質的影響。
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環保行業:用于工業廢水的處理,回收廢水中的有用溶劑或進行減量化處理,降低污染物排放。