CN101676010A

CN101676010A - 一种浓缩方法

Info

Publication number: CN101676010A
Application number: CN200810304531A
Authority: CN
Inventors: 丁楚良; 耿炤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-03-24

Abstract

本发明公开一种浓缩方法，即将含有一定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，经过快速(小于1分钟)预热至100摄氏度以上，再分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于1大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发，形成高浓度溶液的方法。本发明方法是液体受热时间短，蒸发效率高、节能，可以广泛用于现有化工、食品、饮料、医药领域。

Description

一种浓缩方法

技术领域

本发明涉及化工、食品、饮料、医药领域，具体涉及溶液、混悬液的浓缩方法。

背景技术

浓缩一般是指含有一定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，失去一部分溶剂水得到比较浓的溶液(混悬液)的过程。浓缩过程可实际上是以一定能量(热量)输入使溶剂水蒸发的部分分离，以提高剩余浓缩液中溶质、混悬物相对含量的过程。广义浓缩实际上还包括非水溶液(混悬液)中溶剂溶质的部分分离。

浓缩操作广泛用于化工、食品、饮料、医药等领域，现有的方法根据不同的分类方法有不同的分类，如：根据操作压力可分为常压浓缩、减压浓缩；根据稀溶液(混悬液)的运动方式，分为升膜浓缩、降膜浓缩；根据液体蒸发面的特点，分为表面浓缩、沸腾浓缩等等。

浓缩过程实际上是溶剂水的部分蒸发，利用的是水在不同条件下的蒸发性质而进行的。常用的原理有：降低压力(减压浓缩)，降低沸点，提高蒸发效率；降低浓缩过程蒸发蒸汽的浓度，提高蒸汽浓度差(及时排走蒸气、蒸汽)，提高蒸发速度；增加蒸发面积(薄膜浓缩)，提高蒸发面积。

常见的浓缩设备有：敞口浓缩锅、单效多效真空浓缩罐、薄膜浓缩器、管式离心浓缩器等等，此外实验室常用的旋转蒸发仪。

在上述的浓缩过程中每一单位体积的溶液(混悬液)的行为有两种运动方式：一是所有单位的液体一并接受能量(热量)输入，所有单位液体几乎同时进行蒸发，直至浓缩结束；二是浓缩一单位体积溶液进行，一定体积液体完成浓缩后即脱离浓缩过程，下一部分液体继续继续浓缩，脱离……直至所有体积液体完成浓缩过程。前者可以称为共热浓缩过程；后则则可以称为非共热过程。

热是化学变化主要促进因素之一，因此，浓缩过程以受热时间越短越好，避免其中的成分发生不希望的化学变化，同时有利于降低能源消耗。因此，上述的非共热浓缩过程是较共热浓缩过程好的一种方式。因此，管式的薄膜浓缩较一般单效真空浓缩罐浓缩质量好。

此外，为了提高能源的利用效率，浓缩产生的蒸汽(二次蒸汽)可以循环利用，用于加热另外一部分液体。

因此，提高浓缩速度关键在于降低蒸发沸点、提高蒸发表面、提高蒸汽(气)的排除速度，以及二次蒸汽的利用。

发明内容

本发明是在降低蒸发沸点、提高蒸发表面、提高蒸汽(气)的排除速度，以及二次蒸汽的利用等方面进行的，其特征在于首先将定量溶质、不溶性混悬固体()微粒的稀水溶液(混悬液)，经过快速(小于1分钟)预热至100摄氏度以上，再在一定压力(大于1kg)条件下分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于1大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发，形成高浓度溶液(混悬液)。

所述的一种浓缩方法，其特征在于稀溶液(混悬液)至少需要经过高压预热、减压雾化两个过程形成浓溶液。

所述的一种浓缩方法，其特征在于稀溶液(混悬液)的预热是经过快速的管道式预热方法快速升温至100摄氏度以上后再进行水的蒸发过程；；预热的主要能源介质是蒸汽，或电(电磁、微波)，或(和)蒸汽尾气。

所述的一种浓缩方法，其特征在于经过预热的稀溶液(混悬液)需要经过雾化过程变为液滴形式进行部分水分的分离。

所述的一种浓缩方法，其特征在于雾化的条件是指正压力式雾化，或者离心式雾化，或者气流式雾化等使液体形成微小液滴的方法。

所述的一种浓缩方法，其特征在于经过浓缩过程产生的蒸汽(气)可以进行循环利用，用于预热稀溶液(混悬液)。

所述的一种浓缩方法，其特征在于减压喷雾过程中，喷雾区域与减压管路之间具有倒圆锥形的遮挡板，或者其他形式的防止液滴被抽离喷雾区域的结构。

本发明利用高温液滴中的水能够在减压条件下能够瞬间大量蒸发的现象进行浓缩，是非共热浓缩过程，液体受热时间极短(小于5分钟)。因此，本发明方法可以最大限度地加快浓缩过程，提高生产销率和浓缩物质量。

常压浓缩条件下蒸发1kg水消耗的蒸汽约1kg，多效减压浓缩的浓缩效率可以达到每kg水消耗0.7kg，而利用本发明的方法，蒸发1kg水的蒸汽消耗可以达到0.5kg以下。

我国药品生产企业约6700家，每家企业蒸汽消耗量以每年3000吨，每吨160元成本计算，年消耗蒸汽32亿元。其中，用于液体浓缩的耗能约占蒸汽用量的一半，即16亿元。如果浓缩的平均能耗由0.8kg(蒸汽/kg液体)下降至0.5kg，则，每年可以节省蒸汽价值6亿元，折合标准燃煤377万吨。

附图说明：

附图1为本发明示意图，其中：1为储液罐；2为进液管、流量计及阀门；3为预热器(其中下部为余热预热段，上部为强热端)；4为雾化器；5为浓缩罐；6为浓缩液收集口；7为浓缩液储罐；8为取样口；9为旋风分离器。

附图2为另一种形式的喷雾浓缩结构示意图，主要显示本发明装置中减压喷雾过程的一种结构，其中10为对称分布的进液喷雾口，11为居中减压口，12为遮挡板。

下面结合实施例对本发明方法进行具体过程说明，但实施例的具体说明不意味着对本发明的条件限制，在相关技术领域的通常知识范围内的改变应用仍应属于本发明的要求范围之内。

实施例一、

某天然植物提取液，为含有溶质、不溶性微粒的混悬溶液，单位体积含有的固体量小于1％(单位重量/单位体积，如“g/ml”或者“吨/立方米”)，外观为自由流动液体。该液体，经过提取后贮存于1，趁热经过一般过滤(如经过75um的筛)，除去一部分不溶性泥砂杂质，然后经由2通入预热管(器)3内，管外进行加蒸汽或者电磁或者微波加热，使管内液体2分钟内上升至100摄氏度以上，如121摄氏度，然后经过雾化器4(离心式雾化，或者气流雾化，或者压力式雾化器)雾化，以居中位置喷入桶状的蒸发罐5内，蒸发罐直径大于雾化的最大横截面积；蒸发罐上部有联通减压泵、旋风分离器9的减压管用于排除蒸汽(气)，蒸发罐下部为倒锥型，有浓缩液收集口6。(出口具有交替阀门，间断排除浓缩液；或者浓缩完毕后，一次性排除。)雾化液滴蒸发去一部分水后，经过蒸发罐下部斜面收集进入浓缩液收集口，收集后检测浓缩程度，如合格则导入备用罐或进入下一工序；如不合格则可以导入待浓缩液管路2，与新鲜液体合并进行二次浓缩。经由浓缩罐上部抽排出蒸汽(气)经过旋风分离器分离出一部分液体后排出。通过调节预热温度、进液量，以及真空度可以调节蒸发强度，得到不同浓度的浓缩液。

实施例二、

同实施例一，在进液管路2上增加加压泵，提高液体运行压力，提高压力式雾化浓缩效果。

实施例三、

如实施例一，经由浓缩罐上部抽排出蒸汽(气)经过旋风分离器分离出一部分液体后，由管道引入预热器，对预热管的前进口端(低温端)一部分进液管进行预热，而后排除。预热管的后部仍旧采用蒸汽、电磁或者微波加热器进行预热。

实施例四、

如实施例一，提取液为含有50％乙醇，预热过程需控制蒸汽压力、流速，使预热温度达到约98摄氏度，提取液过沸，而后压力喷雾蒸发，经由浓缩罐上部抽排出乙醇蒸汽(气)，再经由旋风分离器分离出一部分液体后，由管道引入冷凝器，冷凝含有乙醇的蒸汽，冷凝液可以导入回收储罐。或者冷凝后对预热管的前进口端(低温端)一部分进液管进行预热，而后导入回收储罐。预热管的后部仍旧采用蒸汽、电磁或者微波加热器进行预热。

Claims

1.一种浓缩方法，其特征在于首先将定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，经过快速(小于1分钟)预热至100摄氏度以上，再在分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于1大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发，形成高浓度溶液。

2.如权利要求1所述的一种浓缩方法，其特征在于稀溶液至少需要经过高压预热、减压雾化两个过程形成浓溶液(混悬液)。

3.如权利要求1、2所述的一种浓缩方法，其特征在于稀溶液(混悬液)的预热是经过快速的管道式预热方法快速升温至100摄氏度以上后再进行水的蒸发过程；预热的主要能源介质是蒸汽，或电(电磁、微波)，或(和)蒸汽尾气。

4.如权利要求1、2所述的一种浓缩方法，其特征在于经过预热的稀溶液(混悬液)需要经过雾化过程变为液滴形式进行部分水分的分离。

5.如权利要求1、2所述的一种浓缩方法，其特征在于雾化的条件是指正压力式雾化，或者离心式雾化，或者气流式雾化等使液体形成微小液滴的方法。

6.如权利要求1、2所述的一种浓缩方法，其特征在于经过浓缩过程产生的蒸汽(气)可以进行循环利用，用于预热稀溶液(混悬液)。

7.如权利要求1、2所述的一种浓缩方法，其特征在于减压喷雾过程中，喷雾区域与减压管路之间具有倒圆锥形的遮挡板，或者其他形式的防止液滴被抽离喷雾区域的结构。