西北农林科技大学：《葡萄酒工程学》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 浓缩

第6章 浓 缩 ❖ 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的操作，是均 ❖ 浓缩的目的是提高溶液中溶质的含量，即提 高溶液的浓度。 ❖ 在葡萄酒生产中多用于浓缩葡萄汁的制取。 工业上常用的浓缩操作有蒸发浓缩和冷冻浓

第6章 浓 缩 ❖ 浓缩是从溶液中除去部分溶剂的操作，是均 ❖ 浓缩的目的是提高溶液中溶质的含量，即提 高溶液的浓度。 ❖ 在葡萄酒生产中多用于浓缩葡萄汁的制取。 工业上常用的浓缩操作有蒸发浓缩和冷冻浓

§ 1 蒸发浓缩 ❖ 蒸发是将溶液加热至沸腾，使部分溶剂汽化并移除， 以提高溶液浓度的操作。也是溶液中挥发性溶剂和不 ❖ 用来实现蒸发操作的设备称为蒸发器，主要是采用饱 ❖ 蒸发操作中溶液汽化所产生的蒸汽叫二次蒸汽，以区 别于加热蒸汽。二次蒸汽应不断地用冷凝的方法加以 移除，否则蒸汽和溶液渐趋平衡，致使操作无法进行

§ 1 蒸发浓缩 ❖ 蒸发是将溶液加热至沸腾，使部分溶剂汽化并移除， 以提高溶液浓度的操作。也是溶液中挥发性溶剂和不 ❖ 用来实现蒸发操作的设备称为蒸发器，主要是采用饱 ❖ 蒸发操作中溶液汽化所产生的蒸汽叫二次蒸汽，以区 别于加热蒸汽。二次蒸汽应不断地用冷凝的方法加以 移除，否则蒸汽和溶液渐趋平衡，致使操作无法进行

二、蒸发浓缩操作的方式 ❖ 单效蒸发：产生的二次蒸汽直接被冷凝而不 再利用； ❖ 多效蒸发：二次蒸汽被引入另一蒸发器作为 热源利用的多个蒸发器串联的蒸发操作。 ❖ 蒸发是在常压下进行称为常压蒸发

二、蒸发浓缩操作的方式 ❖ 单效蒸发：产生的二次蒸汽直接被冷凝而不 再利用； ❖ 多效蒸发：二次蒸汽被引入另一蒸发器作为 热源利用的多个蒸发器串联的蒸发操作。 ❖ 蒸发是在常压下进行称为常压蒸发

❖ 蒸发在低于大气压力下进行称真空蒸发。 ❖ 真空蒸发是工业中应用最广的一种蒸发操作，主要优 点是：低压下使溶液的沸点降低，溶液可在较低温度 下沸腾，使溶剂蒸发。在传热量一定情况下节约传热 面积，防止热敏性溶液在高温下的分解或变质。 ❖ 如葡萄汁采用真空蒸发浓缩，对果汁风味影响很小， 比常压蒸发风味好得多，浓缩的葡萄汁含糖量可达 60-80%

❖ 蒸发在低于大气压力下进行称真空蒸发。 ❖ 真空蒸发是工业中应用最广的一种蒸发操作，主要优 点是：低压下使溶液的沸点降低，溶液可在较低温度 下沸腾，使溶剂蒸发。在传热量一定情况下节约传热 面积，防止热敏性溶液在高温下的分解或变质。 ❖ 如葡萄汁采用真空蒸发浓缩，对果汁风味影响很小， 比常压蒸发风味好得多，浓缩的葡萄汁含糖量可达 60-80%

三、蒸发浓缩操作流程 水 冷却水 二次蒸汽 3 4 5 6 2 1 冷凝水 完成液 原料液 加热蒸汽 1.加热室；2.蒸发室； 3. 4.分 离器；5.缓冲罐；6. 真空泵。 单效真空蒸发流程

三、蒸发浓缩操作流程 水 冷却水 二次蒸汽 3 4 5 6 2 1 冷凝水 完成液 原料液 加热蒸汽 1.加热室；2.蒸发室； 3. 4.分 离器；5.缓冲罐；6. 真空泵。 单效真空蒸发流程

加热蒸汽进入蒸发器的加热 室1后，在加热室的管间冷 凝，放出的热量通过管壁传 给了管内溶液，冷凝水从下 部排出；被蒸发浓缩后的完 成液由蒸发器的底部排出； 蒸发时产生的二次蒸汽至冷 凝器3与冷却水相混合而被 冷却，冷却液从冷凝器底部 排出；溶液中的不溶性气体 经分离器4和缓冲罐5再由真 空泵6抽出排往大气。 水 冷却水 二次蒸汽 3 4 5 6 2 1 冷凝水 完成液 原料液 加热蒸汽

加热蒸汽进入蒸发器的加热 室1后，在加热室的管间冷 凝，放出的热量通过管壁传 给了管内溶液，冷凝水从下 部排出；被蒸发浓缩后的完 成液由蒸发器的底部排出； 蒸发时产生的二次蒸汽至冷 凝器3与冷却水相混合而被 冷却，冷却液从冷凝器底部 排出；溶液中的不溶性气体 经分离器4和缓冲罐5再由真 空泵6抽出排往大气。 水 冷却水 二次蒸汽 3 4 5 6 2 1 冷凝水 完成液 原料液 加热蒸汽

§ 2 ❖ 冷冻浓缩是利用冰和水溶液之间的固—液相 平衡原理来实现浓缩的操作方法。当溶液中 所含溶质的浓度低于最低共溶浓度时，冷却 的结果使溶剂结成晶体(冰晶)析出，使溶质 浓度提高

§ 2 ❖ 冷冻浓缩是利用冰和水溶液之间的固—液相 平衡原理来实现浓缩的操作方法。当溶液中 所含溶质的浓度低于最低共溶浓度时，冷却 的结果使溶剂结成晶体(冰晶)析出，使溶质 浓度提高

100 E 1 A 溶液+冰 溶液+蔗糖 溶液 B t(°C) -20 x(%) -10 0 10 20 t1 t1' t2 20 x1 40 x2 60 80 图示为蔗糖水溶液的固—液 相平衡图。平衡图中纵坐标t 表示温度，横坐标x表示蔗 糖的百分比浓度。AE是冰点 曲线，也即冰和溶液的平衡 线，其中A点为纯水(溶液浓 度X=0)的冰点；EB是溶解 度曲线，即固体溶质和溶液 的平衡线；E点是最低共溶 点，即固体溶质和溶液的平 衡点，代表了冰和固体溶质 共同熔化的最低温度，称最 蔗糖水溶液固—液平衡图

100 E 1 A 溶液+冰 溶液+蔗糖 溶液 B t(°C) -20 x(%) -10 0 10 20 t1 t1' t2 20 x1 40 x2 60 80 图示为蔗糖水溶液的固—液 相平衡图。平衡图中纵坐标t 表示温度，横坐标x表示蔗 糖的百分比浓度。AE是冰点 曲线，也即冰和溶液的平衡 线，其中A点为纯水(溶液浓 度X=0)的冰点；EB是溶解 度曲线，即固体溶质和溶液 的平衡线；E点是最低共溶 点，即固体溶质和溶液的平 衡点，代表了冰和固体溶质 共同熔化的最低温度，称最 蔗糖水溶液固—液平衡图

❖ 冷冻浓缩的基本原理: ❖ 冷冻浓缩是在溶液浓度低于最低共熔点 浓度下进行的。如浓度为X1、温度为t1 的溶液对应的冰点为t′1，当温度为 t′1时就有冰晶出现。当温度继续下降 至t2时，就会有部分冰晶产生，溶液浓 度可增加到X2。温度继续下降，冰晶不 断增加，浓度也不断提高. ❖ 当温度降至最低共熔点温度以下时，整 个溶液全被冷冻成冰晶，达不到分离的 100 E 1 A 溶液+冰 溶液+蔗糖 溶液 B t(°C) -20 x(%) -10 0 10 20 t1 t1' t2 20 x1 40 x2 60 80

❖ 冷冻浓缩的基本原理: ❖ 冷冻浓缩是在溶液浓度低于最低共熔点 浓度下进行的。如浓度为X1、温度为t1 的溶液对应的冰点为t′1，当温度为 t′1时就有冰晶出现。当温度继续下降 至t2时，就会有部分冰晶产生，溶液浓 度可增加到X2。温度继续下降，冰晶不 断增加，浓度也不断提高. ❖ 当温度降至最低共熔点温度以下时，整 个溶液全被冷冻成冰晶，达不到分离的 100 E 1 A 溶液+冰 溶液+蔗糖 溶液 B t(°C) -20 x(%) -10 0 10 20 t1 t1' t2 20 x1 40 x2 60 80

❖ ❖ ①通过冷冻使溶液中的水分部分结晶析出 ❖ ❖ 冷冻浓缩可以防止溶液中的香气损失，特别 适用于热敏性强的溶液。但成本较高，有溶 质损失

❖ ❖ ①通过冷冻使溶液中的水分部分结晶析出 ❖ ❖ 冷冻浓缩可以防止溶液中的香气损失，特别 适用于热敏性强的溶液。但成本较高，有溶 质损失