薄膜蒸发仪和真空浓缩装置都用于液体的浓缩处理,但它们在工作原理、设备结构、适用范围等方面存在一些区别:
1. 工作原理
- 薄膜蒸发仪:主要是让液体物料在加热壁上形成薄膜,通过增大物料的受热面积来强化传热和传质过程。薄膜的形成方式多样,如升膜式是利用物料在加热管内受热沸腾产生的蒸汽上升力,使物料沿管壁形成薄膜上升;刮板式是通过刮板将物料均匀刮在加热壁上形成薄膜。由于薄膜很薄,物料内部的传热和传质阻力小,溶剂分子能快速从薄膜表面汽化,从而实现浓缩。
- 真空浓缩装置:是利用降低系统压力使物料沸点下降的原理来进行浓缩。真空泵抽出装置内的空气和蒸汽,降低压力,在加热作用下,物料在低于常压沸点的温度下沸腾,溶剂汽化后被抽出,溶质留在剩余的浓缩液中。
2. 设备结构
- 薄膜蒸发仪:
- 蒸发器结构:通常有特殊的结构设计来帮助物料形成薄膜。例如升膜蒸发器有垂直的加热管,物料从底部进入加热管,受热汽化后形成上升薄膜;刮板式薄膜蒸发器内部有刮板装置,刮板安装在旋转轴上,由电机驱动,在蒸发器内部旋转,将物料刮在加热壁上。
- 加热系统:加热方式多样,有夹套式、盘管式等。并且加热系统要保证能使物料均匀受热形成薄膜,对加热的均匀性要求较高。
- 其他部件:有些薄膜蒸发仪可能还配备物料分布器,用于在进料时使物料更均匀地分布在加热壁的起始位置,以形成良好的薄膜。
- 真空浓缩装置:
- 蒸发器结构:主要是提供一个液体蒸发的空间,其结构相对较为简单,一般是一个带有加热装置的容器,如夹套式或盘管式加热的罐体,重点在于保证液体在真空和加热条件下能够有效蒸发,对形成薄膜没有特别要求。
- 真空系统:包括真空泵、真空管道和阀门等关键部件。真空泵是核心,不同类型的真空泵(如旋片式、水环式、罗茨真空泵等)用于创造和维持不同真空度,真空管道要确保良好的密封性,防止空气泄漏影响真空效果。
- 冷凝器:通常有列管式、盘管式或板式冷凝器,用于将汽化的溶剂蒸汽冷凝成液体,根据冷却方式(风冷或水冷)还会配备相应的冷却装置。
3. 蒸发效率和时间
- 薄膜蒸发仪:由于物料以薄膜形式存在,受热面积大且传热传质阻力小,蒸发速度通常较快,物料在设备中的停留时间较短,一般在数秒到数分钟之间。这对于一些热敏性物料的快速浓缩,防止其受热变质很有优势。
- 真空浓缩装置:蒸发效率主要取决于真空度、加热温度和物料本身的性质等因素。相对而言,其蒸发速度可能没有薄膜蒸发仪快,并且物料在设备中的停留时间可能较长,因为它没有薄膜蒸发仪那种通过特殊薄膜形成方式来加速蒸发的机制。
4. 适用范围
- 薄膜蒸发仪:
- 物料性质:对物料的适应性较强,尤其适合处理热敏性物料、高粘度物料和含有少量固体颗粒的物料。例如在制药行业处理药物提取液、在食品行业处理果酱等高粘度物料,以及在化工行业处理含有固体杂质的溶液等。
- 应用行业:广泛应用于制药、食品、化工、石油化工等多个行业,用于产品的浓缩、提纯、分离等多种工艺过程。
- 真空浓缩装置:
- 物料性质:更侧重于处理对温度敏感程度稍低的物料,不过对于热敏性物料在适当控制真空度和温度的情况下也能使用。对于一些易起泡沫或在浓缩过程中可能产生结垢的物料,需要采取额外措施来确保正常浓缩。
- 应用行业:主要应用于食品(如果汁、牛奶浓缩)、制药(药物提取液浓缩)、化工(溶液浓缩)和环保(废水浓缩处理)等行业,在需要降低沸点进行浓缩的场合使用。
5. 产品质量
- 薄膜蒸发仪:由于能够快速蒸发和短时间处理,以及精确的温度控制(有些薄膜蒸发仪还能在真空下操作),可以更好地保留物料中的有效成分、风味和营养成分,产品的纯度和质量较高。例如在浓缩果汁或药物精华液时,能有效减少有效成分的损失。
- 真空浓缩装置:产品质量也不错,通过控制真空度和温度可以在一定程度上保留物料的品质,但在处理一些热敏性或高附加值的物料时,产品质量的保障程度可能稍逊于薄膜蒸发仪。不过在合适的操作条件下,仍然可以得到高质量的浓缩产品。