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人們的生活水平質量越來越好，對食品的要求也越來越高，隨著人們對健康元素的重新認識，能夠給身體提供維生素、高營養的果汁、蔬菜汁飲品已經越來越受消費者的青睞。果蔬汁在飲食、保健、醫藥、美容化妝等行業都有得到了廣泛應用，這促使果蔬汁的產業化發展。我國果蔬汁生產加工起步比較晚，由于生產技術、設備比較落后，工藝陳舊等問題的限制，濃縮果蔬汁的生產一直未達到一定水平，是以我國的生產技術水平，生產裝備還有很大的提升空間。怎樣保證果蔬汁的生產質量和減少能耗，節約成本，是設備設計者特別需要關注的問題。

以往常采用浸漬、煎煮等方法來破碎果蔬細胞，提取出果蔬中的活性成分，再經過過濾澄清后，送到濃縮設備中進行濃縮。這種工藝拉長了整個生產周期，消耗大量的溶劑，設備投資和運行費用較高，繁雜的操作還有可能破壞果蔬汁營養成分。

在常壓操作下，果蔬汁中的芳香物和維生素非常容易喪失，所以常常采用真空濃縮技術來濃縮果蔬汁。降膜式蒸發器是一種常見的蒸發濃縮設備，其屬于膜狀蒸發，具有液體滯留量小，靜壓頭和持液量低，操作溫差小，傳熱系數大等優點，可用于真空操作，對高溫比較敏感的熱敏性物料，尤其適用。

國內外不少學者經研究發現，超聲波在物質的提取應用方面，能發揮極大的作用。不少研究者認為其產生的空化效應、熱效應和機械作用等綜合效應能很大程度上提高對天然產物的提取效率。通過超聲波的輔助，可以增大物資分子運動速率，局部出現高溫高壓，增大溶劑穿透力，加快物料活性物質的浸出，縮短提取時間，節約能源；超聲輔助提取過程中，不需要加熱，即可用來提取物料的熱敏性成分，有效避免了高溫對有效成分的破壞。若把超聲波放在蒸發器加熱室里，可以有效避免結垢，強化傳熱，提高傳熱系數。若把超聲提取技術和降膜蒸發技術結合起來，形成一種新型的超聲降膜技術，則能大大提高液膜的蒸發率，提高降膜蒸發器的性能。因此，怎樣設計出一套高效、可靠的提取濃縮裝備是非常有探討意義的。

果蔬→挑選→清洗→去皮→破碎榨汁→過濾→果蔬原液→濃縮→濃縮果蔬汁

濃縮果蔬汁的生產過程由多道工序組成，本文論述工藝主要涉及提取工序和濃縮工序。通過提取把容易引起果蔬汁渾濁的物質，如蛋白質、多糖、金屬離子等分離出來，通過蒸發得到符合濃度要求的濃縮果蔬汁。

本設計采用三效并流降膜蒸發工藝，通過將傳統地分開工作的提取設備、蒸發設備設計成一體，從而簡化工藝流程、節約設備布置空間、提高提取效率和濃縮效率。

為了蒸發掉料液中的大部分水分，蒸發時要耗用大量的生蒸汽，因此，節約能源，是我們設計過程中特別需要考慮的問題。在有效傳熱溫差滿足蒸發要求的前提下，我們采用三效蒸發，充分利用蒸發過程中產生的二次蒸汽的汽化潛熱，達到節能目的。另外，選擇合適的效數，可以達到連續進料，連續出料的目的，提高生產效率。生產的連續性使得操作過程更穩定，更加容易控制。

考慮到果蔬汁對高溫的敏感性，隨著整個蒸發過程中其濃度、粘度的變化情況及操作的方便性，選擇并流流程，為了最大可能避免末效可能出現的“干壁”現象，本設計在第三效蒸發器中添加了超聲換能裝置，盡可能縮短果蔬汁在加熱室的停留時間，增加蒸發速率，節約能源，同時強化傳熱，增大第三效的總傳熱系數，與此同時，最大限度保留料液中的有益元素，使其不被破壞，保證產品品質。

本次設計運行的流程是通過以下方案實現的：

本套提取與蒸發一體化裝置，主要由管式降膜蒸發器、分離器、預熱器、冷凝器、過濾器、超聲換能裝置、進料泵、真空泵、水泵、水箱、物料管線、不凝性氣體管線、冷凝水管線、儀表、閥門、控制柜等組成。

在第三效蒸發器中裝有超聲換能裝置，用來增大第三效的傳熱系數；同時，讓其兼做提取設備、濃縮設備，實現一體化效果。

在預熱器出口安上三通接頭，一條支路連到第一效蒸發器物料進口，另一條支路連接到第三效超聲式蒸發器物料進口，兩條支路均安上閥門。超聲式蒸發器物料出口（即分離器出口）安裝三通接頭，安上提取閥門和濃縮閥門，其中與超聲式蒸發器物料出口相連的提取閥門控制的支路連到過濾器進口，從過濾器出口接出后，再經過物料泵連接到物料平衡罐中；與超聲式蒸發器物料出口相連的濃縮閥門控制的支路連接到濃縮液儲罐中，或是經過泵輸連接到平衡罐中。

末效產生的二次蒸汽進入冷凝器中，與冷卻水進行換熱后，很快冷凝成冷凝水，冷凝水持續出水，回收至回用水箱循環使用。整套裝置在蒸發完成后獲得的濃縮液從末效分離室流入濃縮罐中。冷凝器借助真空泵抽掉整個蒸發設備里的不會發生相變的不凝性氣體，使蒸發器和冷凝器維持真空或負壓，在負壓下操作，可以使三效管式降膜蒸發器中料液產生的二次蒸氣自動的從上一效進入到下一效，直到進入冷凝器中。

本套一體化設備可以在真空低溫條件下不間斷運作，擁有蒸發效率高、運行成本低、節能降耗、能夠確保物料在蒸發中不變性的優點。

本工藝可以分為提取和濃縮兩個工段：

(1）提取工段工作原理：物料從物料平衡罐，通過離心泵輸送到預熱器中進行預熱，加熱到所需溫度后打開預熱器連接到超聲式蒸發器支路的閥門，開啟物料泵，借助物料泵把物料輸送到超聲式蒸發器中；

提取完成后，打開超聲式蒸發器提取閥門，讓物料和提取液進入到過濾器中進行過濾澄清，隨后把提取液經過泵輸送到平衡罐中，等待下一步蒸發操作。

(2）濃縮工段工作原理：開啟真空泵，打開各個進料口的閥門，使整個蒸發系統處在真空狀態；物料從物料平衡罐，通過離心泵輸送到預熱器中進行預熱，加熱到所需溫度后打開預熱器與第一效蒸發器物料進口相連的支路閥門；濃縮完成后打開與超聲式蒸發器出料口相連的濃縮閥門，把濃縮液收集到濃縮罐中，或是經過泵，再打入平衡罐。

提取與蒸發一體化的工藝流程圖如圖1所示：

果蔬汁市場的國際化和多元化，使得濃縮果蔬汁加工越來越受重視，要求也越來越高。影響果蔬汁質量的因素有非常多，從生鮮蔬果到口感好、營養佳的果蔬汁，每一道生產工序都有著舉足輕重的作用。隨著果蔬汁產能的擴大，生產裝備規模在不斷增大，耗能在不斷增加，一套高效、可靠的的工藝路線、工藝裝備成為很多技術工作者和投資者尤其關注的問題。因而越來越多的技術工作者綜合全面利用自己所學理論知識，再總結以往經驗，結合實際的項目需要投身到工藝技術創新工作中去。

本文對果蔬汁傳統的生產工藝路線進行了改進，通過將傳統地分開工作的提取設備、蒸發濃縮設備設計成一體，從而簡化工藝流程、節約設備布置空間、提高提取效率和濃縮效率，為果蔬汁的生產提供一種新思路。