[發明專利]一種濃縮方法

無效

• 申請號: 200810304531.4
• 申請日: 2008-09-17
• 公開（公告）號: CN101676010A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 丁楚良;耿炤
• 申請（專利權）人: 丁楚良;耿炤
• 主分類號: B01D1/16
• 分類號: B01D1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及化工、食品、飲料、醫藥領域，具體涉及溶液、混懸液的濃縮方法。

背景技術

濃縮一般是指含有一定量溶質、不溶性混懸固體(微粒)的稀水溶液(混懸液)，失去一部分溶劑水得到比較濃的溶液(混懸液)的過程。濃縮過程可實際上是以一定能量(熱量)輸入使溶劑水蒸發的部分分離，以提高剩余濃縮液中溶質、混懸物相對含量的過程。廣義濃縮實際上還包括非水溶液(混懸液)中溶劑溶質的部分分離。

濃縮操作廣泛用于化工、食品、飲料、醫藥等領域，現有的方法根據不同的分類方法有不同的分類，如：根據操作壓力可分為常壓濃縮、減壓濃縮；根據稀溶液(混懸液)的運動方式，分為升膜濃縮、降膜濃縮；根據液體蒸發面的特點，分為表面濃縮、沸騰濃縮等等。

濃縮過程實際上是溶劑水的部分蒸發，利用的是水在不同條件下的蒸發性質而進行的。常用的原理有：降低壓力(減壓濃縮)，降低沸點，提高蒸發效率；降低濃縮過程蒸發蒸汽的濃度，提高蒸汽濃度差(及時排走蒸氣、蒸汽)，提高蒸發速度；增加蒸發面積(薄膜濃縮)，提高蒸發面積。

常見的濃縮設備有：敞口濃縮鍋、單效多效真空濃縮罐、薄膜濃縮器、管式離心濃縮器等等，此外實驗室常用的旋轉蒸發儀。

在上述的濃縮過程中每一單位體積的溶液(混懸液)的行為有兩種運動方式：一是所有單位的液體一并接受能量(熱量)輸入，所有單位液體幾乎同時進行蒸發，直至濃縮結束；二是濃縮一單位體積溶液進行，一定體積液體完成濃縮后即脫離濃縮過程，下一部分液體繼續繼續濃縮，脫離……直至所有體積液體完成濃縮過程。前者可以稱為共熱濃縮過程；后則則可以稱為非共熱過程。

熱是化學變化主要促進因素之一，因此，濃縮過程以受熱時間越短越好，避免其中的成分發生不希望的化學變化，同時有利于降低能源消耗。因此，上述的非共熱濃縮過程是較共熱濃縮過程好的一種方式。因此，管式的薄膜濃縮較一般單效真空濃縮罐濃縮質量好。

此外，為了提高能源的利用效率，濃縮產生的蒸汽(二次蒸汽)可以循環利用，用于加熱另外一部分液體。

因此，提高濃縮速度關鍵在于降低蒸發沸點、提高蒸發表面、提高蒸汽(氣)的排除速度，以及二次蒸汽的利用。

發明內容

本發明是在降低蒸發沸點、提高蒸發表面、提高蒸汽(氣)的排除速度，以及二次蒸汽的利用等方面進行的，其特征在于首先將定量溶質、不溶性混懸固體()微粒的稀水溶液(混懸液)，經過快速(小于1分鐘)預熱至100攝氏度以上，再在一定壓力(大于1kg)條件下分散成微小液滴(霧化)，于一定真空度(小于1大氣壓)下使液滴中的一部分水分蒸發，形成高濃度溶液(混懸液)。

所述的一種濃縮方法，其特征在于稀溶液(混懸液)至少需要經過高壓預熱、減壓霧化兩個過程形成濃溶液。

所述的一種濃縮方法，其特征在于稀溶液(混懸液)的預熱是經過快速的管道式預熱方法快速升溫至100攝氏度以上后再進行水的蒸發過程；；預熱的主要能源介質是蒸汽，或電(電磁、微波)，或(和)蒸汽尾氣。

所述的一種濃縮方法，其特征在于經過預熱的稀溶液(混懸液)需要經過霧化過程變為液滴形式進行部分水分的分離。

所述的一種濃縮方法，其特征在于霧化的條件是指正壓力式霧化，或者離心式霧化，或者氣流式霧化等使液體形成微小液滴的方法。

所述的一種濃縮方法，其特征在于經過濃縮過程產生的蒸汽(氣)可以進行循環利用，用于預熱稀溶液(混懸液)。

所述的一種濃縮方法，其特征在于減壓噴霧過程中，噴霧區域與減壓管路之間具有倒圓錐形的遮擋板，或者其他形式的防止液滴被抽離噴霧區域的結構。

本發明利用高溫液滴中的水能夠在減壓條件下能夠瞬間大量蒸發的現象進行濃縮，是非共熱濃縮過程，液體受熱時間極短(小于5分鐘)。因此，本發明方法可以最大限度地加快濃縮過程，提高生產銷率和濃縮物質量。

常壓濃縮條件下蒸發1kg水消耗的蒸汽約1kg，多效減壓濃縮的濃縮效率可以達到每kg水消耗0.7kg，而利用本發明的方法，蒸發1kg水的蒸汽消耗可以達到0.5kg以下。

我國藥品生產企業約6700家，每家企業蒸汽消耗量以每年3000噸，每噸160元成本計算，年消耗蒸汽32億元。其中，用于液體濃縮的耗能約占蒸汽用量的一半，即16億元。如果濃縮的平均能耗由0.8kg(蒸汽/kg液體)下降至0.5kg，則，每年可以節省蒸汽價值6億元，折合標準燃煤377萬噸。

附圖說明：