第四章 浓缩技术

浓缩技术•浓缩过程：发酵工业提取与精致过程常用的单元操作，有时应用于整个发酵产品提取与纯化过程。

•浓缩任务：将低溶质浓度的溶液通过除去溶剂变为高溶质浓度的溶液。

•应用：有机酸，氨基酸，核苷酸，酶制剂及抗生素等发酵工艺产品的提前与分离发酵工业常用浓缩方法蒸发浓缩法冷冻浓缩法吸收浓缩法蒸发浓缩法定义：蒸发浓缩是利用溶剂和溶质挥发度的差异，从而获得一个有利的汽液平衡条件，达到分离的目的。

蒸发原理：按照分子运动学观点，溶液受热时，溶剂分子获得了动能，当一些溶剂分子的能量足以克服分子间的吸引力时，溶剂分子就会逸出液面进入上部空间，成为蒸汽分子，这就是汽化。

如果不设法除去这些蒸汽分子，则汽相与液相之间，水分的化学势将渐趋平衡，汽化过程也相应逐渐减弱以至停止进行。

故进行蒸发的必要条件就是热能的不断供给和生成的蒸气的不断排除。

蒸发的任务：使溶液中的溶剂在一定的温度和压力下加热后汽化除去，从而提高溶液中的溶质浓度。

•蒸发浓缩在实践上是利用加入热能使部分溶剂汽化，并将此汽化水分从余下的被浓缩溶液中分离出去。

即使溶剂汽化达到使溶质增浓的目的。

这种方法目前仍然是食品工业最广泛应用的一种浓缩方法。

•味精生产中谷氨酸钠脱色液是一种溶液，其中水是溶剂谷氨酸钠是溶质，用煮晶锅进行加热浓缩，得到味精。

•蒸发浓缩装置常按照加热、扩大液体表面积、减压、和加速空气流动等因素而设计•对于热敏性发酵产品的浓缩，常采用真空减压蒸发、薄膜蒸发以及分子蒸馏等方法薄膜蒸发器•工业发酵生产中常用的蒸发浓缩过程分为：常压蒸发浓缩过程真空减压蒸发浓缩过程。

常压蒸发浓缩过程真空减压蒸发•常压蒸发设备有中央循环管式蒸发器、横管式蒸发器、夹套式蒸发器、夹套带搅拌外循环蒸发器、强制循环蒸发器、薄膜蒸发器等。

强制循环蒸发器•真空减压蒸发设备根据二次蒸汽的利用情况，可分为:单效蒸发多效蒸发•工业生产中较常用的薄膜蒸发器又可分为管式、管板式、旋风式和离心式等多种类型。

液体浓缩技‎术一、概述1、浓缩是从溶‎液中除去部‎分溶剂的单‎元操作，是溶质和溶‎剂均匀混合‎液的部分分‎离过程。

2、浓缩和干燥‎的意义不同‎：浓缩过程中‎，水分在物料‎内部是借对‎流扩散作用‎从液相内部‎达到液相表‎面而后除去‎，最低水分含‎量约30%(质量)，一般为稳定‎状态的过程‎。

而干燥过程‎中，水分在物料‎内部最终必‎将借分子扩‎散作用从固‎相中除去，且一般为不‎稳定状态的‎过程。

二、浓缩方法：从原理上说‎分平衡浓缩‎和非平衡浓‎缩两种物理‎方法。

①平衡浓缩是‎利用两相在‎分配上的某‎种差异而获‎得溶质和溶‎剂分离的方‎法。

蒸发浓缩和‎冷冻浓缩即‎属此法。

蒸发浓缩在‎实践上是利‎用加入热能‎使部分溶剂‎汽化，并将此汽化‎水分从余下‎的被浓缩溶‎液中分离出‎去。

即使溶剂汽‎化达到使溶‎质增浓的目‎的。

这种方法目‎前仍然是食‎品工业最广‎泛应用的一‎种浓缩方法‎。

冷冻浓缩是‎利用稀溶液‎与固态冰在‎凝固点下的‎平衡关系，即利用有利‎的液固平衡‎条件。

冷冻浓缩时‎，部分水分因‎放热而结冰‎，而后用机械‎方法将浓缩‎液与冰晶分‎离。

蒸发和冷冻‎浓缩，两相都是直‎接接触的，故称平衡浓‎缩。

②非平衡浓缩‎：是利用半透‎膜来分离溶‎质与溶剂的‎过程，两相用膜隔‎开，因此分离不‎是靠两相的‎直接接触，故称非平衡‎浓缩。

利用半透膜‎的方法不仅‎可以分离溶‎质和溶剂，而且也可用‎以分离各种‎不同大小的‎溶质，因此统称为‎膜(渗)分离。

结晶是使溶‎质呈结晶状‎从溶液中析‎出的单元操‎作，也是溶质和‎溶剂均匀混‎合物的部分‎分离过程。

结晶操作与‎冷冻浓缩操‎作虽然都是‎利用固-液平衡条件‎的操作，它们的不同‎点：在于分离的‎目的，在于它们的‎操作原理及‎其前提条件‎。

在一定的条‎件下，实现的是溶‎质从溶液中‎析出，而在另一条‎件下实现的‎则是溶剂从‎溶液中成冰‎晶析出。

浓缩和结晶‎操作在食品‎工业中有着‎广泛的应用‎，是食品工程‎上极其重要‎的单元操作‎。

矿物加工中高效浓缩技术的研究与应用在当今的矿业领域，矿物加工是一项至关重要的环节，而高效浓缩技术在其中扮演着举足轻重的角色。

高效浓缩技术的不断发展和应用，对于提高矿物加工的效率、降低成本、提升资源利用率以及减少环境污染都具有重要意义。

一、高效浓缩技术的基本原理高效浓缩技术的核心原理是基于重力、离心力、磁力等物理作用，使矿浆中的固体颗粒与液体分离，从而实现矿物的浓缩。

重力浓缩是最常见的一种方式，利用固体颗粒与液体的密度差异，在重力作用下，固体颗粒逐渐沉淀到底部形成浓缩层。

离心浓缩则是通过高速旋转产生的离心力，大大增强了分离效果，适用于处理细粒级矿物。

磁力浓缩则是针对具有磁性的矿物，利用磁场将磁性矿物颗粒分离出来实现浓缩。

二、常见的高效浓缩技术及其特点1、高效浓密机高效浓密机是一种广泛应用的浓缩设备。

它通过优化给料方式、增加耙架结构的合理性以及改进底流排放系统，提高了浓缩效率。

其特点包括处理量大、占地面积相对较小、操作简单等。

但对于极细粒级的矿物，浓缩效果可能会受到一定限制。

2、水力旋流器水力旋流器利用离心力将矿浆进行分级和浓缩。

它具有结构紧凑、分离速度快的优点。

然而，其能耗较高，而且对于某些特定类型的矿物，可能会存在磨损问题。

3、过滤浓缩技术过滤浓缩包括真空过滤、压滤等方式。

真空过滤适用于处理含水量较高的矿浆，能够快速脱去大量水分。

压滤则能实现更高程度的浓缩，但处理速度相对较慢。

三、高效浓缩技术在矿物加工中的应用1、金属矿加工在铜、铁、金等金属矿的加工中，高效浓缩技术可以有效地提高精矿品位。

例如，在铜矿选矿中，通过高效浓缩，可以将含铜较低的矿浆浓缩至较高品位，为后续的冶炼工艺提供优质原料，降低冶炼成本。

2、非金属矿加工对于石墨、石英砂等非金属矿，高效浓缩技术能够去除杂质，提高产品质量。

比如在石墨加工中，通过浓缩技术可以提高石墨的纯度，使其在电子、新能源等领域具有更广泛的应用。

3、煤炭洗选煤炭洗选过程中，高效浓缩技术可以将煤泥水进行浓缩处理，实现水资源的循环利用，同时减少煤泥的排放，降低对环境的影响。

浓缩工艺技术浓缩工艺技术是一种利用物质的蒸发和冷凝过程，将液体中的溶质浓缩的技术方法。

它广泛应用于化工、制药、食品等领域，用于提取和分离溶液中的目标物质。

浓缩工艺技术的基本原理是根据物质的蒸发和冷凝过程，通过控制蒸发速度和冷凝温度，使溶液中的溶质浓缩。

蒸发是将液体转化为气体的过程，溶液中的溶质随着水分子一起蒸发，形成蒸汽。

冷凝是指将蒸汽转化为液体，通过降低温度将蒸汽中的溶质重新溶解在溶剂中。

通过不断重复蒸发和冷凝的过程，可以将溶液中的溶质浓缩。

浓缩工艺技术的应用非常广泛。

在化工领域，它常用于制备高纯度的化学品或分离混合物中的成分，例如盐酸、硫酸等。

在制药领域，浓缩技术可以用于制备药物原料、提取天然药物中的有效成分。

在食品加工领域，浓缩工艺技术可以用于提取果汁、浓缩牛奶等。

浓缩工艺技术有多种方法。

常见的方法包括真空浓缩、喷雾干燥浓缩、膜分离浓缩等。

真空浓缩是通过减压蒸发的方式进行的，可以降低溶剂的沸点，加快蒸发速度，提高浓缩效率。

喷雾干燥浓缩是将液体喷雾成细小颗粒，通过热空气的吹流使其快速蒸发，从而实现浓缩。

膜分离浓缩是利用半透膜的选择透过作用，将溶剂中的溶质分离出来，达到浓缩的目的。

浓缩工艺技术在实际应用中需要注意一些问题。

首先是选择合适的浓缩方法。

不同的溶液和目标物质适用于不同的浓缩方法，需要根据具体情况进行选择。

其次是控制浓缩工艺的条件。

包括控制蒸发速度和冷凝温度等参数，以及操作过程中的安全措施。

此外，还需要注意浓缩后的产品质量和效率。

总之，浓缩工艺技术是一种重要的物质提取和分离方法，可以实现液体中溶质的浓缩。

它广泛应用于化工、制药、食品等领域，具有重要的经济价值和社会效益。

随着科学技术的不断进步，浓缩工艺技术也将不断发展和创新，为各行各业提供更多的可能性。