专利名称：一种浓缩方法
技术领域：
本发明涉及化工、食品、饮料、医药领域，具体涉及溶液、混悬液的浓縮方法。
背景技术：
浓縮一般是指含有一定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，失去 一部分溶剂水得到比较浓的溶液(混悬液)的过程。浓縮过程可实际上是以一定能量(热量 )输入使溶剂水蒸发的部分分离，以提高剩余浓縮液中溶质、混悬物相对含量的过程。广义 浓縮实际上还包括非水溶液(混悬液)中溶剂溶质的部分分离。
浓縮操作广泛用于化工、食品、饮料、医药等领域，现有的方法根据不同的分类方法有 不同的分类，如根据操作压力可分为常压浓縮、减压浓縮；根据稀溶液(混悬液)的运动 方式，分为升膜浓縮、降膜浓縮；根据液体蒸发面的特点，分为表面浓縮、沸腾浓縮等等。
浓縮过程实际上是溶剂水的部分蒸发，利用的是水在不同条件下的蒸发性质而进行的。 常用的原理有降低压力(减压浓縮)，降低沸点，提高蒸发效率；降低浓縮过程蒸发蒸汽 的浓度，提高蒸汽浓度差(及时排走蒸气、蒸汽)，提高蒸发速度；增加蒸发面积(薄膜浓 縮)，提高蒸发面积。
常见的浓縮设备有敞口浓縮锅、单效多效真空浓縮罐、薄膜浓縮器、管式离心浓縮器 等等，此外实验室常用的旋转蒸发仪。
在上述的浓縮过程中每一单位体积的溶液(混悬液)的行为有两种运动方式 一是所有 单位的液体一并接受能量(热量)输入，所有单位液体几乎同时进行蒸发，直至浓縮结束； 二是浓縮一单位体积溶液进行， 一定体积液体完成浓縮后即脱离浓縮过程，下一部分液体继 续继续浓縮，脱离……直至所有体积液体完成浓縮过程。前者可以称为共热浓縮过程；后 则则可以称为非共热过程。热是化学变化主要促进因素之一，因此，浓縮过程以受热时间越短越好，避免其中的成 分发生不希望的化学变化，同时有利于降低能源消耗。因此，上述的非共热浓縮过程是较共 热浓縮过程好的一种方式。因此，管式的薄膜浓縮较一般单效真空浓縮罐浓縮质量好。
此外，为了提高能源的利用效率，浓縮产生的蒸汽(二次蒸汽)可以循环利用，用于加 热另外一部分液体。
因此，提高浓縮速度关键在于降低蒸发沸点、提高蒸发表面、提高蒸汽(气)的排除速 度，以及二次蒸汽的利用。
发明内容
本发明是在降低蒸发沸点、提高蒸发表面、提高蒸汽(气)的排除速度，以及二次蒸汽 的利用等方面进行的，其特征在于首先将定量溶质、不溶性混悬固体()微粒的稀水溶液( 混悬液)，经过快速(小于l分钟)预热至100摄氏度以上，再在一定压力(大于lkg)条件 下分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于l大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发 ，形成高浓度溶液(混悬液)。
所述的一种浓縮方法，其特征在于稀溶液(混悬液)至少需要经过高压预热、减压雾化 两个过程形成浓溶液。
所述的一种浓縮方法，其特征在于稀溶液(混悬液)的预热是经过快速的管道式预热方
法快速升温至100摄氏度以上后再进行水的蒸发过程；；预热的主要能源介质是蒸汽，或电
(电磁、微波)，或(和)蒸汽尾气。
所述的一种浓縮方法，其特征在于经过预热的稀溶液(混悬液)需要经过雾化过程变为 液滴形式进行部分水分的分离。
所述的一种浓縮方法，其特征在于雾化的条件是指正压力式雾化，或者离心式雾化，或 者气流式雾化等使液体形成微小液滴的方法。
所述的一种浓縮方法，其特征在于经过浓縮过程产生的蒸汽(气)可以进行循环利用， 用于预热稀溶液(混悬液)。
所述的一种浓縮方法，其特征在于减压喷雾过程中，喷雾区域与减压管路之间具有倒圆 锥形的遮挡板，或者其他形式的防止液滴被抽离喷雾区域的结构。本发明利用高温液滴中的水能够在减压条件下能够瞬间大量蒸发的现象进行浓縮，是非 共热浓縮过程，液体受热时间极短(小于5分钟)。因此，本发明方法可以最大限度地加快 浓縮过程，提高生产销率和浓縮物质量。
常压浓縮条件下蒸发lkg水消耗的蒸汽约lkg，多效减压浓縮的浓縮效率可以达到每kg水 消耗0.7kg，而利用本发明的方法，蒸发lkg水的蒸汽消耗可以达到0.5kg以下。
我国药品生产企业约6700家，每家企业蒸汽消耗量以每年3000吨，每吨160元成本计算 ，年消耗蒸汽32亿元。其中，用于液体浓縮的耗能约占蒸汽用量的一半，即16亿元。如果浓 縮的平均能耗由0.8kg (蒸汽/kg液体)下降至0.5kg，贝l」，每年可以节省蒸汽价值6亿元，折 合标准燃煤377万吨。
附图l为本发明示意图，其中l为储液罐；2为进液管、流量计及阀门；3为预热器(其 中下部为余热预热段，上部为强热端)；4为雾化器；5为浓縮罐；6为浓縮液收集口； 7为浓 縮液储罐；8为取样口； 9为旋风分离器。
附图2为另一种形式的喷雾浓縮结构示意图，主要显示本发明装置中减压喷雾过程的一 种结构，其中10为对称分布的进液喷雾口， ll为居中减压口， 12为遮挡板。
下面结合实施例对本发明方法进行具体过程说明，但实施例的具体说明不意味着对本发 明的条件限制，在相关技术领域的通常知识范围内的改变应用仍应属于本发明的要求范围之 内。
实施例一、
某天然植物提取液，为含有溶质、不溶性微粒的混悬溶液，单位体积含有的固体量小于 1% (单位重量/单位体积，如"g/ml"或者"吨/立方米")，外观为自由流动液体。该液体 ，经过提取后贮存于l，趁热经过一般过滤(如经过75um的筛)，除去一部分不溶性泥砂杂 质，然后经由2通入预热管(器)3内，管外进行加蒸汽或者电磁或者微波加热，使管内液体 2分钟内上升至100摄氏度以上，如121摄氏度，然后经过雾化器4 (离心式雾化，或者气流雾 化，或者压力式雾化器)雾化，以居中位置喷入桶状的蒸发罐5内，蒸发罐直径大于雾化的最大横截面积；蒸发罐上部有联通减压泵、旋风分离器9的减压管用于排除蒸汽(气)，蒸 发罐下部为倒锥型，有浓縮液收集口6。(出口具有交替阀门，间断排除浓縮液；或者浓縮 完毕后， 一次性排除。)雾化液滴蒸发去一部分水后，经过蒸发罐下部斜面收集进入浓縮液 收集口，收集后检测浓縮程度，如合格则导入备用罐或进入下一工序；如不合格则可以导入 待浓縮液管路2，与新鲜液体合并进行二次浓縮。经由浓縮罐上部抽排出蒸汽(气)经过旋 风分离器分离出一部分液体后排出。通过调节预热温度、进液量，以及真空度可以调节蒸发 强度，得到不同浓度的浓縮液。
实施例二、
同实施例一，在进液管路2上增加加压泵，提高液体运行压力，提高压力式雾化浓縮效果。
实施例三、
如实施例一，经由浓縮罐上部抽排出蒸汽(气)经过旋风分离器分离出一部分液体后， 由管道引入预热器，对预热管的前进口端(低温端) 一部分进液管进行预热，而后排除。预 热管的后部仍旧采用蒸汽、电磁或者微波加热器进行预热。
实施例四、
如实施例一，提取液为含有50%乙醇，预热过程需控制蒸汽压力、流速，使预热温度达 到约98摄氏度，提取液过沸，而后压力喷雾蒸发，经由浓縮罐上部抽排出乙醇蒸汽(气)， 再经由旋风分离器分离出一部分液体后，由管道引入冷凝器，冷凝含有乙醇的蒸汽，冷凝液 可以导入回收储罐。或者冷凝后对预热管的前进口端(低温端) 一部分进液管进行预热，而 后导入回收储罐。预热管的后部仍旧采用蒸汽、电磁或者微波加热器进行预热。
权利要求
1.一种浓缩方法，其特征在于首先将定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，经过快速(小于1分钟)预热至100摄氏度以上，再在分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于1大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发，形成高浓度溶液。
2 如权利要求l所述的一种浓縮方法，其特征在于稀溶液至少需要经 过高压预热、减压雾化两个过程形成浓溶液(混悬液)。
3 如权利要求l、 2所述的一种浓縮方法，其特征在于稀溶液(混悬液 )的预热是经过快速的管道式预热方法快速升温至100摄氏度以上后再进行水的蒸发过程； 预热的主要能源介质是蒸汽，或电(电磁、微波)，或(和)蒸汽尾气。
4 如权利要求l、 2所述的一种浓縮方法，其特征在于经过预热的稀溶 液(混悬液)需要经过雾化过程变为液滴形式进行部分水分的分离。
5 如权利要求l、 2所述的一种浓縮方法，其特征在于雾化的条件是指 正压力式雾化，或者离心式雾化，或者气流式雾化等使液体形成微小液滴的方法。
6 如权利要求l、 2所述的一种浓縮方法，其特征在于经过浓縮过程产 生的蒸汽(气)可以进行循环利用，用于预热稀溶液(混悬液)。
7 如权利要求l、 2所述的一种浓縮方法，其特征在于减压喷雾过程中 ，喷雾区域与减压管路之间具有倒圆锥形的遮挡板，或者其他形式的防止液滴被抽离喷雾区 域的结构。
全文摘要
本发明公开一种浓缩方法，即将含有一定量溶质、不溶性混悬固体(微粒)的稀水溶液(混悬液)，经过快速(小于1分钟)预热至100摄氏度以上，再分散成微小液滴(雾化)，于一定真空度(小于1大气压)下使液滴中的一部分水分蒸发，形成高浓度溶液的方法。本发明方法是液体受热时间短，蒸发效率高、节能，可以广泛用于现有化工、食品、饮料、医药领域。
文档编号B01D1/16GK101676010SQ20081030453
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者丁楚良, 炤 耿 申请人:丁楚良;耿 炤