第四章-浓缩技术解析
第四章-浓缩技术.

冻干设备
福州大学图书馆 生物科学与工程学院 Library of Fuzhou Unive产最主要的设备为食品用真空冷冻干 燥机组,该机组的性能,能耗和操作自动化程度 的高低决定了冻干食品生产企业的技术水平的高 低,食品用冻干机分间歇式和连续式。连续式机 组在国内企业尚属少见。间歇式冻干机由干燥箱 体、加热系统、真空系统、制冷系统、控制系统 等5部分组成。
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冷冻浓缩
是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的一种 浓缩方法。采用冷冻浓缩方法,溶液在浓度上是 有限度的。当溶液中溶质浓度超过低共熔浓度时, 过饱和溶液冷却的结果表现为溶质转化成品体析 出,此即结晶操作的原理。这种操作,不但不会 提高溶液中浓质的浓度,相反却会降低溶质的浓 度。但是当溶液中所含溶质浓度低于低共熔浓度 时,则冷却结果表现为溶剂(水分)成晶体(冰晶) 析出。随着溶剂成品体析出的同时,余下溶液中 的溶质浓度显然就提高了,此即冷冻浓缩的基本 原理。
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工业化使用
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实验型冷冻干燥机
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浓缩工艺原理

浓缩工艺原理浓缩工艺是将液体中的水分通过蒸发或其他方法去除,使得液体中的固体物质含量增加的方法。
这种工艺广泛应用于化工、食品、制药等领域。
浓缩工艺的原理是利用物质的热力学性质,在一定温度和压力下将液体中的水分转化为蒸汽,从而实现液体中固体物质的浓缩。
浓缩工艺的分类根据浓缩工艺的不同原理和方法,可以将其分为以下几类:1. 蒸发浓缩法蒸发浓缩法是将液体加热使其蒸发,形成水蒸气,再通过冷凝器将水蒸气冷却成液体,从而实现液体中水分的去除。
这种方法适用于水分含量较高的液体。
2. 冷冻浓缩法冷冻浓缩法是利用水分在低温下的冷凝和结晶特性将液体中的水分去除。
这种方法适用于水分含量较低的液体。
3. 膜分离浓缩法膜分离浓缩法是利用特殊材料的渗透性和分离性将液体中的水分和固体物质分离开来。
这种方法适用于液体中含有高分子物质的情况。
4. 溶剂萃取浓缩法溶剂萃取浓缩法是利用溶剂与液体中的物质之间的相溶性差异将液体中的水分去除。
这种方法适用于含有有机物的液体。
浓缩工艺的应用浓缩工艺广泛应用于各种行业,如:1. 化工行业在化工行业中,浓缩技术被广泛应用于化工原料、化工中间体、化工成品等的生产过程中。
通过浓缩工艺可以实现化工产品的提纯和浓缩。
2. 食品行业在食品行业中,浓缩技术被应用于果汁、乳制品、调味品等的生产过程中。
通过浓缩工艺可以提高食品的品质和口感,延长其保质期。
3. 制药行业在制药行业中,浓缩技术被广泛应用于药物的生产过程中。
通过浓缩工艺可以实现药物的纯化和浓缩,从而提高其药效。
4. 环保行业在环保行业中,浓缩技术被应用于危险废物处理和污水处理等方面。
通过浓缩工艺可以实现废物的减量和污水的净化。
总结浓缩工艺是一种实现液体中固体物质浓缩的重要方法,其原理和分类多种多样。
浓缩工艺在化工、食品、制药和环保等领域都有广泛的应用。
未来,随着科技的不断进步,浓缩工艺将会更加成熟和完善,为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
浓缩的方法

浓缩的方法众所周知,浓缩是一种将液体或气体中的成分减少至一定比例的方法。
浓缩的应用范围非常广泛,从食品加工到化学工业,从环境保护到能源开发,都离不开浓缩技术的支持。
本文将从浓缩的基本原理、浓缩方法的分类以及浓缩技术的应用等方面进行探讨。
一、浓缩的基本原理浓缩的基本原理是通过减少液体或气体中的溶剂,使其溶质的浓度增加。
在液体浓缩中,通常采用蒸发、蒸馏、冷凝、离子交换等方法;在气体浓缩中,通常采用吸附、膜分离、压缩等方法。
浓缩的目的是为了提高溶液或气体中溶质的浓度,减少体积或体积成本,便于储存、运输和加工。
二、浓缩方法的分类1.蒸发法蒸发法是一种常用的液体浓缩方法,它的原理是利用热量将液体中的溶剂蒸发掉,使溶质浓度增加。
蒸发法通常分为自然蒸发、真空蒸发和强制循环蒸发三种形式。
自然蒸发适用于浓度较低的液体,真空蒸发适用于高浓度液体,而强制循环蒸发则适用于浓度较高的液体。
2.蒸馏法蒸馏法是一种利用液体的沸点差异来实现分离的方法。
蒸馏法通常分为简单蒸馏、分馏、萃取和萃取蒸馏等几种形式。
简单蒸馏适用于分离沸点相差较大的液体,分馏适用于分离沸点相差较小的液体,萃取适用于分离不同物质之间的亲疏性差异,而萃取蒸馏则是将萃取和蒸馏两种方法结合起来进行分离。
3.冷凝法冷凝法是一种将气体或蒸汽冷却成液体的方法。
冷凝法通常分为冷凝、冷凝分离、冷凝吸附和冷凝压缩等几种形式。
冷凝适用于将气体或蒸汽冷凝成液体,冷凝分离适用于分离沸点相差较小的液体,冷凝吸附适用于分离不同物质之间的亲疏性差异,而冷凝压缩则是将冷凝和压缩两种方法结合起来进行分离。
4.离子交换法离子交换法是一种利用离子交换树脂对液体中的离子进行选择性吸附和释放的方法。
离子交换法通常分为阴离子交换、阳离子交换和混床交换等几种形式。
阴离子交换适用于去除液体中的阴离子,阳离子交换适用于去除液体中的阳离子,混床交换则是将阴离子交换和阳离子交换两种方法结合起来进行分离。
5.膜分离法膜分离法是一种利用膜对液体或气体进行选择性分离的方法。
浓缩可以通过何种方式进行?

浓缩可以通过何种方式进行?一、蒸馏法蒸馏法是一种常见的浓缩方式,通过利用物质在不同温度下的汽化特性来实现浓缩。
首先,将待浓缩的溶液加热至其挥发性成分开始汽化,然后将气态的成分收集并冷却,使其重新变为液态。
这样,挥发性成分就被分离出来了,从而实现了溶液的浓缩。
蒸馏法的优点在于操作简单,可以有效地去除溶液中的杂质,但同时也存在着能耗高、操作时间长的缺点。
二、透析法透析法是一种通过渗透作用实现浓缩的方法。
透析是指通过半透膜将溶液分成浓度不同的两部分,使溶剂和小分子溶质从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,从而实现溶液的浓缩。
透析法的优点在于操作简单,对溶液中的生物大分子不会造成损伤,但同时也存在着浓缩速度慢、半透膜的选择和维护的困难等问题。
三、气体吸附法气体吸附法是一种利用吸附材料吸附气体从而实现浓缩的方法。
吸附材料通常是选择有较强吸附能力的材料,比如活性炭。
将待浓缩的气体通过吸附材料,利用吸附剂对气体成分的选择吸附特性,从而完成气体的浓缩。
气体吸附法的优点在于操作简单,无需能量供应,但同时也存在着吸附剂选择的难题,以及吸附饱和后的再生问题。
四、萃取法萃取法是一种利用溶剂的选择性溶解性来实现浓缩的方法。
通过在待浓缩的溶液中加入适当的溶剂,使其中的目标物质溶解于溶剂中,而非目标物质则保持在原始溶液中。
然后,采用适当的分离和回收方法,将目标物质从溶剂中分离出来,从而实现溶液的浓缩。
萃取法的优点在于对目标物质具有较高的选择性,但同时也存在着溶剂的选择和回收问题。
五、冷冻浓缩法冷冻浓缩法是一种利用溶液在冰冻过程中形成冰晶而实现浓缩的方法。
通过将待浓缩的溶液暴露在低温环境中,使其冷冻,冰晶形成时会排除其中的溶剂,从而实现溶液的浓缩。
然后,通过适当的方法将冰晶与液相分离,并回收液相部分,从而浓缩溶液。
冷冻浓缩法的优点在于操作简单,无需能量供应,但同时也存在着溶剂的选择和回收问题,以及冷冻过程对某些溶液造成的影响。
以上就是浓缩可以通过的几种常见方式。
执业中药师辅导精华——中药药剂学第四章 浸提分离浓缩与干燥.

执业中药师辅导精华——中药药剂学第四章浸提、分离、浓缩与干燥第一节浸提浸提系指采用适当的溶剂与设备将中药材中可溶性成分浸出的过程。
浸提是多数中药制剂的必须操作单元,其目的是尽可能多地浸出中药材中的药效物质,最大限度地减少无效物质和有害成分的浸出,以便简化后期的分离精制工艺,降低服用量,确保制剂的安全、有效和稳定。
一、浸出过程与影响因素1.中药的浸出过程(1)浸润与渗透浸提溶剂能否润湿药材,并渗透进入药材内部,是浸也其有效成分的必要条件。
药材能否被润湿取决于所用溶剂与药材的性质。
通常中药浸提采用的水和不同浓度乙醇等极性溶剂能润湿多数药材。
加入表面活性剂、多脂成分的脱脂处理等,可加快润湿过程,有利于浸出。
(2)解吸与溶解药材干燥后,可溶性成分固结吸附于组织细胞内,浸出溶剂渗透进入药材需克服化学成分之间或化学成分与组织细胞之间的吸附力,才能将其溶解形成溶液。
化学成分能否被溶剂溶解,取决于化学成分的结构和溶剂的性质,根据“相似相溶”规律,水能溶解极性大的生物碱盐、黄酮苷、皂苷等,也能溶出高分子胶体。
由于增溶和助溶作用,还可溶出某些极性小的物质。
高浓度乙醇能溶出少量极性小的苷元、香豆素和萜类等,也能溶出蜡、油脂等脂性杂质。
溶剂中加入适量的酸、碱、表面活性剂,可增加有效成分的解吸与溶解。
(3)扩散进入药材组织细胞内的溶剂溶解大量化学成分后,药材内外出现浓度差。
细胞外侧纯溶剂或稀溶液向药材内渗透,药材内高浓度溶液中的溶质不断地向周围低浓度方向扩散,直至内外浓度相等。
浓度差是扩散的推动力,扩散速率可以Fick扩散定律来说明:式中,dt——扩散时间;ds——在dt时间内物质(溶质)的扩散量;F——扩散面,代表药材的粒度与表面状态;dc/dx——浓度梯度;D——扩散系数。
扩散系数D可由爱因斯坦公式求出:式中,R——气体常数;T——绝对温度;N——阿佛伽德罗常数;r——扩散物质(溶质)分子半径;η——液体黏度。
从以上公式可以看出,扩散速率(ds/dt)与扩散面(F)、浓度梯度(dc/dx)、温度(T)成正比;与扩散物质(溶质)分子半径(r)、液体的黏度(η)成反比。
发酵:浓缩技术—孙欢欢解读

吸收浓缩法
吸收浓缩法:是一种通过吸收剂 直接吸收出去溶液中溶剂分子使 溶液浓缩的方法。
应用吸收浓缩法时要求吸收剂不 与溶液起化学反应,而且对大分 子类的发酵产品不起吸收作用, 易于溶液分开,吸收剂除去溶剂 后能重复使用。
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浓缩技术
浓缩技术概括 蒸发浓缩法 冷冻浓缩法及吸收浓缩法
浓缩技术概括
浓缩过程是发酵 工业提取与精制过 程常用的单元操作。
机酸、氨基酸、核 苷酸、酶制剂及抗 生素等发酵工业产
浓缩的目的是将低
溶质浓度的溶液通 过除去溶质变为高
品的提取分离过程。
常用的浓缩技术有 蒸发浓缩法、冷冻
溶质浓度的溶液。
它广泛用于有
干燥法、吸收浓缩
法。
浓缩技术
浓缩技术概括
蒸发浓缩法 冷冻浓缩法及吸收浓缩法
蒸发浓缩法
蒸发浓缩法概念及原理
蒸发是工业发酵生产过程中常 用的发酵产品浓缩方法之一。蒸 发的目的是使溶液中的溶剂在一 定的温度和压力下加热后汽化除 去,从而提高溶液中溶质的浓度。 这里所指的溶液是由不挥发的溶 质与液体溶剂所组成,蒸发过程 只有溶剂汽化而溶质不汽化。
蒸发浓缩法
蒸发浓缩装置的设计
蒸发是溶液表面的溶剂分子获得 的动能超过了溶液内溶剂分子间 的吸引力脱离液面进入空间的过 程。蒸发快慢与温度、蒸发面积 及液面蒸汽分子密度等因素有关。 因此,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
蒸发浓缩法
蒸发浓缩装置的分类
常用的蒸发浓缩过程可分为常压 蒸发浓缩和真空减压蒸发浓缩过 程。按照结构型式不同,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 循环蒸发器等.真空减压蒸发设备 根据二次蒸气的利用的情况,可 分为单效蒸发和多效蒸发。
中药化学第四章中药化学成分的分离技术

K=CU/CL CU:上层浓度,CL:下层浓度。 若有两种成份时(A,B),则A,B各有其分
配系数KA,KB,则两者差别越大,分离效果越 好。
如,KA=10说明振摇一次平衡后,A则有90 %以上溶于上层溶液中。
而KB=0.l时,振摇一次平衡后,B则有90% 以上溶于下层中,过样A和B两成份就有较大程 度分离,连续分离萃取几次,就可能达到A,B 的全部分离。
仪器装置
该装置有3个部分组成。 输液部分。包括微型泵、移动相溶剂储槽和试样
液注射器。 萃取部分。由300~500根内径约2 mm、长度为
20~40 cm的萃取管连接而成。 收集检出部分。包括检出器及分步自动收集仪。
适用范围
目前DCCC法广泛用于皂苷、生物碱、酸性成分、蛋 白质、糖类等天然产物的分离和精制,特别是用于 皂苷类的分离,并取得良好效果。
三、铅盐沉淀法
原理 此法是利用中性醋酸铅和碱式醋酸铅在水和 稀醇溶液中能与许多天然药物化学成分生成 难溶性的铅盐或铅络合物沉淀的性质,使有 效成分和杂质分离。此法既可使杂质生成铅 盐沉淀除去,又可以使有效成分生成铅盐沉 淀。
铅盐沉淀法适用范围
中性醋酸盐(Pb(Ac)2)可用于沉淀天然药物成 分中的有机酸、蛋白质、氨基酸、黏液质、 鞣质、树脂、酸性皂苷、部分黄酮苷、蒽醌 苷、香豆素苷和某些色素等具有羧基、邻二 酚羟基的酸性或酚性物质。
氯仿:乙醚 由 某些苷类,如强心苷
乙酸乙酯
小 某些苷类,如黄酮苷
正丁醇
到 某些苷类,如皂苷,黄酮苷
丙酮、乙醇 大 极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生物
碱盐
水
蛋白质、黏液质、果胶、糖类、无机盐
(强亲水性)
二、适用范围
此法是早年研究天然药物有效成分的一种最重要的 方法,主要用于分离提纯含有极性不同的各种化 学成分的中药提取液。目前仍是最常用的方法,
执业药师考试辅导《中药药剂学》第四章 浸提、分离、精制、浓缩与干燥

第四章浸提、分离、精制、浓缩与干燥1~2.5分14大考点答疑编号:NODE70093300104100000101续表答疑编号:NODE70093300104100000102续表答疑编号:NODE70093300104100000103第一节浸提学习要点:1.中药浸出的3个过程2.影响浸提的9大因素3.常用浸提溶剂的性质、特点与应用4.常用浸提辅助剂及其应用5.6大浸提方法的特点与应用答疑编号:NODE70093300104100000104浸提:采用适当的溶剂与设备将中药材中可溶性成分浸出的过程。
浸提的目的:提取物的形式?流、浸、干答疑编号:NODE70093300104100000105有关浸提的几个概念:单体化合物:具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。
有效成分:起主要药效的物质,如生物碱、苷类等。
有效部位:混合物,一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分,如人参总皂苷、银杏总黄酮等。
辅助成分:增强或缓和有效成分的作用,或利于浸出,或增加制剂稳定性的物质,如鞣质缓和大黄泻下,皂苷促进洋地黄毒苷溶解吸收。
无效成分:无生物活性,不起药效的物质,与有效成分共存,如蛋白质、鞣质、淀粉、树脂、叶绿素等。
组织成分:构成药材细胞或其他不溶性物质,如纤维素、栓皮、石细胞等。
答疑编号:NODE70093300104100000106一、浸出过程与影响因素1.中药的浸出过程答疑编号:NODE70093300104100000107答疑编号:NODE700933001041000001082.影响浸提的主要因素答疑编号:NODE70093300104100000109课后思考题?1.为什么实际生产中药材粒度不宜太细?答:①过细的粉末对药液和成分的吸附量增加,造成有效成分的损失②大量组织细胞破裂,浸出的高分子杂质增加③药材粒度过细则提取液分离操作困难2.如何增大浓度梯度?答:不断搅拌、更换新溶剂,或强制循环浸出液,采用动态提取、连续逆流提取答疑编号:NODE70093300104100000110二、常用的浸提溶剂与浸提辅助剂1.浸提溶剂答疑编号:NODE700933001041000001112.浸提辅助剂酸:H2SO4、HCl、HAc、酒石、枸橼生物碱,有机酸(钙盐→游离)碱:NH3.H2O→甘草酸NaHCO3→土槿皮酸答疑编号:NODE70093300104100000112三、常用浸提方法煎煮法浸渍法渗漉法回流法水蒸气蒸馏法超临界流体提取法答疑编号:NODE70093300104100000113煎煮法特点:溶剂:水,加热煮沸浸提范围广,可杀死微生物和酶浸出杂质较多,为后续工艺带来不便水煎出液易霉败,应及时处理适用:有效成分能溶于水,且对湿、热较稳定的药材答疑编号:NODE70093300104100000114浸渍法溶剂:乙醇、白酒分类:冷~:室温热~:加热重~:溶剂量一定,分多次浸提,减少因药渣吸附浸出液所致药效成分的损失,一般浸渍2-3次,次数过多无实际意义。
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冷冻浓缩的主要缺点
❖(1) 采用这种方法,不仅受到溶液浓度的限制,而 且还取决于冷晶与浓缩液可能分离的程度。一般而 言,溶液粘度愈高,分离就愈因难;
❖(2) 因为加工过程中,细菌和酶的活性得不到抑制, 所以制品还必须再经热处理或加以冷冻保藏;
❖ 传统蒸发,就是加热使液料沸腾而使汽体飞入空 间。而现代蒸发则改用低温、低压蒸发的方法, 以免损坏有效成分。
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蒸发浓缩
❖ 蒸发器主要由加热室(器)和分离室(器)两部分组成。加热 室的作用是利用水蒸气为热源来加热被浓缩的料液。加热 室的型式随着技术的改进而不断发展。最初采用的是夹套 式和管式,其后有卧式短管加热室和竖式短管加热室。为 了强化传热过程.采用强制循环代替自然循环。也有采用 带叶片的刮板薄膜蒸发器等。
食品工程高新技术
授课教师:林向阳 博士 2009-10
明德至诚 博学远志
目录
1
酶工程技术
2
干燥技术
3
沉降、分离技术
4
分子蒸馏技术
5
浓缩技术
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目录
6 提取技术 7 射流破碎冷杀菌技术 8 膜分离技术 9 微胶囊技术 10 冷杀菌技术
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浓缩技术在食品工业中的应用
授课教师:林向阳 2009-11-25
明德至诚 博学远志
前言
❖ 浓缩是保健食品生产中常用的工艺之一,用溶剂 进行有效成分或营养成分提取后,回收溶剂一般 用浓缩方法;物质的提取液由于固体物含量过低, 需要经过浓缩达到一定的含量;提取液进行后续 处理时,也常需要提高浓度,如结晶、喷雾干燥 等,都要设计浓缩这道工艺。
冷冻浓缩
❖ 是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的一种 浓缩方法。采用冷冻浓缩方法,溶液在浓度上是 有限度的。当溶液中溶质浓度超过低共熔浓度时, 过饱和溶液冷却的结果表现为溶质转化成品体析 出,此即结晶操作的原理。这种操作,不但不会 提高溶液中浓质的浓度,相反却会降低溶质的浓 度。但是当溶液中所含溶质浓度低于低共熔浓度 时,则冷却结果表现为溶剂(水分)成晶体(冰晶)析 出。随着溶剂成品体析出的同时,余下溶液中的 溶质浓度显然就提高了,此即冷冻浓缩的基本原 理。
冷冻浓缩的主要优点
❖ 由于溶液中水分的排除不是用加热蒸发的方法, 而是靠从溶液到冰晶的相间传递,所以可以避免 芳香物质固加热所造成的挥发损失。
❖ 冷冻浓缩就可以充分显示出它独特的优越性。将 这种方法应用于合挥发性芳香物质的食品浓缩。
❖ 冷冻浓缩能够很好保持果汁的色泽、风味、香气 和营养成分。因为在全过程中,果汁处于低温条 件下(一般-3℃~-7℃),果汁中几乎不发生可能 产生的化学变化和生物化学反应。
❖(3) 过程中会造成不可避免的溶质损失; ❖(4) 成本高。到目前为止,冷冻浓缩法尚有许多技
术问题未获满意解决,特别是在成本高,溶质损失 严重这些问题上,致使这项新技术还不能成为广泛 的应用。
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工业化使用
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实验型冷冻干燥机
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台式冷冻干燥机
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冻干设备
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冻干设备
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冻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设备
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间歇式冻干机
❖ 冻干食品生产最主要的设备为食品用真空冷冻干 燥机组,该机组的性能,能耗和操作自动化程度 的高低决定了冻干食品生产企业的技术水平的高 低,食品用冻干机分间歇式和连续式。连续式机 组在国内企业尚属少见。间歇式冻干机由干燥箱 体、加热系统、真空系统、制冷系统、控制系统 等5部分组成。
❖ 浓缩虽然是比较简单的工艺,但采用工艺不当, 也会造成一定损失。在工厂中浓缩主要有蒸发浓 缩、常压浓缩、真空浓缩等方法,近20年来,又 出现了反渗透膜浓缩等新技术。
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蒸发浓缩
❖ 蒸发,是使浓状物料浓缩的方法之一。凡是液体 或水果、蔬菜压汁均可用蒸发的方法进行浓缩。
❖ 蒸发器分离室的作用是将二次蒸汽中央带的雾沫分离出来。 为使这些雾滴下落回到液体中,分离室须具有足够大的直 径和高度以降低蒸汽流速,并有充分机会使其返回波体中。 分离室的型式,最切是将其置于加热室之上并与后者成为 为一体。其后,出现了外加热型加热室(加热器),分离室 也就独立成为分离器。
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冷冻浓缩两个步骤
❖ 冷冻浓缩的操作包括两个步骤: ❖ 首先是部分水分从水溶液中结晶析出; ❖ 而后将冰晶与浓缩浓加以分离。 ❖ 冷冻浓缩方法特别适用于热敏食品的浓缩。
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