摘要：从蒸发及其基本要求入手，叙述了春来公司离心簿膜真空蒸发器的结构与原理，并阐述了其特点与应用。

蒸发(或称浓缩)是指将含有非挥发性溶质和挥发性溶剂组成的溶液进行蒸发浓缩的过程，其是借加热作用使溶液中一部分溶剂汽化而获得的。蒸发工艺在制药生产中应用较多，如中药方面是将提取液进行蒸发浓缩而得到浓缩液或流浸膏，又如在抗生素生产中蒸发操作用于发酵滤液、树脂洗脱液以及各种提取液的浓缩。由于制药工业所生产的产品通常为具有生物活性的物质，或对温度较为敏感的物质，这是蒸发浓缩操作在制药生产中应用时要特别注重的问题。

蒸发设备一般称为蒸发器，其构造与种类繁多，而且发展历史久远，其蒸发器构造的形式也得到了逐步改进。先以横管加热式取代了夹套加热式，再改进成为竖管加热式，而后者在广泛使用中又继续得到改进，为了避免溶液静压强的影响，创造了液膜蒸发器，相应地提高了蒸发强度。从操作方式可分为单效蒸发、多效蒸发和直接接触蒸发，按流体循环方式可分为不循环型蒸发、自然循环型蒸发、强制循环型蒸发、刮膜式蒸发及离心式薄膜蒸发。本文所探讨的离心簿膜真空蒸发器则是众多蒸发器的一种，现以常熟市春来机械有限公司近期开发的WLG系列离心簿膜真空蒸发器为例，对其原理、特点与应用作一探讨。

1蒸发原理及其基本要求

1.1蒸发的基本原理

按照分子运动学说，当溶液受热时，靠近加热面的分子获得的动能胜过分子间的吸引力，故逸向液面上空间，变为自由分子，这就称为气化。因气化而生成的蒸汽，倘若在逸向空间后不予除去，则蒸汽与溶液将渐渐趋于平衡状态，使气化不能继续进行。所以，进行蒸发的必备条件为热能的不断供给和所产生的蒸汽不断排除。

在蒸发过程中，溶液中溶剂的气化可分为在沸点时的气化与低于沸点时的气化，也可以在常压或减压状态下进行，在减压状态下进行的常称为真空蒸发。在制药工业中通常采用真空蒸发，这是因为真空蒸发具有以下优点：(1)物料沸腾温度降低，避免或减少物料受高温所产生的质变;(2)沸腾温度降低，提高了热交换的温度差，增加了传热强度;(3)由于物料沸点降低，蒸发器热损失减少。

1.2蒸发基本要求

无论是哪种类型的蒸发器都必须满足以下基本要求：(1)充足的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量;(2)保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除;(3)一定的热交换面积，以保证传热量。

2离心簿膜真空蒸发器的结构与原理

2.1离心簿膜真空蒸发器的结构

离心簿膜真空蒸发器有离心转鼓、真空筒体、主轴、底座、蒸汽座、出水座、轴承座、液力偶合器、变频电机等组成。其结构如图1所示。

2.2离心簿膜真空蒸发器的原理

其主要原理是利用旋转的离心转鼓所产生的离心力对溶液的周边分布作用而形成薄膜，其原理如图2所示。原料液由进料管至分布器，然后其随分布器旋转，由于离心力的作用，使其均匀分布至离心转鼓的蒸发面上形成薄膜，同时也由于离心转鼓的旋转而形成的离心力作用，使原料液由锥形的小端向大端移动，随着锥形转鼓直径变大，原料液薄膜愈来愈薄，一般薄膜的厚度可至0.2mm以下。与此同时，在夹套中热源的加热下，并加之适当的真空配套下，溶剂不断蒸发，如有溶媒，溶媒也随之解吸，达到料液浓缩和溶媒解吸的目的。由于蒸发面形成的薄膜，又加之料液在转鼓的带动下，对蒸发面快速冲刷，因此传热系数高。由于传热系数高、料液薄、流速快，因此形成低温、快速、高效蒸发浓缩和解吸效果。

在锥形转鼓内周面内可完成整个蒸发过程，挥发出的轻组份经二次蒸汽出口进入冷凝器回收，重组分由浓缩液出口收集管输送进成品储罐。

其中：(1)物料蒸发温度由蒸发室真空度来控制;(2)蒸发后，物料的浓度由调节供料泵的流量来控制;(3)当蒸发温度和浓度均为设定值时，此时加热蒸汽的温度及流量由仪表控制箱控制稳定的保持给定值。

3离心簿膜真空蒸发器的特点

常熟市春来机械有限公司近期开发的WLG系列离心簿膜真空蒸发器的产品特点：

3.1蒸发温度低

离心簿膜真空蒸发器是在真空状态下操作，且蒸发器内腔的空间足够大，因此真空度较一般的蒸发器高，所以可大大降低物料的沸点，在较低的温度下进行蒸发操作。蒸发温度一般小于60℃，在真空度合理配套下，蒸发浓缩温度可达30℃以下(热源为水蒸汽加热)或20℃以下，并可根据物料热变温度调节蒸发温度。

3.2蒸发强度高

物料在高速旋转的加热面上产生离心力，所产生的离心力可达重力的几十倍，在如此大的离心力作用下，物料在加热面上形成的液膜厚度可达0.1-0.2mm,因此蒸发效果好，蒸发强度大，转鼓加热面传热系数可达6000W/m2·k以上。

3.3蒸发能力大

蒸发浓缩能力大，1m2换热面能蒸发1000kg以上(以水计)，离心簿膜真空蒸发器 为LG离心式刮板薄膜蒸发器的2.25倍，蒸发量可达1000kg/m2· h。

3.4加热均匀与时间短

由于锥形离心转鼓加热面高速旋转产生如此大的离心力，物料迅速从锥形的小端流向大端，整个加热蒸发的过程仅需1-2s，不会出现局部过热，因此加热均匀。

3.5操作弹性大

离心转鼓可在700转/分以下无级变速，这样可根据物料进行无级调速来控制物料在加热面上的停留时间，使物料达到需要的浓度，可适应多种浓缩要求。

3.6清洁

离心簿膜真空蒸发器相对其它相关产品而言，结构简洁，死角少，无须刮板，有别于刮板式薄膜蒸发器，避免了刮板与加热面的摩擦,消除了刮板磨损产生的污染,易于清洗与消毒(灭菌)。

3.7操作过程直观

离心簿膜真空蒸发器配有视镜观察孔,对物料浓缩过程及成膜情况一目了然, 也有别于其它的蒸发器。

3.8抑泡性

由于离心力的作用，抑制了液体的发泡现象，其具有其它装置无法具备的优点。

3.9高效

由于离心簿膜真空蒸发器的成膜情况好,因此蒸发强度大,操作时间短,与传统的蒸发器相比,蒸发效率显著提高。

但是，离心簿膜真空蒸发器也有限制性,如果在蒸发温度下物料的粘度超出200cP,不宜采用离心簿膜真空蒸发器。

4离心簿膜真空蒸发器的应用

4.1应用范围

常熟市春来机械有限公司近期开发的WLG系列离心簿膜真空蒸发器可广泛用于天然色素、酵类、抗生素等物料的浓缩，当然也适用其它食品添加剂、保健品、化工品的蒸发浓缩。同时，还适用于溶媒的解吸。

由于离心簿膜真空蒸发器有以上明显的特点,只要物料的粘度不超过200cP,都能用其完成蒸发过程,特别是对于热敏性要求极高的产品,和受热蒸发时发泡性强的物料,如抗生素发酵液,血液制品及蛋白水溶液等的蒸发。因此，对于热敏性要求极高的产品和受热蒸发时发泡性强的物料, 则其它形式的蒸发器不易解决, 而离心簿膜真空蒸发器可能是较好的形式。

4.2应用中所应考虑要素

离心簿膜真空蒸发器应用中，首先要考虑的指标是料液蒸发温度和出料的温度，在保证蒸发温度和出料浓度的前提下，调整蒸发量以达到最佳状态。具体要考虑以下关联因素：

(1)蒸发温度控制关联因素：真空度、转鼓转速、进料量、蒸汽流量和压力。

(2)蒸发量的关联因素：转鼓转速、进料量、真空度、蒸汽流量和压力。

(3)真空度的关联因素：真空泵能力，冷凝器效果，蒸发量。

(4)出口料液浓度关联因素：进料量、转鼓转速、蒸汽流量和压力。

(5)冷凝器效果的关联因素：冷凝器换热面积、冷却液的温度和流量。

此外，投料运行还要注意：(1)为了使料液均匀分布在蒸发面上形成薄膜，转鼓转速不能低于最低转速要求;(2)防止蒸发面上产生干壁现象，因此进料要大于最小进料量。

5结论

本文从蒸发及其基本要求入手，叙述了常熟市春来机械有限公司离心簿膜真空蒸发器的结构与原理，并阐述了其特点与应用。可以得到以下结论：

离心簿膜真空蒸发器是集蒸发温度低、蒸发强度高、蒸发能力大、加热均匀与时间短、操作弹性大、易清洗与消毒(灭菌)、操作直观、抑泡性等优点于一机的产品。

同时，该机现经山东铂源化工科技有限公司的试用，反咉良好，达到设计的预期效果。