TRIZ理论在提高食品加工过程天然产物浓缩效率中的应用李冰张晓雪贾鸿震刘小波张辉张小燕摘要：基于TRIZ理论分析多级闪蒸器提高浓缩效率的问题，利用TRIZ矛盾分析和物场分析理论获得不同的解决方案，对解决食品加工过程中多级闪蒸器提高浓缩效率问题有较好的效果，为高效浓缩技术在食品生产中的应用奠定了基础。关键词：TRIZ;多级闪蒸器;浓缩效率Abstract：BasedonTRI主题heory，thispaperanalyzestheproblemofmultistageflashevaporatortoimproveconcentrationefficiency，andobtainsdifferentsolutionsbyusingTRIZcontradictionanalysisandmaterialfieldanalysistheory.Ithasagoodideatosolvetheproblemofmultistageflashevaporatorimprovingconcentrationefficiency，andlaysafoundationfortheapplicationofhigh-efficiencyconcentrationtechnologyinproduction.Keywords：TRIZ;Multistageflashevaporator;Concentrationefficiency：TQ0511TRIZ理论介绍TRIZ理论是由前苏联科学家G.S.Altshuller和TRIZ的研究团体在分析和总结了全世界数以百万计的专利信息的基础上，经过归纳、演绎而提出的一种产品创新设计方法学，该理论旨在建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系。经过70多年的发展，TRIZ理论已经被广泛应用于工程技术领域，覆盖工业、建筑、微电子、化学、生物学、社会学、医疗、食品、商业、教育等多个领域，为企业的产品和技术创新提供了强大的理论和方法支撑[1-2]。国内外关于TRIZ的研究主要有TRIZ理论体系及其工具的研究、TRIZ理论与其他创新方法的集成研究、TRIZ理论在工程实践中的应用研究等。2问题描述多级闪蒸器是根据“闪蒸”原理和技术，在食品加工过程中全面考虑液体浓缩过程中各项技术特点和要求而设计的一种高效液体浓缩仪器[3]。目前多级闪蒸器采用常见的一级加热、二级加热至闪蒸器蒸发浓缩的步骤，但面对不同的浓缩物料和不同的浓缩环境，多级闪蒸器无法展现高效的浓缩，致使不能广泛地服务于生产和科研开发。多级闪蒸器由蠕动泵、预热一、预热二、闪蒸器、气液分离装置和溶剂回收装置组成。仪器工作原理：根据减压浓缩工艺，首先对物料进行一级或二级预热，然后在闪蒸管中瞬间受热，溶剂快速蒸发并与浓缩液分离，各自进入回收系统，完成浓缩过程。物料受热时间短，热敏成分获得极大的保留。溶剂蒸发迅速、分离迅速，浓缩效率高于传统浓缩仪器（其工作原理见图1）。该系统主要存在的问题有：①对于不同物料均经过一级预热和二级预热，影响部分物料浓缩效率。②闪蒸器螺旋玻璃管进出口均处于上方，导致管内蒸汽被浓缩液阻挡降低蒸发效率。③物料溶剂冷却效率低，水資源严重浪费。④回收部分物料溶剂时纯度较低。3运用TRIZ解决问题3.1TRIZ矛盾分析3.1.1技术矛盾应用TRIZ创新理论的“技术矛盾”分析方法，分析该系统存在的技术矛盾，并得到以下解决方案。（1）减少预热级数会导致部分物料预热不充分，导致闪蒸器中不能充分汽化。根据分割原则，将一级预热和二级预热进行分割，成为两个独立的部分，过度区间添加阀门，对于不同物料选择不同的预热级数，近一步提高浓缩效率。本方案改造方便，改造成本低，具有很高的操作性（图2）。（2）增加闪蒸器螺管管径提高蒸发效率，会导致物料受热速度慢、浓缩液不易进入气液分离装置。根据局部性质原则，将闪蒸器中的螺管改变成“S”型弯管，提高闪蒸器的位置，使弯管中的浓缩物料与溶剂蒸汽产生一定的空隙，溶剂蒸汽能够快速通过闪蒸器，浓缩物料通过动能与势能流入汽液分离装置[4]。根据闪蒸器加热效率和设备体积选择最佳的“S”型弯管级数和组数，浓缩过程蒸汽分离效率将获得大大提升（图3）。（3）冷凝水是影响溶剂蒸汽冷却凝结的重要因素，提高冷凝水流动速度会增加冷凝效果，同时会导水资源的浪费等问题。根据组合原则，为溶剂回收装置增加冷凝水循环装置，通过冷凝水循环装置达到节约水资源的目的[5]，同时改变冷凝液类型使冷凝温度降低，物料溶剂蒸汽凝结速度加快（图4）。3.1.2物理矛盾应用TRIZ创新理论的“物理矛盾”分析方法，获得以下解决方案。（1）提高浓缩效率需减少预热螺管...