食品加工直接喷射加热的蒸汽计算

食品加工工艺的直接喷射加热

食品饮料的直接蒸汽喷射加热指的是蒸汽直接喷射到低温的水或食品中,蒸汽冷凝并对周围水或水基液体放热。

热传递发生于蒸汽和水或水基液体直接接触，因此，这种方法只能适用于那些允许稀释或流体质量增加的情况，稀释增加的质量等于蒸汽质量或冷凝水质量。

被加热流体通常是水或水基液体等食品用流体。蒸汽直接喷射很少用于那些会发生化学反应的情况下，例如：溶液稀释后发生反应并降低产品性能的地方。

整个工业中，蒸汽直接喷射加热最广泛的应用是用食品的加热混合、中间流体的在线灭菌。之所以选择这种方式，对于普通工业流体，主要是它简单，不需要换热面或蒸汽疏水阀，而且不用考虑冷凝水回收系统。

蒸汽直接喷射加热对于食品而言，使用更加低温低压的蒸汽、加快加热速度、有效混合和扰动、避免热分层等都是显著的优点。

在蒸汽直接喷射加热中，热交换方式与非直接换热器大不相同。因为热量不是通过换热面进行传递的，蒸汽直接与被加热流体自由混合，因此蒸汽中的可利用的热量必须用不同的方式计算

MS=Q/（hg-T*cp）

Ms=平均蒸汽流量(kg/s)

Q=平均传热率kW(kJ/s)

hg=蒸汽焓值，取控制阀前的压力(kJ/kg)

T=水的最终温度(°C)

cp=水的比热(kJ/kg°C)

蒸汽喷射利用了蒸汽中所有的蒸发焓（或潜热）和所有的液体焓。最终使用的液体焓的多少取决于最终加热的水温。

间接加热和直接蒸汽喷射的主要区别是，工艺流体的体积（和质量）增加了，增加部分为喷射进来的蒸汽的量。

其它的区别是，当计算蒸汽盘管内的蒸汽流量的时候，考虑的是盘管内的蒸汽压力；但是对蒸汽喷射来说，考虑的是控制阀前的压力。

在有些情况下（那些液体表面不是在漫溢管的液面），随着时间的增加，蒸汽直接喷射会增加液体的静压头，但是，这部分增加非常少，在计算中通常不考虑。

蒸汽耗量直接与需要的热量相关。除非蒸汽喷射系统的设计能保证最大换热效率，否则蒸汽气泡可能直接在液体表面破裂并逃逸到大气中去；蒸汽中含有的热量有一部分会损失到大气环境下，实际的换热率要低于预期值。

对那些浸入式盘管，系统起机时的最大换热量取决于通过控制阀和相关管道的蒸汽量以及盘管表面的最大允许换热量。而在直接加热中，理论的起机时的最大换热量取决于通过控制阀和管道以及喷射器的最大流。