食品加工工藝的直接噴射加熱

食品飲料的直接蒸汽噴射加熱指的是蒸汽直接噴射到低溫的水或食品中,蒸汽冷凝并對周圍水或水基液體放熱。

熱傳遞發(fā)生于蒸汽和水或水基液體直接接觸，因此，這種方法只能適用于那些允許稀釋或流體質(zhì)量增加的情況，稀釋增加的質(zhì)量等于蒸汽質(zhì)量或冷凝水質(zhì)量。

被加熱流體通常是水或水基液體等食品用流體。蒸汽直接噴射很少用于那些會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下，例如：溶液稀釋后發(fā)生反應(yīng)并降低產(chǎn)品性能的地方。

整個工業(yè)中，蒸汽直接噴射加熱最廣泛的應(yīng)用是用食品的加熱混合、中間流體的在線滅菌。之所以選擇這種方式，對于普通工業(yè)流體，主要是它簡單，不需要換熱面或蒸汽疏水閥，而且不用考慮冷凝水回收系統(tǒng)。

蒸汽直接噴射加熱對于食品而言，使用更加低溫低壓的蒸汽、加快加熱速度、有效混合和擾動、避免熱分層等都是顯著的優(yōu)點(diǎn)。

在蒸汽直接噴射加熱中，熱交換方式與非直接換熱器大不相同。因?yàn)闊崃坎皇峭ㄟ^換熱面進(jìn)行傳遞的，蒸汽直接與被加熱流體自由混合，因此蒸汽中的可利用的熱量必須用不同的方式計(jì)算

MS=Q/（hg-T*cp）

Ms=平均蒸汽流量(kg/s)

Q=平均傳熱率kW(kJ/s)

hg=蒸汽焓值，取控制閥前的壓力(kJ/kg)

T=水的最終溫度(°C)

cp=水的比熱(kJ/kg°C)

蒸汽噴射利用了蒸汽中所有的蒸發(fā)焓（或潛熱）和所有的液體焓。最終使用的液體焓的多少取決于最終加熱的水溫。

間接加熱和直接蒸汽噴射的主要區(qū)別是，工藝流體的體積（和質(zhì)量）增加了，增加部分為噴射進(jìn)來的蒸汽的量。

其它的區(qū)別是，當(dāng)計(jì)算蒸汽盤管內(nèi)的蒸汽流量的時候，考慮的是盤管內(nèi)的蒸汽壓力；但是對蒸汽噴射來說，考慮的是控制閥前的壓力。

在有些情況下（那些液體表面不是在漫溢管的液面），隨著時間的增加，蒸汽直接噴射會增加液體的靜壓頭，但是，這部分增加非常少，在計(jì)算中通常不考慮。

蒸汽耗量直接與需要的熱量相關(guān)。除非蒸汽噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能保證最大換熱效率，否則蒸汽氣泡可能直接在液體表面破裂并逃逸到大氣中去；蒸汽中含有的熱量有一部分會損失到大氣環(huán)境下，實(shí)際的換熱率要低于預(yù)期值。

對那些浸入式盤管，系統(tǒng)起機(jī)時的最大換熱量取決于通過控制閥和相關(guān)管道的蒸汽量以及盤管表面的最大允許換熱量。而在直接加熱中，理論的起機(jī)時的最大換熱量取決于通過控制閥和管道以及噴射器的最大流。