蒸汽喷射器在酒精工业中应用

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1、蒸汽喷射器在酒精工业中应用摘要：淀粉质原料是酒精、葡萄糖、味精等企业的基本原料。在酒精生产中，淀粉需经加热糊化、液化并转化为葡萄糖后才能发酵为酒精。文章对传统加热方法和利用蒸汽喷射器进行加热的方法进行比较和分析。蒸汽喷射器具有体积小，效率高，省时、省汽的优点，应在酒精生产企业中进行大力推广。关键词：酒精；淀粉质原料；套管式加热器；蒸汽喷射器；高粘液料中图分类号：TK243文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)02-0036-02目前，我国现有的90%以上酒精是利用淀粉质原料进行生产的，如玉米、木薯、甘薯等。在酒精生产过程中，淀粉原料需经过糊化（即将不溶

2、于水的淀粉颗粒通过加热的方式将其溶解于水中），形成淀粉糊。未糊化的生淀粉分子不能转化为葡萄糖，也就不能发酵为酒精，降低酒精生产的出酒率。所以，蒸煮加热时淀粉的糊化率的高低直接影响了酒精企业的经济效益。1传统加热设备1.1锥形蒸煮锅如图1所示，锥形蒸煮锅从锥形底部引入蒸汽，可利用蒸汽循环搅拌蒸煮原料，因此蒸煮醪液质量较均匀，同时由于下部是锥形，蒸煮醪液的排出也比较方便。缺点是设备比较大型，所占空间也较大，蒸煮时间长，耗用蒸汽大，且为间歇性蒸煮，不利于提高生产效率和降低生产成本。1.2套管式加热器其结构简图如图2所示。套管式加热器按结构不同可分为双套管和三套管两种，但工作

3、原理大致相同。现以双套管为例，说明其工作原理：高温高压蒸汽在外管、淀粉浆液在内管流动。内管管壁上分布许多直径约为3mm的小孔，由于蒸汽的压力比淀粉浆液高，所以蒸汽通过大量的小孔时喷入内管，通过小孔时的速度约为40m/s,通过与待加热的淀粉浆液进行热交换，将淀粉浆液中的淀粉颗粒进行加热蒸煮。该加热器的优点是可以连续性生产，缺点是加热不均匀，液化不充分、能耗较大。且由于蒸汽的温度远高于液料的温度，所以在汽液混合过程中会造成局部过热，甚至会使蒸汽泡周围淀粉焦糖化。1.3传统加热工艺的弊端①会产生汽槌现象。高温蒸汽接触到相对低温的容器管壁会立即冷凝成液体，造成瞬间体积剧减，这

4、就需其周围的水分子迅速移动过来弥补空间，形成噪音与振动，这种现象俗称汽槌。汽槌会对设备带来损害，同时也表明加热系统中不是单一的热液料，而是在液料中仍夹杂着蒸汽，不能使汽、液完全混合而得到单相的热液料。①难于对高粘液料进行有效加热。由于高粘液料流动性差，用传统的加热器加热时，蒸汽很难在高粘液料中流动，也就很难对其进行有效而均匀的加热。所以必须增加庞大的后熟设备以延长蒸煮时间或加水稀释，或对其进行充分的搅拌，显然要增加生产成本或提高生产难度。②设备所占空间较大，蒸煮时间较长，耗用蒸汽量大。2蒸汽喷射器蒸汽喷射器是能将蒸汽、液料在瞬间完全混合、搅拌，使液料能达到完全蒸煮效果

5、的设备，它是一种直接接触式的加热设备。1.1蒸汽喷射器的基本结构图3为蒸汽喷射器的结构原理图，它由针阀、进汽口、进料口、器身、喷嘴和协调管等部分组成。2.2蒸汽喷射器的工作原理待蒸煮的液料由进料口通过喷嘴与协调管之间的环形间隙以高速湍流的方式流入（速度达3.5m/s）,高温高压蒸汽则由进汽口通过针阀与喷嘴之间的间隙喷入，并在喷嘴处速度可达340m/s,两者在喷嘴处高速相互撞击，完全混合,产生强烈的机械剪切作用，热能在瞬间由蒸汽传导给液料，使液料在瞬间被完全均匀蒸煮。2.3蒸汽喷射器的喷射机理设蒸汽工作压力为P1,经喷嘴后以速度V喷入压力为P2的环境，在喷嘴任一截面处的

6、压力为P(图4)。当忽略位能及摩擦力所做的功时，则有如下关系式：将式(2)代入式(1),并积分简化后得出蒸汽的出口速度V与工作压力P1之间的关系式：式中，为压力为P1时的蒸汽密度。从式(3)中可以看出，蒸汽的出口速度与工作蒸汽的压力降有关，显然P2