食品工程原理实验指导胶印版

1、1食品工程原理食品工程原理实验实验指指导导王洪志王洪志2食品工程原理食品工程原理 -前言前言一、食品工程原理实验的特点食品工程原理实验属于工程实验范畴，它不同于基础课程的实验。后者面对的是基础科学，采用的方法是理论的、严密的，处理的对象通常是简单的、基本的甚至是理想的，而工程实验面对的是复杂的实际问题和工程问题。对象不同，实验研究方法也必然不同，工程实验的困难在于变量多、涉及的物料千变万化、设备大小悬殊，实验工作量之大之难是可想而知的。因此不能把处理一般物理实验的方法简单地套用于食品工程原理实验。数学模型方法和因次论指导下的实验研究方法是研究工程问题的两个基本方法，因为这两种方法可以非常成功地

2、使实验研究结果由小见大、由此及彼地应用于大设备生产设计上。二、实验教学目的 1. 培养学生从事实验研究的初步能力。从科学实验中，我们体会到从事实验研究应具有这样一些能力：对实验现象有敏锐的观察能力；运用各种实验手段正确地攫取实验数据和实验现象实事求是地得出结论，并能提出自己见解的能力以及对所研究的问题具有旺盛的探索和创造力。 2. 初步掌握一些有关食品工程学的实验研究方法和实验技术。为此，基础实验中也应力求接触一些新的测试技术和手段，以便能适应不断发展着的科学技术。 3. 培养学生运用所学的理论，分析和解决实验问题的能力。在理论与实验相结合的过程中，必将有助于巩固和加深对某些基本原理的理解，进

3、而在某些方面还能得到适当的充实和提高。三、实验教学要求 1. 认真阅读实验指导书和有关参考资料，了解实验目的和要求。 2. 进行实验室现场预习，了解实验装置，摸清实验流程、测试点、操作控制点，此外还须了解所使用的检测仪器、仪表。 3. 预先组织好 56 人的实验小组，实验小组讨论并拟定实验方案，预先作好分工。 4. 进行实验操作：要求认真细致地记录实验原始数据。操作中应能进行理论联系实际的思考。 5. 实验数据的处理，如果用计算机处理实验数据，则学生须有一组手算的计算示例。6. 撰写实验报告。撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，应避免单纯填写表格的方式，而应由学生自行撰写成文。3食品工程原理

4、食品工程原理 -实验实验大大纲简纲简介介食品工程原理是研究食品生产中各种单元操作的工程学科，它紧密联系生产实际，是食品科学与工程专业学生必修的一门技术基础课程。其教学目的是使学生学会用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。食品工程原理实验是教学中的一个重要的实践环节，通过实验，学生不但能巩固所学的理论知识，而且还能在实验中增长不少新的知识，并受到系统的、严格的工程实验训练，从而提高动手能力和分析问题和解决问题的能力。本课程实验教学共 34 学时，着重于介绍实验原理、实验装置和实验方法，以及数据的处理及常用仪表的测量方法。食品工程原理食品工程原理 -实验实验守守则则1. 实验前应认真准备，

5、弄清实验目的、任务和实验方法，做好实验前的一切准备，以保证实验任务顺利完成。 2. 进入实验室后，要严肃认真，不得追逐嬉笑，不得抽烟和随地吐痰。 3. 不得赤足进入实验室，以防触电，有辫子的女同学应把辫子扎好，以防被机器轧住，造成事故。 4. 对本实验用的仪器设备，要在明确用法，弄清流程后才准启用。凡非属本次实验用的仪器设备，一律不准随便使用，以免损坏或发生意外。 5. 注意节约用水、电、蒸汽及化学药品等物资，爱护仪器设备。6. 因责任事故而损耗物资，损坏仪器等按照有关制度，根据情节轻重及本人对错误的认识程度，分别给予教育、经济赔偿或纪律处分。7. 实验结束后，应将所使用的仪器设备整理复原，检

6、查水源、电源、汽源是否已确实关断并将场地打扫干净4食品工程原理食品工程原理 -实验实验目目录录实验一 流体流动演示实验实验二 柏努利方程演示实验实验三 离心泵性能测定实验实验四 碎冰与盐混合制造低温实验实验五 制冷机主要结构及相关制冷计算实验六 乳化液的制备实验七 乳化液的制取实验八 简单蒸溜实验（米酒的提取和浓缩）实验九 膜分离实验实验十 浸出实验花生油的制取实验十一 结晶浓缩实验硝酸钾的制备实验十二 结晶浓缩实验硫酸铜的提纯实验十三 粗食盐的提纯实验十四 干燥实验食品中水分含量的测定实验十五 筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 5食品工程原理实验一食品工程原理实验一流体流动演示实验流体流动演

7、示实验1、实验目的、实验目的（1） 演示流体经过不同边界情况下的流动形态，以观察不同边界条件下的流线、旋涡等现象，增强和加深对流体 运动特性的认识。（2）演示水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象、非自由射流等现象的感性认识。 （3）加深对边界层分离现象的认识，充分认识流体在实际工程中的流动现象。2 2、实验器材实验器材流体流动演示仪3 3、实验过程、实验过程（1）接通电源，打开开关。关闭掺气阀，在最大流量下使显示面两侧水道充满水。（2）用调节进气量旋纽调节进气量的大小。调节应缓慢，逐次进行，使之达到最佳显示效果（掺气量不宜 太大，否则会阻断水流，或产生剧烈噪声）。（3） ZL1 型 (

8、图三、 1) 用以显示逐渐扩散、逐渐收缩、突然扩大、突然收缩等平面上的流动图形，模拟串联管道纵剖面流谱。 在逐渐扩散段可观察到由于边界层分离而产生旋涡。而在收缩段，由于不产生边界层分离现象，流线均匀收缩，几乎没有旋涡产生，只在拐角处出现很小的旋涡。在突然扩大段出现了较大的旋涡区。由此可见，逐渐扩散段局部水头损失大于收缩段，而突然扩大段所产生的局部水头损失最大。 （4） ZL2 型 ( 图三、 2) 显示文丘里流量计、孔板流量计等流动图形和串联流道纵剖面上的流动图形。由显示可见，文丘里流量计的过流顺畅，流线顺直，无边界层分离和旋涡产生。孔板流量计在孔板前的拐角处有小旋涡产生，孔板后的水流逐渐扩散

9、，并在主流区的周围形成较大的旋涡区。由此可见，孔板流量计结构简单，水头损失较大，流量系数较小 (u=0.61 左右) 。文丘里流量计流动形态较好，水头损失较小，流量系数效大 ( u=0.960.99) 。 （5） ZL3 型 ( 图三、 3) 显示 30 。 弯头、直角园弧弯头、直角弯头、 45 。弯头以及非自由射流等流段纵剖面上的流动图像。由显示可见，在每一转弯后面，都因边界层分离而产生旋涡。转弯角度不同，旋涡大小、形状各异。在圆弧转弯段，流线顺畅；该串联管道上，还显示局部水头损失叠加影响的流动图谱。在非自由射流段，射流离开喷口后，不断卷吸周围的流体，形成射流的紊动扩散。在此段上还可以看到射

10、流的“附壁效应”现象。 （6） ZL4 型 ( 图三、 4) 显示 30 。 弯头、分流、合流、 45 。 弯头、 YF 溢流阀、闸阀及蝶阀等流段纵剖面上的流动图谱。由流动显示可见，在转弯、分流、合流等过流段上，存在不同的旋涡出现。合流旋涡较为典型，明显干扰主流，使主流受阻；闸阀半开， 尾部旋涡区较大，6水头损失也大。蝶阀全开时，过流顺畅，阻力小，半开时，尾涡紊动激烈，表明阻力大且易引起振动。 该装置不但能获得较好的较学效果，而且还直接为改进阀门的性能提供了直观根据。（7） ZL5 型 ( 图三、 5) 显示明槽逐渐扩散，单园柱绕流、多圆柱绕流及直角弯道等流段的流动图形。 驻点：观察流经圆柱前

11、端驻点处的小汽泡运动特性，可了解流速与压强沿圆周边的变化情况。 边界层分离现象：流动显示了圆柱绕流边界层分离现象，可观察出边界层分离点的位置及分离后的回流形态。 卡门涡街：圆柱的轴与水流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生边界层分离，然后不断交替在圆柱下游的两侧产生旋转方向相反旋涡，并随主流一起向下游运动，旋涡的强度逐渐减弱。 多圆柱绕流：观察水流经过多圆柱绕流所产生的旋涡，可以了解被广泛用于热工中的传热系统的“冷凝器”及其他工业管道的热交换器等。由流谱图形可知，其换热效果较佳。 （8） ZL6 型 ( 图三、 6) 显示明渠渐扩、桥墩形钝体绕流、流线体绕流和 反流线体 绕流等流段上的流谱。 通

12、过观察，可以看出以下几点： 非圆柱体绕流也会产生卡门涡街，圆柱绕流不同的是，该涡街的频率具有较明显的随机性。改变绕流体结构可以破坏涡街固有频率，避免共振。 流线型柱体绕流流动顺畅，形体阻力最小。而反流线体绕流时也出现了卡门涡街。（9）演示结束后，及时关机，切断电源 4 4、注意事项、注意事项（1）开机后需等 1 2 分钟，使流道气体排净后再演示，否则，仪器不能正常工作。（2）水泵不能在低速下长时间工作，更不允许在通电情况下（日光灯亮）长时间处于停转状态，只有日光灯熄灭才是真正关机，否则水泵易烧坏。 （3）调速器旋钮的定螺丝松动时，应及时拧紧，以防止内部电线短路。 5 5、思考题、思考题（1）旋

13、涡强度的大小与能量损失有什么关系？边界层分离现象发生在什么区域？（2）卡门涡街具有什么特性？对绕流有什么影响？你能指出实际问题中的卡门涡街现象吗？（3）空化现象为什么常常发生在旋涡区？ 食品工程原理实验二食品工程原理实验二柏努利方程演示实验柏努利方程演示实验（物理实验室）（物理实验室）7食品工程原理实验三食品工程原理实验三离心泵性能测定实验1、实验目的、实验目的（1）测定离心泵在恒定转速下的性能，绘制出该泵在恒定转速下的扬程流量（H-Q）曲线；轴功率流量（N-Q）曲线和泵效率流量（-Q）曲线；（2）熟悉离心泵的操作方法，了解压力、流量、转速和转矩的原理以及实验台的使用方法，进一步巩固离心泵的有

14、关知识。2 2、实验原理、实验原理 离心泵的主要性能参数有流量 Q（也叫送液能力） 、扬程 H(也叫压头)、轴功率 N 和效率 。在一定的转速下，离心泵的扬程 H、轴功率 N 和效率 均随实际流量 Q 的大小而改变。通常用水经过实验测出：Q-H、Q-N 及 Q- 之间的关系，并以三条曲线分别表示出来，这三条曲线就称之为离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线是确定泵适宜的操作条件和选用离心泵的重要依据。但是离心泵的特性曲线目前还不能用解析方法进行精确计算，仅能通过实验来测定，而且离心泵的性能全都与转速有关；在实际应用过程中，大多数离心泵又是在恒定转速下运行，所以我们要学习离心泵恒定转速下特性曲线的测

15、定方法。泵的扬程用下式计算：He=H压力表+H真空表+H0+(u出2-u入2)/2g式中：H压力表泵出口处压力 H真空表泵入口处真空度 H0压力表和真空表测压口之间的垂直距离泵的总效率为：=Ne/Na其中，Ne 为泵的有效功率：Ne=*g*Q*He 式中：液体密度 g重力加速度常数 Q泵的流量Na 为输入离心泵的功率：Na=K*N电*电*转式中：K用标准功率表校正功率表的校正系数，一般取1 N电电机的输入功率 电电机的效率 转传动装置的传动效率2、实验装置、实验装置8主要设备为过程装备与控制基本实验综合实验台，包括离心泵、水槽、阀门以及管路等。计算机采集系统组成包括传感器、AM-T-SG 模块

16、、PC6311D 板卡、工控机等。3 3、实验操作、实验操作（1） 实验台阀门操作打开阀门 F1、F2、F3、F4、F6、F7，关闭阀门 F5、F8、F9、F10、F11；（2）控制台操作1、向右扳动控制台面板上的总控开关 11-14，启动控制台；2、流量自动/手动控制按钮 11-3 置于手动位置，顺时针旋转 11-8 旋钮，打开电动调节阀；3、开启工控机，在桌面上打开“基本实验主程序” ，点击“实验选择”按钮， 选择“离心泵性能测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“离心泵性能测定实验”画面，点击“清空数据库”按钮，清空数据库。4、向左扳动选择开关“11-6” ，将水泵运行设置成直接启动方式

17、；5、按下水泵启动按钮“11-11” 主水泵开始运转；6、调节主水泵出口阀门 F7，改变流量，使流量从 0.7 到 0.05L/s,每间隔0.05L/s 作为一个工况点，每个工况点确定后，单击“记录”按钮，记录一次数据。7、所有的工况点测试完毕后，点击“数据处理”按钮，进入“离心泵性能测定数据处理”画面。8、选择“离心泵性能测定实验”菜单，点击“进入”按钮，进入“离心泵性能实验”画面；点击“数据处理”按钮，输入班级、学号、姓名后，可自动生成离心泵性能曲线和实验数据表。9、点击“导出数据”按钮，可生成实验数据文本文件，输入文件名、文件类型，按“保存”按钮，保存数据文件。10、点击“打印”按钮，打

18、印实验数据和离心泵性能曲线。11、点击“退出”按钮，退出实验程序。4、思考题、思考题（1）泵的性能曲线有何作用？（2）离心泵启动前为什么要引水灌泵？食品工程原理实验四食品工程原理实验四碎冰与盐混合制造低温实验碎冰与盐混合制造低温实验1、实验目的实验目的在没有能源和机械的情况下制取零下低温。以其用于食品保鲜。92、实验内容实验内容碎冰与盐混合制造低温技术3、实验原理实验原理碎冰与盐混合，使溶液的冰点低于 0 度，可以制取-20 度低温。4、实验器材实验器材 机制碎冰两洗脸盆。 普通天平 6 套 低温温度计 6 根 玻棒 6 根 烧杯 （500ml） 36 个 药勺 6 个 取冰勺 2 个 制冰机

19、5、实验方法实验方法（！）碎冰与盐混合制造低温技术方法表 1 碎冰与盐混合比例表混合物配比碎冰食盐最低温度（参考）10000955-2.89010-11.68515-16.68020-21.1按上表比例称取碎冰和食盐（或 4 倍）于 500ml 的烧杯中，用玻棒搅拌混合，然后用低温温度计量取温度，记录，再搅拌再量取，直至稳定不在下降为止，记录读数。分别做 5 组。6、注意事项注意事项（1） 冰的碎度与制取低温的温度有关，应当说冰越碎，制取温度越低。（2） 搅拌越充分，制取温度越低。7、实验报告：实验报告：（1） 做碎冰与盐混合制造低温温度曲线。0-5-10-15-20-255101520碎冰

20、100958580750700 NaCl51520253010 （2） 分析实验结果和误差。（3） 讨论该方法在食品生产上的应用食品工程原理实验五食品工程原理实验五制冷机主要结构及相关制冷计算制冷机主要结构及相关制冷计算1 1实验目的实验目的了解蒸发式制冷机的主要结构特点，理论联系实际。2 2实验内容实验内容（1）了解和描述蒸发式制冷机压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，毛细管等的结构特点及系统组成。3实验器材实验器材实验级小型制冷机组4 4、实验方法、实验方法（1）实验级小型制冷机组使用和主要制冷指标测量方法认识制冷机主要部件的特征和结构。如压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等，并在实验报告上绘出结

21、构特点，专用制冰杯接水至核度处，放置于实验台上并测量水温，然后将蒸发器置于其中，开制冷机，记录时间。当杯内水全部冻结成冰，在记录其时间（约1 小时） 。同时在仪表上读取各种数据，记录。根据取得测量记录数据，计算单位制冷量、制冷剂循环量、耗电量等。（2）计算A 相关数据测定观察并记录蒸发器温度下降情况，调节加热输出功率，使之稳定在-18度附近不变，记录此温度下的加热功率，指示压缩机功率，蒸发温度，冷凝温度。观察并记录蒸发器温度下降情况，调节加热输出功率，使之稳定在-12度附近不变，记录此温度下的加热功率，指示压缩机功率，蒸发温度，冷凝温度。3 组：观察并记录蒸发器温度下降情况，调节加热输出功率，

22、使之稳定在-6 度附近不变，记录此温度下的加热功率，指示压缩机功率，蒸发温度，冷凝温度。B 相关计算方法是根据蒸发温度，冷凝温度，指示压缩机功率等，查焓值表（R12） ，找出，h3，h4 的值。 单位制冷量计算单位质量制冷量 q q0 0= = h h1 1-h-h4 4单位容积制冷量 q qv v= = q0/Vq0/V0 0 压缩机理论功11t t= = h h2 2-h-h1 1 压缩机效率ai=ai= w+bTw+bT0 0，w=（233+Tk）/（273+T2） 其中：b=0.001；T0蒸发温度；Tk 冷凝温度；T2 排气温度 压缩机理论压缩功率 Nt=NiaiNt=Niai 其中

23、：NiNi 为指示压缩机功率 制冷循环量 GG=G= Nt/Nt/t t 制冷系数 = q q0 0/t t= =（h h1 1-h-h4 4）/ /（h h2 2-h-h1 1）5 5、实验报告实验报告（1）绘制出压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等结构特点示意图，并说明结构特点原理。（2）绘制出制冷机循环过程示意图。（3）得出计算数据。食品工程原理实验六食品工程原理实验六乳化液的制备乳化液的制备1 1、 实验目的实验目的（1） 理解乳化作用机理和乳化剂在乳化过程中的作用（2） 掌握机械强制分散法，同时乳化法，转相法等制造乳化液的方法2、实验原理实验原理植物油和水混合时，通过包裹，电排斥，降低界

24、面张力的 方式（加入乳化剂） ，油（水）以微小的球滴均匀地分散在水（油）中，形成乳化液。3、实验器材实验器材（1）.器材：A-88 组织捣碎匀浆机，量筒，烧杯，玻璃棒，水浴锅，天平（2）.药品：植物油，水，单硬脂酸甘油酯。4 4实验内容实验内容（1）机械强制分散法在烧杯中加入 300ml 水，5g 单硬脂酸甘油酯，30ml 植物油，用玻璃棒搅拌均匀后，到入 A-88 组织捣碎匀浆机中搅拌 5min，倒出静置，观察现象。（2）同时乳化法A 烧杯中加入 300ml60温水和 2.5g 单硬脂酸甘油酯，搅拌使之溶解；B烧杯中加入 30ml 植物油和 2.5g 单硬脂酸甘油酯，恒温水浴（60）搅拌使之

25、12溶解。将 A 液体倒入 B 烧杯中混合后用 A-88 组织捣碎匀浆机搅拌 5min，倒出静置，观察现象（3）转相法在烧杯中加入 30ml 植物油和 5g 单硬脂酸甘油酯于恒温水浴锅中，每次加入少量温水搅拌，当水加到接近等相点时充分搅拌。然后加入全部的水，搅拌后倒入 A-88 组织捣碎匀浆机中搅拌 5min，倒出静置，观察现象。 （本次实验用水总共 300ml）（4）机械强制分散法（不加乳化剂）在烧杯中加入 300ml 水， 30ml 植物油，用玻璃棒搅拌均匀后，到入 A-88组织捣碎匀浆机中搅拌 5min，倒出静置，观察现象。（5）浆体法与转相法相似，先加少量温水（60） ， g 单硬脂酸

26、甘油酯于烧杯中，每次加入少量油，在恒温水浴锅中搅拌制成非常粘稠的浆体，然后加入所有的水搅拌，用 A-88 组织捣碎匀浆机搅拌 5min，倒出静置，观察现象。（本次实验用水的总体积 ml，油 ml）5 5、 实验报告实验报告（1）乳化剂的作用机理？（2）乳化剂结构的特点是什么？（3）举例说明乳化在食品生产上的应用。食品工程原理实验七食品工程原理实验七乳化液的制取乳化液的制取1、实验目的：实验目的：（1）理解乳化作用机理和乳化剂在乳化过程中的作用（2）掌握机械强制分散法，同时乳化法，转相法等制造乳化液的方法2、实验器材：、实验器材：500ml 烧杯 4 组6 个=24 个搅拌机 4 个植物油 30

27、00ml量筒 25 或 50ml 4 个量筒 500ml 4 个玻棒 4 个恒温水浴锅 2 个温度计 0100 4 根单硬脂酸甘油酯 （乳化剂） 4 瓶天平 4 个电导率仪 1 台肥皂、毛巾 各 1 块3、实验原理：、实验原理：13植物油和水混合时，通过包裹，电排斥，降低界面张力的 方式（加入乳化剂） ，油（水）以微小的球滴均匀地分散在水（油）中，形成乳化液。4、实验方法、实验方法机械强制分散法在烧杯中加入水（60 度） ，单硬脂酸甘油酯，植物油，用玻璃棒搅拌均匀后，到入 A-88 组织捣碎匀浆机中搅拌 5min，倒出静置，观察现象。 表 1 物料混合比例实验组数水 ml单硬脂酸甘油酯 g植物

28、油 ml加温30013060300230603003306030043060130003060表 2 物料混合比例表 3 物料混合比例5、实验报告、实验报告（1）描述乳化感观（2）记录分层时间（3）做图分析乳化效果食品工程原理实验八食品工程原理实验八简单蒸溜实验（米酒的提取和浓缩）简单蒸溜实验（米酒的提取和浓缩）1、实验目的：实验目的：（1）了解米酒酿造的基本过程（2）掌握简单蒸馏的基本原理2、实验原理：、实验原理：（1）简单蒸馏就是借液体混合物中各组分的挥发性差异而进行分离的一种操作。若将混合液加热至沸腾但只会令其部分汽化，则低沸点组分在汽相中的浓度比实验组数水 ml单硬脂酸甘油酯 g植物油

29、 ml加温300310603003206030033060230034060实验组数水 ml单硬脂酸甘油酯 g植物油 ml加温30035060300360603003706033003806014在液相中的浓度要高，将其蒸汽部分冷凝，就达到分离的目的。（2）米酒的酿造包括：原料蒸饭摊晾加曲发酵成醅蒸馏出成品基酒（贮存一年以上）勾兑装瓶出售（3） 工业蒸馏流程如下：3、实验器材：、实验器材：（1） 药品：成熟酒醅（2） 器械：蒸馏瓶 蒸馏头 冷凝管 接收管 接收瓶（100ml 烧杯） 温度计 橡皮塞 铁架台 夹子 酒精灯 石棉网 沸石4 4、实验内容和方法实验内容和方法（1）组装仪器： 按自上而

30、下从左到右的顺序组装，仪器组装应该做到横平竖直，铁架台一律整齐地放置于仪器背后，注意温度计水银球上限应与蒸馏头支管下限在一水平线上（2）加成熟酒醅： 任何实验都应该先组装好实验再加料，由于成熟酒醅是固液混合物的特殊性，加料要用玻璃棒配合使用，向蒸馏瓶中加入 150ml 的成熟酒醅 15（3）加沸石： 为了防止液体爆沸，再加入 3-4 粒沸石（沸石为多孔性物质，刚加入液体中小孔内有许多的气泡，它可以将液体内部分气体导入液体表面形成汽化中心）（4）加热： 仪器装配，原料、沸石等一切都无误后开始加热，加热过程中温度应控制在 80-90 的范围内 （5）.米酒的收集： 在接收管处用一个 100ml 的

31、烧杯收集馏分（6）停止收集： 馏分蒸完后，应先停止假如加热（熄灭酒精灯） ，待冷却后量产物的体积，计算产率。按先易后难的顺序拆除仪器并加以清洗食品工程原理实验九食品工程原理实验九16膜分离实验膜分离实验1 1、实验目的、实验目的（1）了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 （2）了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 （3）掌握膜分离流程，比较各膜分离过程的异同。（4）掌握电导率仪检测方法。2、基本原理、基本原理（1）纳滤与反渗透膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜

32、，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。微滤（MF） 、超滤（UF） 、纳滤（NF）与反渗透（RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为 0.0510m，所施加的压力差为 0.0150.2

33、MPa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于 0.1m 的微粒，其压差范围约为0.10.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在 2MPa 左右，也有高达 10MPa 的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。反渗透是一种依靠外界压力使溶剂从高浓度侧向低浓度侧渗透的膜分离过程，其基本机理为 Sourirajan 在 Gibbs 吸附方程基础上提出的优先吸附毛细孔流动机理，而后又按此机理发展为定量的表面力孔流动模型（详见教材） 。纳滤过程界

34、于超滤和反渗透两者之间，其截留的粒子相对分子量通常在几百到几千之间。（2）膜性能的表征一般而言，膜组件的性能可用截留率（R） 、透过液通量（J）和溶质浓缩倍数（N）来表示。 （11） 100R 0P0c cc式中， R截流率；原料液的浓度，kmol/m3；0c透过液的浓度，kmol/m3。Pc对于不同溶质成分，在膜的正常工作压力和工作温度下，截留率不尽相同，因此这也是工业上选择膜组件的基本参数之一。 (12) 2PVS tJL mh17式中， J 透过液通量，L/(m2h)透过液的体积，L；PVS 膜面积，m2；t 分离时间，h。其中，即透过液的体积流量，在把透过液作为产品侧的某些膜分tVQp

35、离过程中（如污水净化、海水淡化等） ，该值用来表征膜组件的工作能力。一般膜组件出厂，均有纯水通量这个参数，即用日常自来水（显然钙离子、镁离子等成为溶质成分）通过膜组件而得出的透过液通量。 (13) PRccN 式中， N溶质浓缩倍数；浓缩液的浓度，kmol/m3；RcPc透过液的浓度，kmol/m3。 该值比较了浓缩液和透过液的分离程度，在某些以获取浓缩液为产品的膜分离过程中（如大分子提纯、生物酶浓缩等） ，是重要的表征参数。截留率（R） 、透过液通量（J）和溶质浓缩倍数（N）与总流量(Q)有关，实验者需在不同的流量下，测定原料中初始溶质浓度、透过液中溶质浓度、浓缩液中溶质浓度、透过液体积和实

36、验时间（即透过液体积流量 Q） ，膜面积由实际设备确定。最后在坐标图上绘制截留率流量(RQ)、透过液通量流量（JQ）和溶质浓缩倍数流量（NQ）的关系曲线。3 3、实验装置与流程、实验装置与流程FIFI低压泵贮槽高压泵预过滤器配液贮槽膜组件转子流量计转子流量计预滤液贮槽清液贮槽浓液贮槽仪器：笔式电导率仪，膜分离实验装置，容量瓶、移液管药品：硫酸钠4 4、操作步骤、操作步骤（1）检查电路连接情况，并检查系统中各阀的情况；（2）关闭循环液阀，将按一定浓度配制的硫酸纳倒入配料液贮槽，开配料液控制阀，启动低压泵；（3）当预滤液贮槽中有一定液位时，启动高压泵，将清夜流量调节阀全开，利用浓液流量调节阀调节浓

37、液流量；18(4)当配料液贮槽处理完毕时，停低压泵，关闭配料液控制阀，当预滤液贮槽中液位下降到一定液位时，开循环阀，启动低压泵，同时注意观察预滤液贮槽的液位，若液位过高，则停低压泵；(5)取两个 250mL 烧杯，分别用清夜、浓液洗涤 23 次，再分别用烧杯取清夜、浓液 10mL 左右，用笔式电导率仪测量其电导率，每隔 3min 测定一次，至其电导率基本不变；(6)重新调节流量，重复步骤 5；7.实验结束时，停低压泵、关闭循环阀，停高压泵、将预滤液贮槽中溶液放入低位贮槽，切断电源，关流量调节法。5 5、实验数据处理、实验数据处理（1）实验记录表 1 反渗透实验数据记录水温：18 膜面积：0.4

38、m2浓缩液流量浓缩液流量QR(L/h)浓缩液电导浓缩液电导率（率（KR）清液流量清液流量QP(L/h)清液电导率清液电导率（KP）总流量总流量 Q(L/h)原料液电导原料液电导率率(KM)压强压强(MPa)5.018864.1479.111370.6210.015294.03614.011370.5515.014163.93518.911370.520.013203.83223.811370.4525.012133.63028.611370.4表 2 纳滤实验数据记录水温：18 膜面积：0.4m2浓缩液流量浓缩液流量QR(L/h)浓缩液电导浓缩液电导率（率（KR）清液流量清液流量QP(L/h)

39、清液电导率清液电导率（KP）总流量总流量 Q(L/h)原料液电导原料液电导率率(KM)压强压强(MPa)5.018859.945113.89610.5210.015469.836119.89610.4615.013809.334524.39610.4120.012388.231628.29610.3525.011676.830131.89610.27（2）计算示例以三组数据为例反渗透：溶液处理量 Q=QR+QP=15.0+3.9=18.9L/h 清液透过通量12.75. 94 . 09 . 3hmLSQtSVJPP 截留率9692. 0113735113700CCCRp浓缩比46.403514

40、16PRPRKKCCN纳滤：溶液处理量 Q=QR+QP=15.0+9.3=24.3L/h19清液透过通量12.25.234 . 03 . 9hmLSQtSVJPP 截留率6410. 096134596100CCCRp浓缩比0 . 43451380PRPRKKCCN（3）计算结果反渗透纳滤Q(L/h)J(L/m2.h)RNQ(L/h)J(L/m2.h)RN9.110.250.958741.2313.824.750.53074.135014.010.000.968342.2719.824.500.62434.283018.99.750.969240.4624.323.250.64104.00002

41、3.89.500.971942.2528.220.500.67123.978028.69.000.973640.4331.817.000.68683.87706 6、实验结果、实验结果反渗透反渗透纳滤 10152025306912 清液透 过 通 量 (J) / L.h-1.m-2处 理 量(Q) / L.h-1JQ0.81.01.21.41.6 RQ3035404550N 浓 缩比R 截 流 率NR NQ2015202530351520253035处处处处处处 (J)/L.h-1.m2处处处 (Q)/L.h-1 JQ0.40.50.60.70.8RN RQ036912R 截留率；N 浓 缩比

42、 NQ7 7、讨论、讨论（1）反渗透的透过通量随料液处理量的变化以及操作压强的变化小，说明其透过通量主要是由膜的性能确定的；但纳滤的透过通量随料液处理量的变化以及操作压强的变化较大，说明其透过通量不仅与膜的性质有关，还与操作条件有关。（2）随着处理量增加，无论是反渗透，还是纳滤，膜组件处压力表的读数下降，说明管路的机械能损失增大，使膜组件处膜两侧的压差减小，从而使透过通两下降，使离开膜组件的浓液浓度降低。（3）实验中应注意观察预滤液贮槽的液位变化，以及时起、停低压泵，从而防止溶液溢出或使高压泵空转。食品工程原理实验十食品工程原理实验十浸出实验浸出实验花生油的制取花生油的制取1 1、 实验目的实

43、验目的（1）了解单级浸出过程的基本原理（2）了解简单级浸出装置、浸出速率与溶剂的条件（3）做浸出相平衡图2 2、实验原理、实验原理浸出过程是指将一定量的溶剂和固体物料假如浸出器（或称萃取器）中，使之充分混合，经长时间的的接触平衡后，固体物料中的成分溶解与溶剂的过程。在浸出操作中可以假定固体物料 B 与溶质 A 之间无物理和化学作用，而且溶质 A 的量相对于溶剂 S 而言未达到饱和溶解度。这样，当固体与溶剂经过长时间的接触后，溶质完全溶解。固体空隙中液体的浓度将等于固体周围液体的浓度，液体的组成将不再随接触时间的延长而改变，即达到了平衡。将浸出液蒸馏或萃取便得到固体物中浸出的成分。 浸出法制取花

44、生油流程示意图21工业（浸出法）制取花生油简图3、实验器材：、实验器材：熟花生 3gk、研钵 6 个、正己烷 2000ml、烧杯 （500ml）12 个、水浴锅3 个、玻璃棒 6 根、普通天平 6 个、漏斗 6 个、滤纸 2 盒、纱布 1 卷、剪刀 2 剥壳剥壳 熟化、去皮、熟化、去皮、 除杂除杂碎化、压片、碎化、压片、浸出、蒸馏出浸出、蒸馏出正己烷正己烷22把、温度计（100）6 根、旋转冷却机 6 台4 4、实验步骤、实验步骤（1）熟花生剥壳、去红皮。（2）秤取去红皮花生仁 100g 于研钵中砸碎，粒度适中，不要太碎，以免不利过滤。（3）加 250ml 正己烷于 500ml 烧杯中，置于恒

45、温（50 ）水浴锅中加热，待烧杯内液体到 50 时加入研磨好的熟花生并用玻璃棒搅拌(5min)后开始计时，55 分钟后取出。（4）用纱布多层，或棉花过滤，将溢流和底流分离，溢流于烧杯中。（5）升高恒温水浴锅温度至 68.74 75 。 （正己烷的沸点为 68.74 ） ，将烧杯中溢流恒温水浴，正己烷沸腾挥发。待沸腾泡沫逐渐减少消失，蒸馏操作结束。（6）馏分蒸完后，应先停止加热（熄灭酒精灯） ，观察花生油数量，记录。 待冷却后量产物的体积，计算产率。按先易后难的顺序拆除仪器并加以清洗5 5、操作注意、操作注意1、正己烷为易燃品，忌明火。2、正己烷有轻微毒性，勿溅到眼睛和嘴里，实验后洗手。6 6、

46、实验报告、实验报告（1）根据实验及结果做浸出操作相平衡图，并计算溢流和底流等的量。（2）举例说明浸出操作在食品工业的应用。食品工程原理实验十一食品工程原理实验十一结晶浓缩实验结晶浓缩实验硝酸钾的制备硝酸钾的制备ABS已知，花生仁含油量约45%。FE231 1、实验目的实验目的练习浓缩和结晶的操作。掌握无机制备中常用的过滤法，着重介绍减压过滤和热过滤。2 2、实验原理、实验原理NaNO3 和 KCl 溶液可以形成四种盐，在溶液中构成一个复杂的四元交互体系。利用四种盐在不同温度下溶解度的差异可制备 KNO3 晶体。3 3、操作要点、操作要点17gNaNO315gKCl 固体烧杯加 30ml 水；加

47、热，全部溶解，不断搅拌蒸发至总体积为 35ml 左右；热过滤滤液中加 23ml 水加热至沸，静置，观察晶体外观，冷至室温减压过滤，称重。 4 4、注意事项、注意事项实验前预习有关加热、蒸发和结晶、过滤的实验操作。5 5、实验报告记录、实验报告记录（1）观察晶体外观热过滤时的晶体减压过滤时的晶体（2）产品称重：总重量（g）：滤纸重量（g）：产品重量（g）：食品工程原理实验十二食品工程原理实验十二结晶浓缩实验结晶浓缩实验硫酸铜的提纯硫酸铜的提纯1 1、 实验目的实验目的（1）通过氧化反应及水解反应了解提纯硫酸铜的方法。（2）练习台秤的使用以及过滤、蒸发、结晶等基本操作。2 2、实验原理、实验原理2

48、4CuSO4不溶性杂质过滤除去H2O2或Br2pH4Fe(OH)3沉淀可溶性杂质如：Fe2+，Fe3+蒸发结晶纯CuSO4抽滤相关反应方程式： O4H2 4+22 23 H Z2 HZ E2 Y ( 3、实验器材：、实验器材：药品：HCl (2molL)、H2SO4 (1molL)、NH3H2O（6molL） 、NaOH（1 molL） 、KSCN（1molL） 、H2O2（3） 、粗硫酸铜；仪器：台秤、研钵、漏斗和漏斗架、抽滤装置一套、蒸发皿，滤纸、pH 试纸；4 4、实验步骤、实验步骤称取 9g 粗硫酸铜晶体，在研钵中研细后，再称取其中 8g 作提纯用，余下1g 用以比较提纯前后硫酸铜中的

49、杂质铁离子含量的多少。 25硫酸铜纯度的检验硫酸铜纯度的检验 265 5、注意事项、注意事项 粗硫酸铜晶体要充分溶解pH 值的调整倾泻法过滤操作的要领浓缩、结晶程度的掌握抽滤操作 6 6、数据处理、数据处理产率计算 ：7 7、思考题、思考题（1）粗硫酸铜中杂质 Fe2+为什么要氧化为 Fe3+除去？（2）除去 Fe3+时，为什么要调节 pH 为 4 左右？pH 值太大或太小有什么影响？（3）怎样鉴定提纯后硫酸铜的纯度？食品工程原理实验十三食品工程原理实验十三粗食盐的提纯粗食盐的提纯1 1、实验目的、实验目的（1）学习提纯食盐的原理和方法及有关离子的鉴定； (2) 掌握溶解、过滤、蒸发、浓缩、结

50、晶、干燥等基本操作。 (3) 学习蒸发浓缩、pH 试纸的使用、减压抽滤等基本操作。2 2、实验原理、实验原理氯化钠试剂或氯碱工业盐所用的食盐都是以粗食盐为原料进行提纯得到的。一般粗食盐中含有泥沙等不溶性杂质及 Ca2+、Mg2+、K+和 SO42-等可溶性杂质。粗盐中不溶性杂质可以用溶解和过滤的方式除去。将 Ca2+、Mg2+、SO42-等可溶性的杂质都转化为难溶性物质，过滤除去。 少量的可溶性杂质（如 KCl） ，由于含量较少，其溶解度比 NaCl 大，所以将母液蒸发浓缩后，NaCl 析出，KCl 则留在母液中，而与氯化钠晶体分开，少量多余的盐酸，在干燥氯化钠时会逸出。3 3、仪器试剂、仪器

51、试剂 台秤，烧杯，量筒，普通漏斗，漏斗架，布氏漏斗，吸滤瓶，蒸发皿，石棉网，酒精灯，药匙。 粗食盐，HCl（6molL-1） ，HAc（6molL-1） ，NaOH（6molL-1） ，BaCl2（6molL-1） ，Na2CO3（饱和） ，(NH4)2C2O4（饱和） ，镁试剂，滤纸，pH试纸。4 4、实验步骤、实验步骤（1 1）粗盐的提纯）粗盐的提纯粗盐的溶解：用小烧杯称取 5 g 粗食盐，加蒸馏水 25 mL，用玻璃棒搅拌，并加热使其溶解。%1008G1产率27化学处理A A 除去除去 SOSO4 42-2- 将上述溶液加热至沸腾，用小火维持微沸，边搅拌边逐滴加入 molL-1 BaCl

52、2溶液 12 mL 至沉淀完全。加完后取下静置，再往上层清液中加 1 滴BaCl2，以检验沉淀是否完全，如有沉淀产生，表明 SO42-未除尽，往烧杯中继续滴加 BaCl2溶液，直至上层清液加 1 滴 BaCl2溶液后不再有沉淀为止。沉淀完全后，继续加热 23 min，以使沉淀颗粒长大而易于沉降，冷却后用倾注法过滤。用少量蒸馏水洗涤沉淀 12 次。滤液收集于 100 mL 烧杯中。B B 除去除去 CaCa2+2+、MgMg2+2+和和 BaBa2+2+ 将 A 中的滤液加热至沸腾，用小火保持微沸，边搅拌边滴加 1 molL-1 Na2CO3溶液，使 Ca2+、Mg2+和 Ba2+都转化为难溶的

53、碳酸盐或碱式碳酸盐沉淀，用上述检验 SO42-是否除尽的方法检验 Ca2+、Mg2+和 Ba2+生成沉淀是否完全。此过程中适当补充蒸馏水，保持原体积，防止 NaCl 析出晶体。当沉淀完全后，用普通漏斗常压过滤。C C 除去除去 COCO3 32-2- 往 B 的滤液中滴加 2 molL-1 HCl，剧烈搅拌，调至 pH=23。将滤液倒入蒸发皿中，微火蒸发使 CO32-转化为 CO2逸出。蒸发、浓缩将用盐酸处理过的溶液蒸发，当液面出现晶体时，改用小火不断搅拌，以免溶液溅出。当溶液蒸发至稀糊状时(切勿蒸干！)停止加热，取下冷却，减压过滤，尽可能将 NaCl 晶体抽干。干燥将晶体移入蒸发皿中，在石棉

54、网上用小火烘炒，用玻璃棒不断翻动，以防结块，至无水蒸气逸出后，即得到洁白、松散的 NaCl 晶体，冷却至室温，在台秤上称量，计算产率。（2 2）产品纯度的检验）产品纯度的检验取 0.5 g 提纯前和提纯后的食盐，分别用 5 mL 蒸馏水溶解，然后各盛于 3支试管中，组成 3 组，对照实验它们的纯度。SO42-的检验在第一组溶液中分别加入 2 滴 1 molL-1 BaCl2，比较沉淀产生的情况。Ca2+的检验在第二组溶液中分别加入 2 滴 0.5 molL-1 (NH4)2C2O4溶液，观察试管中是否有沉淀产生。Mg2+的检验在第三组溶液中各加入 23 滴 1 molL-1 NaOH 溶液，使

55、溶液呈碱性(用 pH试纸检验)，再各加入 23 滴镁试剂，观察有无蓝色沉淀产生。5 5、注意事项、注意事项 （1）粗食颗粒要研细；（2）食盐溶液浓缩时切不可蒸干； （3）普通过滤与减压过滤的正确使用与区别。6 6、问题讨论、问题讨论（1）加入 30mL 水溶解 8g 食盐的依据是什么？加水过多或过少有什么影响？ 答：依据食盐在沸点下的溶解度。加水过多不利于离子的沉淀完全；加水过少粗食盐可能溶不完。28（2）怎样除去实验过程中所加的过量沉淀剂 BaCl2，NaOH 和 Na2CO3？ 答：BaCl2 用 Na2CO3； NaOH 和 Na2CO3用 HCl。（3）提纯后的食盐溶液浓缩时为什么不能蒸干？ 答：少量溶液的存在用于溶解 KCl，否则 KCl 也会析出。（4）在检验