食品工程原理 绪论

1、沈阳农业大学食品学院沈阳农业大学食品学院常常 雪雪 妮妮二二013013年八月年八月教材简介教材简介学时安排学时安排李云飞，葛克山主编，食品工程原理，中国农业大学出版社。李云飞，葛克山主编，食品工程原理，中国农业大学出版社。总学时：总学时：4040计划学时计划学时 学习方法学习方法考核方式考核方式重要性重要性绪绪 论论1.1. 高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。19981998。2.2. 姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出版社。版社。19991999。3.3. 王

2、志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，王志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，19871987。4.4. 美美J J 金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。19851985。5.5. 华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。6.6. 姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，19981998。参考文献参考文献更多更多1 1 食品加工过程及单元操作食品加工过程及单元操作 不同食品的生产过程使用各种物理加工过程，根据

3、他们的不同食品的生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程基本操作过程，如，如流体流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。等。 食品工业食品工业：利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成生活资料的工业。生活资料的工业。食品生产食品生产 ：(1) 化学反应过程：如食品风味的形成化学反应过程：如食品风味的形成 (2) 物理加工过程物理加

4、工过程这些基本的物理过程称为这些基本的物理过程称为单元操作单元操作。v若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。v均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变其化学性质。不改变其化学性质。v同一食品生产过程中可能会饱含多个相同的的单元同一食品生产过程中可能会饱含多个相同的的单元操作。操作。v单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作的设备也可以通用行该操作的设备也可以通用。单元操作的应用及特点单元操作的应用及特点奶粉生产工艺流程奶粉生产工艺流程原料乳

5、验收原料乳验收预处理预处理预热杀菌预热杀菌真空浓缩真空浓缩过滤过滤加糖加糖喷雾干燥喷雾干燥出粉出粉冷却与过筛冷却与过筛包装、检验包装、检验成品成品单元操作与食品加工单元操作与食品加工工艺流程图工艺流程图加工现场加工现场编号编号名称名称作用作用单元操作单元操作涉及的传递理论涉及的传递理论技术参数技术参数冷冻盐水管道冷冻盐水管道提供冷却介质提供冷却介质流体输送流体输送动量传递动量传递20自来水管道自来水管道提供流动介质提供流动介质流体输送流体输送动量传递动量传递常温常温蒸汽管道蒸汽管道提供加热介质提供加热介质流体输送流体输送动量传递动量传递180贮罐贮罐贮存牛奶与缓冲作用贮存牛奶与缓冲作用离心泵离

6、心泵输送牛奶输送牛奶流体输送流体输送动量传递动量传递，板式换热器板式换热器冷却牛奶与加热空气冷却牛奶与加热空气传热传热热量传递热量传递4配料槽配料槽配料、混合与标准化配料、混合与标准化搅拌搅拌动量传递动量传递90均质机均质机均质牛奶均质牛奶均质均质动量传递与质量传递动量传递与质量传递两段板式换热器两段板式换热器巴氏灭菌巴氏灭菌传热传热热量传递热量传递80,20min升膜式蒸发器升膜式蒸发器浓缩牛奶浓缩牛奶浓缩浓缩热量传递、动量传递与质量传递热量传递、动量传递与质量传递浓度浓度10%旋液分离器旋液分离器分离水中的牛奶分离水中的牛奶物系分离物系分离动量传递与质量传递动量传递与质量传递喷射泵喷射泵提

7、供负压提供负压流体输送流体输送动量传递动量传递高压泵高压泵使牛奶产生较大的压力，利于喷雾使牛奶产生较大的压力，利于喷雾干燥干燥流体输送流体输送动量传递动量传递压力压力 kpa空气过滤器空气过滤器过滤空气，使其清洁过滤空气，使其清洁过滤过滤动量传递动量传递喷雾干燥器喷雾干燥器干燥牛奶使其成为奶粉干燥牛奶使其成为奶粉干燥干燥热量传递、动量传递与质量传递热量传递、动量传递与质量传递90%以上过以上过100目筛，含目筛，含水量水量13%旋风分离器旋风分离器风力空气中的奶粉颗粒风力空气中的奶粉颗粒分离分离动量传递与质量传递动量传递与质量传递风机风机派出废气派出废气流体输送流体输送动量传递动量传递筛分机筛

8、分机筛出大的奶粉颗粒筛出大的奶粉颗粒筛分筛分流化床冷却流化床冷却冷却干燥后的牛奶冷却干燥后的牛奶传热传热热量传递热量传递(21)包装系统包装系统乳品工程原理解析乳品工程原理解析单元操作按其理论基础可分为下列三类：单元操作按其理论基础可分为下列三类： 上述三个过程包含了三种理论，我们称之为上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论三传理论”。（1 1）流体流动过程（）流体流动过程（fluid flow processfluid flow process）: : 包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。（2 2）传热过程（）传热过程（heat transfer p

9、rocessheat transfer process）: : 包括热交换、蒸发等。包括热交换、蒸发等。（3 3）传质过程（）传质过程（mass transfer processmass transfer process）: : 包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。 单元操作的分类单元操作的分类动量传递动量传递(momentum transfer)：流体流动时，其内部发生动流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，到可以用动量传递的理论去研究。流

10、动基本规律的单元操作，到可以用动量传递的理论去研究。热量传递热量传递(heat transfer): 物体被加热或冷却的过程也称为物物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，到可以用体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，到可以用热量传递的理论去研究。热量传递的理论去研究。质量传递质量传递(mass transfer): 两相间物质的传递过程即为质量传两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，到可以用质量传递的递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，到可以用质量传递的理论去研究。理论去研究。 三传理论三传理论2.2 2.2 课程内容课

11、程内容2.1 2.1 课程性质课程性质食品工程原理是食品工程等工科专业的专业基础课。食品工程原理是食品工程等工科专业的专业基础课。先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等。先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等。本课程主要介绍本课程主要介绍“三传理论三传理论”和和 “单元操作单元操作” 。2 课程性质、内容及任务课程性质、内容及任务 食品工程原理食品工程原理是食品工程专业学生的是食品工程专业学生的必修课必修课，其主要任，其主要任务是：务是：q介绍三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；介绍三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；q掌握主要单元操作的典型掌握主要单元操作的典型设

12、备构造设备构造、操作原理操作原理、计算计算、选选型型及及实验研究实验研究方法；方法；q培养学生运用基础理论培养学生运用基础理论分析分析和和解决解决食品工程单元操作中各食品工程单元操作中各种种工程实际问题工程实际问题(计算、选型及实验研究方法计算、选型及实验研究方法)的能力。的能力。2.3 2.3 课程任务课程任务3.1 3.1 单位制单位制 国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的。有专门名称的导出单位构成的。3 单位与单位换算单位与单位换算单位制是对单位的具体规定，是用来说明量的属性的。单位制是对单位的具体规定，是用来

13、说明量的属性的。单位制单位制=基本单位基本单位+导出单位导出单位CGS和和MKS单位制；单位制；重力单位制（工程单位制）重力单位制（工程单位制） 国际单位制国际单位制(SI制制) 3.2 3.2 因次因次 法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、温度可分法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、温度可分别用符号别用符号L、M、T、表示，则导出量可由这些基本量的符号表示，则导出量可由这些基本量的符号组合而成。组合而成。例：速度例：速度LT1 加速度加速度LT2 力力MLT2 因次（或量纲）：因次（或量纲）：dimemsion 代表这些基本量的符号代表这些基本量的符号称为因次或量纲；用称为因次或

14、量纲；用N个基本量的符号来表示诸多物料性质的个基本量的符号来表示诸多物料性质的物理量时代表这些基本量的符号也是因次或量纲。物理量时代表这些基本量的符号也是因次或量纲。 若某物理量以若某物理量以MaLbTc表示，则称它为该表示，则称它为该物物理量的因次或量纲理量的因次或量纲（dimension）（严格地说，）（严格地说，指数指数a、b、c称为因次，称为因次，MaLbTc称为该物称为该物理量的因次式或量纲式）。它表示该物理量的单位理量的因次式或量纲式）。它表示该物理量的单位与基本量的单位之间的关系。当与基本量的单位之间的关系。当abc0时，时，时时M0L0T01，称为，称为无因次无因次（dimen

15、sionless）。）。3.3 3.3 单位换算单位换算 同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。这种换算称为单位换算。改变。这种换算称为单位换算。 通用气体常数通用气体常数 R0.08206Latm/molK8.313J/molK 单位制单位制o 基本单位基本单位：任何物理量的大小都是由数字和单位联任何物理量的大小都是由数字和单位联合来表达的，一般先选择几个独立的物理量，根据合来表达的，一般先选择几个独立的物理量，根据使用方便的原则规定出它们的单位，这些选择的物使用方便的原则规定出它们的单位，这些选择的物理量称为基本物理量，其单位称为基本

16、单位。理量称为基本物理量，其单位称为基本单位。o 导出单位导出单位：其他物理量的单位则根据其本身的物理：其他物理量的单位则根据其本身的物理意义，由有关基本单位组合而成。这种组合单位称意义，由有关基本单位组合而成。这种组合单位称为导出单位。为导出单位。 o SI的的7个基本单位个基本单位基本单位（基本单位（SI的的7个基本单位）个基本单位）Measurable attribute of phenomena or matterNameSymbolLength（长度）（长度）Meter （米）（米）MMass（质量）（质量）Kilogram（公斤）（公斤）KgTime（时间）（时间）Second（秒

17、）（秒）SElectric current（电流强度）（电流强度）Ampere（安培）（安培）AThermodynamic temperature（热力（热力学温度）学温度）Kelvin（开尔文）（开尔文）KAmount of substance（物质的量）（物质的量）Mole（摩尔）（摩尔）MolLuminous intensity（发光强度）（发光强度）Candela（坎德拉）（坎德拉）Cd国际单位制的辅助单位国际单位制的辅助单位量的名称量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号定义定义平面角立体角弧度球面度RadSr弧度是一圆内两条半径之间的平面角，这两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等。

18、球面度是一个立体角，其顶点位于球心，。而它在球面 上所藏取的面积等于以球半径为边长的正方形面积；专门名称的导出单位 o某些SI导出单位国际计量大会通过了专门的名称和符号，见表3。使用这些专门名称以及用它们表示其他导出单位，往往更为方便、明确 物理量的名称物理量的名称单位名称单位名称符号符号其他表示形式其他表示形式用用SI单位示例单位示例用用SI基本单位基本单位频率力，重力压力，压强，应力能量，功，热量功率，辐射能通量摄氏温度赫兹牛顿帕斯卡焦耳瓦特摄氏度HZNPaJWN/m2NmJ/SS-1mkg.s-3m-1kg.s-2m2kgs-2m2kg.s-3KSI制的词头或词冠 因数词 头 名 称符

19、号原文法中 文101810l5101210910610310210110110210310一610910一1210一151028ExaPetateragigamegakilohectodecadecicentimillmicronanopicofemtoatt0艾可萨拍它大拉吉咖兆千百十分厘毫微 诺纳诺皮可飞母托阿托BPTGMkhdadCMnpfa我国法定的非SI 制计量单位（其他单位） 量的名称单位名称单位符号量的名称单位名称单位符号时间平面角体积，容积质量 分小时 日，天 度 角分 角秒 升吨 原子质量单位 min h d (0) ()() L，(l)t U 旋转速度 长度 速度 能级差

20、线密度转/分海里节电子伏 分贝 特克斯r/minn milekneVdB tex我国法定计量单位的构成oSI 制的七个基本单位制的七个基本单位o辅助单位辅助单位o有专门名称的导出单位有专门名称的导出单位o国家规定的非国家规定的非SI制单位制单位o有以上单位构成的组合形式的单位有以上单位构成的组合形式的单位o由词头或词冠和以上单位构成的十进倍数或分数表示由词头或词冠和以上单位构成的十进倍数或分数表示的单位的单位以上单位由国务院以上单位由国务院1984年年2月月27日发布日发布“关于在我国统关于在我国统一实行法定计量单位的命令一实行法定计量单位的命令”。绪论完绪论完1教材：李云飞，葛克山。教材：李云飞，葛