食品工程原理-绪论

1、编辑课件编辑课件编辑课件编辑课件食品工业与食品工程原理食品工业与食品工程原理食品工业食品工业：将自然界的物质加工成可食用的生活资料的工业。：将自然界的物质加工成可食用的生活资料的工业。 食品工程：食品工程：解决实现食品的工业化生产问题。解决实现食品的工业化生产问题。食品工程原理食品工程原理：研究食品加工中工程技术的基本理论、实践：研究食品加工中工程技术的基本理论、实践方法的一门科学，主要解决三传理论和单元操作的基本问题。方法的一门科学，主要解决三传理论和单元操作的基本问题。编辑课件编辑课件3 31 1、食品工业的发展、食品工业的发展2 2、食品工程原理的研究内容、食品工程原理的研究内容3 3、

2、食品工程原理的基本概念、食品工程原理的基本概念 4 4、单位与单位换算、单位与单位换算编辑课件编辑课件 .1、食品工业的诞生、食品工业的诞生1.2、国外的食品工业、国外的食品工业 .3、我国食品工业的发展与成就、我国食品工业的发展与成就1.4、食品工业在国民经济中的地位作用食品工业在国民经济中的地位作用1.5、对食品工程技术人才的需要、对食品工程技术人才的需要1、食品工业的发展、食品工业的发展编辑课件编辑课件 18世纪欧美化学、机械及工程学的发展，促使食世纪欧美化学、机械及工程学的发展，促使食品品 工业的诞生工业的诞生18世纪末，英国有以蒸汽机为动力的面粉厂；世纪末，英国有以蒸汽机为动力的面粉

3、厂；1810年法国阿培尔发表年法国阿培尔发表“食品贮藏法食品贮藏法”，提出排气、密，提出排气、密封和杀封和杀 菌的基本方法，菌的基本方法，1829年世界上建成第一个罐头年世界上建成第一个罐头厂；厂；1872年美国发明喷雾式奶粉生产工艺，年美国发明喷雾式奶粉生产工艺，1885年乳品已年乳品已工业化工业化 生产。生产。1.1、食品工业的诞生、食品工业的诞生编辑课件编辑课件 国际食品工业状况：国际食品工业状况：世界经济发达国家都非常重视农世界经济发达国家都非常重视农产品加工业和食品工业的发展，均投入大量资金和人力，产品加工业和食品工业的发展，均投入大量资金和人力，将现将现 代新的科学技术引入食品工业

4、领域，建立了现代化代新的科学技术引入食品工业领域，建立了现代化的食品工的食品工 业体系；业体系； 食品加工的范围和深度不断扩展，利用的科学技术也越来食品加工的范围和深度不断扩展，利用的科学技术也越来越先进。越先进。 2005年世界食品工业销售额约年世界食品工业销售额约4万亿美元，其中美国占万亿美元，其中美国占25 、 欧洲占欧洲占20 、日本占、日本占10 ； 美国、法国、荷兰、日本等国的食品工业产值均居制造业美国、法国、荷兰、日本等国的食品工业产值均居制造业之之 首，首，食品工业是国民经济的重要支柱产业。食品工业是国民经济的重要支柱产业。 1.2 1.2、国外的食品工业、国外的食品工业编辑课

5、件编辑课件产业状况产业状况： 巴西是南美最大的甜橙种植园、全球最大的橙汁加工国。巴西是南美最大的甜橙种植园、全球最大的橙汁加工国。 橙汁出口量占全球橙汁出口量橙汁出口量占全球橙汁出口量50%，其中冷冻浓缩橙汁出口，其中冷冻浓缩橙汁出口占国际冷冻浓缩橙汁市场的占国际冷冻浓缩橙汁市场的80%。成功之处：成功之处： 加工转化率高。加工转化率高。20002001年巴西甜橙年巴西甜橙总产量为总产量为1448万吨，万吨，其其 中中1081万吨加工成浓缩汁或原汁，加工率达万吨加工成浓缩汁或原汁，加工率达70%以上。以上。 种植加工高度集约化种植加工高度集约化。在巴西圣保罗州及邻近地区，年产值在巴西圣保罗州及

6、邻近地区，年产值超超 过过120亿美元；甜橙专业协会组织种植、加工，统一面向亿美元；甜橙专业协会组织种植、加工，统一面向国内市场和出口。国内市场和出口。巴西的橙汁加工业巴西的橙汁加工业编辑课件编辑课件产业状况产业状况 乳品总产量只占世界总量乳品总产量只占世界总量2%，但，但90%以上产品均出口国以上产品均出口国外外;在全世界在全世界115个国家销售黄油、奶酪、奶粉、乳蛋白个国家销售黄油、奶酪、奶粉、乳蛋白等等800多种产品。多种产品。 乳制品贸易量约占世界总量的乳制品贸易量约占世界总量的1/3。最成功之处最成功之处 优质乳源的建设和管理优质乳源的建设和管理，如新西兰有约，如新西兰有约14,00

7、0个农场为个农场为全国全国 30多家乳品加工厂供应牛奶。多家乳品加工厂供应牛奶。 乳品贸易的全球化定位和有序管理乳品贸易的全球化定位和有序管理。新西兰的乳业新西兰的乳业编辑课件编辑课件我国自古有我国自古有“民以食为天民以食为天”的谚语，食品消费历来就备受的谚语，食品消费历来就备受重视。重视。自给自足，食品消费以直接的农产品消费为主。自给自足，食品消费以直接的农产品消费为主。我国食品加工和保藏的历史悠久，在生产实践中积累大量我国食品加工和保藏的历史悠久，在生产实践中积累大量的食品加工经验，开发了许多国际知名产品及其生产技术的食品加工经验，开发了许多国际知名产品及其生产技术白酒固体发酵、固态蒸馏技

8、术；白酒固体发酵、固态蒸馏技术；豆豉和酱油的固态制曲、半固态发酵技术；豆豉和酱油的固态制曲、半固态发酵技术；饴糖的麦芽酶解、熬煮浓缩与塑压成型技术；饴糖的麦芽酶解、熬煮浓缩与塑压成型技术；蔬菜的腌制泡制加工技术；蔬菜的腌制泡制加工技术；肉类的烟熏保藏技术等。肉类的烟熏保藏技术等。1.31.3、我国食品工业的发展与成就、我国食品工业的发展与成就编辑课件编辑课件1010直到直到19世纪末，才开始建立食品加工厂世纪末，才开始建立食品加工厂 起步晚起步晚 发展慢发展慢 技术水平低技术水平低 核心技术依靠进口核心技术依靠进口随着我国经济的不断发展，近年来食品工业的发展也非常迅随着我国经济的不断发展，近年

9、来食品工业的发展也非常迅猛。猛。2020世纪世纪5050年代初以来，我国的食品工业发展科分为三年代初以来，我国的食品工业发展科分为三个阶段。个阶段。我国近代食品工业的起步大概比西方国家迟我国近代食品工业的起步大概比西方国家迟100100年年编辑课件编辑课件1111阶段阶段1 1：平稳缓慢增长阶段（：平稳缓慢增长阶段（1952199019521990年）年） 劳动生产率比较低劳动生产率比较低 技术依赖进口技术依赖进口 食品消费以初级农产品为主食品消费以初级农产品为主 国家对食品工业的发展不够重视。国家对食品工业的发展不够重视。编辑课件编辑课件1212阶段阶段2 2：食品工业的觉醒阶段（：食品工业

10、的觉醒阶段（1990200319902003年）年） 引进先进技术，新增投资，整体发展水平突然迈上了一引进先进技术，新增投资，整体发展水平突然迈上了一个新台阶。个新台阶。 19911991年食品工业的增速与上年同期相比增长年食品工业的增速与上年同期相比增长95.96%95.96%，1991199719911997年的年的6 6年间，我国食品工业以每年年间，我国食品工业以每年33.82%33.82%的速的速度在增长。度在增长。 1998200319982003年间年均产值增长年间年均产值增长654.63654.63亿元亿元。编辑课件编辑课件1313阶段阶段3 3：食品工业飞速发展阶段（：食品工业

11、飞速发展阶段（20032003年年- -现在）现在） 国家重视，大力支持重点技术研发。 年均增速20%以上。 与世界发达国家差距缩小，部分领域接近国际先进，个别领域达到领先。 整体水平仍然较低，与世界先进水平有较大差距，国内市场广阔，发展空间巨大。 中国食品工业发展迅速：已建成了包括中国食品工业发展迅速：已建成了包括食品加工业食品加工业、食品制造业食品制造业、饮饮 料制造业料制造业和和烟草加工业烟草加工业等四大类、等四大类、62个小类的现代食品工业体系。个小类的现代食品工业体系。编辑课件编辑课件1414目前我国食品工业主要呈现以下特点：目前我国食品工业主要呈现以下特点： 一是一是主要产品总产量

12、主要产品总产量 居世界前列。居世界前列。(食用植物油、饮料等，啤酒产量世界第一。) 二是二是产品结构调整取得了进展。产品结构调整取得了进展。各类食品在质量、品种、档次、功能、及包装等方面基本满足了不同层次的需求，新兴的方便、休闲、保健、冷冻食品等市场份额继续扩大。 三是三是优势企业实力增强，产业集中度不断提高优势企业实力增强，产业集中度不断提高。 四是四是企业改革取得新进展，科技创新成就喜人。企业改革取得新进展，科技创新成就喜人。 五是五是高新技术广泛应用，技术装备水平提高。高新技术广泛应用，技术装备水平提高。信息技术、生物技术、纳米技术、新工艺、新材料转化为新业态、新产品。食品工业，乳品、啤

13、酒、方便面等行业的装备技术水平已与世界先进水平同步。编辑课件编辑课件20201616年中国部分大型食品企业年中国部分大型食品企业 销售收入销售收入中中 粮粮 集集 团：团：645亿美元亿美元伊伊 利利 集集 团：团：603 亿元亿元 娃哈哈集团：娃哈哈集团：529亿元亿元双双 汇汇 集集 团：团：518亿元亿元编辑课件编辑课件1.41.4、食品工业在国民经济中的地位作用、食品工业在国民经济中的地位作用食品工业已经成为我国国民经济的重要支柱产业食品工业已经成为我国国民经济的重要支柱产业年份食品工业总产值（万亿元）占全国工业总产值的比例（%）19660.06726.420021.089.72005

14、2.168.220106.108.8201511.3412.0编辑课件编辑课件1717 温家宝总理温家宝总理在在2002年中国国际农产品深加工年中国国际农产品深加工-食品工业食品工业发展战发展战 略研讨会上讲话：略研讨会上讲话： 食品工业是人类的生命产业，是一个古老而又永恒不衰的常青产业；食品工业是人类的生命产业，是一个古老而又永恒不衰的常青产业； 食品工业的现代化水平已经成为反映人民生活质量高低及国家经济发展食品工业的现代化水平已经成为反映人民生活质量高低及国家经济发展 程度的重要标志。程度的重要标志。 我国著名经济学家我国著名经济学家于光远先生于光远先生将食品工业称为将食品工业称为“天天”

15、工业：工业： “民以食为天民以食为天”：质量、安全及数量的重要性；：质量、安全及数量的重要性； 以以“天天”形容食品工业的产业规模。形容食品工业的产业规模。编辑课件编辑课件18181.51.5、对食品工程技术人才需要、对食品工程技术人才需要规模大型化；规模大型化；技术高新化；技术高新化；装备自动化；装备自动化；产销国际化；产销国际化；没有食品工程与食没有食品工程与食 品机械的配套，就品机械的配套，就 没有食品工业的现没有食品工业的现 代化代化。食食 品品 工工 业业 发发 展展 趋趋 势势编辑课件编辑课件19191 1、食品工业的发展、食品工业的发展2 2、食品工程原理的研究内容、食品工程原理

16、的研究内容3 3、食品工程原理的基本概念、食品工程原理的基本概念 4 4、单位与单位换算、单位与单位换算编辑课件编辑课件20202 2、食品工程原理的研究内容、食品工程原理的研究内容2.12.1、课程简介、课程简介2.22.2、研究内容、研究内容编辑课件编辑课件2121赵思明赵思明. .食品工程原理食品工程原理( (第二版第二版) )，科学出版，科学出版社，社，2016.2016. 任务任务 开发：开发：选择合适的选择合适的过程及设备（按经过程及设备（按经济合理性、技术可济合理性、技术可行性、污染小、能行性、污染小、能耗低）耗低）设计：设计：选择设选择设备的型号及主备的型号及主要尺寸（根据要尺

17、寸（根据工艺对设备的工艺对设备的要求）要求）操操 作：作：如何进如何进行操作和调节行操作和调节以适应生产的以适应生产的不同要求不同要求强强 化：化：改造现有的改造现有的生产过程和设备以生产过程和设备以提高效率（包括增提高效率（包括增产、降耗、节能）产、降耗、节能）编辑课件编辑课件2222 李云飞，葛克山李云飞，葛克山. .食品工程原理（第三版），中国农业大学食品工程原理（第三版），中国农业大学出版社，出版社，2014.2014. 刘伟民，赵杰文刘伟民，赵杰文. . 食品工程原理，中国轻工业出版社，食品工程原理，中国轻工业出版社，2017.2017. 冯骉冯骉. . 食品工程原理（第二版），中国

18、轻工业出版社，食品工程原理（第二版），中国轻工业出版社，2013. 2013. 杨同舟杨同舟. .食品工程原理（第二版）食品工程原理（第二版），中国农业出版社，中国农业出版社，2011.2011.编辑课件编辑课件2323 中国食品论坛中国食品论坛 中国食品工程网中国食品工程网 食品商务网食品商务网 1.html 食品论坛食品论坛编辑课件编辑课件2424利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成食物的工业。成食物的工业。 包括的门类繁多，如粮食加工、食用油脂、肉类加工、乳品、包括的门类繁多，如粮食加工、食用油脂、肉类加工、乳品、糕点、制糖、制盐、制茶、卷烟

19、、酿酒、罐头等二十多个不同糕点、制糖、制盐、制茶、卷烟、酿酒、罐头等二十多个不同行业。行业。：原料来源广泛；生产具有季节性；产品销售具有普遍原料来源广泛；生产具有季节性；产品销售具有普遍性；生产具有一定的地方性性；生产具有一定的地方性 。 编辑课件编辑课件2525原料特点 热敏性：如蛋白质遇热容易变性，要求温度低、热敏性：如蛋白质遇热容易变性，要求温度低、时间短。时间短。 易氧化性：如脂肪成分在高温下易氧化变质，易氧化性：如脂肪成分在高温下易氧化变质，要求少量空气、要求少量空气、O O2 2少，时间短、不锈钢。少，时间短、不锈钢。 易腐败性：如微生物生长繁殖。易腐败性：如微生物生长繁殖。产品要

20、求 营养卫生，色、香、味营养卫生，色、香、味 经济性经济性工序 一个生产过程是由许多生产工序组合而成一个生产过程是由许多生产工序组合而成编辑课件编辑课件2626原料原料前处理前处理食品加工食品加工后处理后处理产品产品除去杂质达到除去杂质达到必要的纯度，必要的纯度，物理变化过程物理变化过程除物理操作外，除物理操作外，生成新的物质，生成新的物质，化学变化过程，化学变化过程，如食品风味形成如食品风味形成精制、分离达精制、分离达必要的纯度，必要的纯度，物理变化过程物理变化过程食品生产过程包括食品生产过程包括和和。编辑课件编辑课件2727编辑课件编辑课件2828编辑课件编辑课件2929 上述上述这些工序

21、就是这些工序就是。 单元操作原理、设备结构单元操作原理、设备结构是食品工程原理研究的范畴。是食品工程原理研究的范畴。编辑课件编辑课件3030v均为，只改变物料的状态或物理性质，不改变其化学性质。v食品生产过程中，例如：加热操作，在奶粉生产中浓缩需要加热，在大豆油生产中脱臭也需要加热。例如上面的奶粉和制油工业中，虽然生产过程不同，但都可以使用同样的加热器进行加热。编辑课件编辑课件3131v以以理论为基础理论为基础流体输送、搅拌、沉流体输送、搅拌、沉降、过滤，离心分离降、过滤，离心分离v以以理论为基础理论为基础加热、冷却、蒸发、加热、冷却、蒸发、冷凝冷凝v以以理论为基础理论为基础蒸馏、吸收、吸附、

22、蒸馏、吸收、吸附、萃取萃取上述三种理论，我们称之为上述三种理论，我们称之为。编辑课件编辑课件3232名称名称原原 理理设设 备备传递原理传递原理流体流体输送输送依据外力的作用将流体从一个设备依据外力的作用将流体从一个设备输送到另一个设备输送到另一个设备泵泵风机风机动量传递动量传递传热传热使冷热物料间由于温度差而发生热使冷热物料间由于温度差而发生热量传递，以改变物料的温度或相态量传递，以改变物料的温度或相态的操作的操作换热器换热器热量传递热量传递吸收吸收利用均相气体混合物在液体溶剂中利用均相气体混合物在液体溶剂中溶解度的不同以实现气体混合物的溶解度的不同以实现气体混合物的分离操作分离操作吸收塔吸

23、收塔（填料）（填料）质量传递质量传递精馏精馏利用均相液体混合物中各组分的挥利用均相液体混合物中各组分的挥发度不同使液体混合物分离的操作发度不同使液体混合物分离的操作蒸馏塔蒸馏塔（板式）（板式）质量传递质量传递编辑课件编辑课件3333动量传递（动量传递（momentum transfer）: : 流体流动时，其内部伴随着动量传递，故流体流动过流体流动时，其内部伴随着动量传递，故流体流动过 程也称为程也称为动量传递过程动量传递过程。凡遵循流体流动基本规律的单元。凡遵循流体流动基本规律的单元操作均可用动量传递理论研究。操作均可用动量传递理论研究。热量传递（热量传递（hear transfer）: :

24、 物料的加热或冷却过程也称为物料的加热或冷却过程也称为物体的传热过程物体的传热过程。凡遵。凡遵循传热基本理论的单元操作均可用热量传递理论研究。循传热基本理论的单元操作均可用热量传递理论研究。质量传递（质量传递（mass transfer）: : 两相间的传递过程称为两相间的传递过程称为质量传递质量传递。凡遵循传质基本理。凡遵循传质基本理 论规律的单元操作均可用质量传递理论研究。论规律的单元操作均可用质量传递理论研究。编辑课件编辑课件3434 单元操作和三传理论都是食品工程技术的单元操作和三传理论都是食品工程技术的理论理论和实践基础和实践基础。 三传理论是单元操作的三传理论是单元操作的理论基础理

25、论基础；单元操作是；单元操作是三传理论在生产中的三传理论在生产中的具体应用具体应用。 有些单元操作都会包含有些单元操作都会包含两种或两种以上两种或两种以上的传递的传递理论。理论。编辑课件编辑课件3535 编辑课件编辑课件36361 1、食品工业的发展、食品工业的发展2 2、食品工程原理的研究内容、食品工程原理的研究内容3 3、食品工程原理的基本概念、食品工程原理的基本概念 4 4、单位与单位换算、单位与单位换算编辑课件编辑课件37373 3、食品工程原理的基本概念、食品工程原理的基本概念3.13.1、物料衡算、物料衡算3.23.2、能量衡算、能量衡算3.33.3、物系的平衡关系、物系的平衡关系

26、3.43.4、传递速率、传递速率3.53.5、经济核算、经济核算编辑课件编辑课件3838（material balancematerial balance）为弄清生产过程中原料、成品及损失的物料数量，为弄清生产过程中原料、成品及损失的物料数量，必须进行物料衡算。必须进行物料衡算。 在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。于反应后生成各物质的质量总和。编辑课件编辑课件3939 物料衡算是质量守恒定律的一种表达形式，即物料衡算是质量守恒定律的一种表达形式，即GG=G=G0 0+G+GA A 式中式中GG- -输入物料的总和，

27、输入物料的总和，GG0 0- -输出物料的总和，输出物料的总和，GGA A - -积累的物料量。积累的物料量。 若积累的物料量为零，即连续生产或定态过程，若积累的物料量为零，即连续生产或定态过程，则则 GG=G=G0 0编辑课件编辑课件4040 1 1）画出过程框图，用进入箭头表示输入的物料，用引出箭）画出过程框图，用进入箭头表示输入的物料，用引出箭头表示输出的物料。在每个箭头上标出物料的名称，物料量，头表示输出的物料。在每个箭头上标出物料的名称，物料量，成分含量，温度，密度等。所有数据都标在图上。成分含量，温度，密度等。所有数据都标在图上。 2 2）选择计算基准。多数情况下，图中给出一种物料

28、的量，）选择计算基准。多数情况下，图中给出一种物料的量，可以以它作为计算基准。否则，可指定一种物料量为可以以它作为计算基准。否则，可指定一种物料量为100kg100kg作基准。作基准。 3 3）作物料衡算。衡算可以是对总量的，也可对某种成分的。）作物料衡算。衡算可以是对总量的，也可对某种成分的。编辑课件编辑课件4141例例0-1 0-1 将含将含4%4%脂肪的原料乳通过离心分离得到脂肪的原料乳通过离心分离得到脂肪含量为脂肪含量为0.45%0.45%的脱脂乳和脂肪含量为的脱脂乳和脂肪含量为45%45%的的奶油。生产任务规定奶油。生产任务规定6h6h要求处理原料乳要求处理原料乳35000kg350

29、00kg，试求产品脱脂乳和奶油的流量。，试求产品脱脂乳和奶油的流量。 以以1h1h原料乳的流量为计算基准对整个体系（如图虚线原料乳的流量为计算基准对整个体系（如图虚线框所示）进行物料衡算。框所示）进行物料衡算。离心机离心机原料乳原料乳 35000/6 kg/h脂肪脂肪 4%脱脂乳脱脂乳 c kg/h 脂肪脂肪 0.45%奶油奶油 w kg/h 脂肪脂肪 45% 解：解： 设设脱脂乳的流量为脱脂乳的流量为c（kg/hkg/h），奶油的流量为，奶油的流量为w （kg/hkg/h）。编辑课件编辑课件4242对脂肪进行物料衡算对脂肪进行物料衡算：进入系统的脂肪含量进入系统的脂肪含量= =离开系统的脂肪

30、含量离开系统的脂肪含量将上两式联立可解得将上两式联立可解得c =5368kg/h，w=465kg/h 对脂肪的物料衡算：对脂肪的物料衡算：5833 4%45%0.45%wc 5833wc总物料衡算：总物料衡算：编辑课件编辑课件4343例例0-2 0-2 雪利酒的配制，以下列雪利酒的配制，以下列a a、b b、c c三种原三种原料酒配制含酒精料酒配制含酒精16.0%16.0%、糖、糖3.0%3.0%的雪利酒。的雪利酒。 a b ca b c含酒精（含酒精（% %） 14.6 16.7 17.014.6 16.7 17.0含含 糖（糖（% %） 0.2 1.0 12.00.2 1.0 12.0解：

31、解：以产品雪利酒的量以产品雪利酒的量m ms s=100kg=100kg作计算基准。作计算基准。混 配雪利酒 100kg（ms）酒精16% 糖3%b, mb, kg酒精16.7% 糖1.0%c, mc, kg酒精17% 糖12%a, ma, kg酒精14.6% 糖0.2%编辑课件编辑课件4444总物料衡算：总物料衡算：m ma a+ m+ mb b+ m+ mc c=100kg=100kg对酒精的物料衡算：对酒精的物料衡算：0.146m0.146ma a + 0.167m + 0.167mb b + 0.170m + 0.170mc c=0.16=0.16* *100100对糖的物料衡算：对糖

32、的物料衡算：0.002m0.002ma a + 0.01m + 0.01mb b + 0.12m + 0.12mc c=0.03=0.03* *100100将式（将式（1 1）、（）、（2 2）、（）、（3 3）联立可解得：）联立可解得：m ma a=36.8kg; m=36.8kg; mb b=42.4kg; m=42.4kg; mc c=20.8kg.=20.8kg.编辑课件编辑课件45453.23.2、能量衡算（、能量衡算（energy balanceenergy balance）q 本课程所用到的能量主要有本课程所用到的能量主要有机械能机械能和和热能热能。q 能量衡算的依据是能量衡算的

33、依据是能量守恒定律能量守恒定律。q 热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。动能和势能的总和动能和势能的总和能量守恒定律:能量既不会消灭，也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。编辑课件编辑课件4646QQ=Q=Q0 0+Q+QL L式中，式中，QQ随物料进入系统的总热量，随物料进入系统的总热量，kJkJ或或kw;kw; Q Q0 0随物料离开系统的总热量，随物料离开系统的总热量，kJkJ或或kw; kw; Q QL L 向系统周围散失的热量，向系统周围散失的热量，kJkJ或或kwk

34、w。编辑课件编辑课件4747 式中，式中，m m物料的质量，物料的质量，kgkg；H H物料的焓，物料的焓，kJ/kgkJ/kg。焓是一个。焓是一个相对量与基准温度有关，一般以相对量与基准温度有关，一般以00为基准，焓为零。为基准，焓为零。式中，式中， m m物料的质量，物料的质量，kgkg； t t温度，温度，(K)(K)； c cp p等压等压比热容，比热容，k kJ J(kg(kg)编辑课件编辑课件4848例例0-3 0-3 番茄酱的冷却，将固形物含量为番茄酱的冷却，将固形物含量为40%40%的的番茄酱以番茄酱以100kg/h100kg/h的流量输入冷却器，使其由的流量输入冷却器，使其由

35、9090有冷却到有冷却到2020，隔着金属壁冷却用水由，隔着金属壁冷却用水由1515升至升至2525，求冷却水的流量。，求冷却水的流量。解：解：画出过程框图画出过程框图 以以00作温度基准作温度基准 进入系统的热流量进入系统的热流量 离开系统的热流量：离开系统的热流量： 番茄酱 qm1=100kg/h90, w=40%, c115 水 c2 qm225 20 11 1229015mmq cqc 21 1222025mmq cq c 编辑课件编辑课件4949因过程在系统中无积累热量，故因过程在系统中无积累热量，故 ，则，则 水的比热容为水的比热容为 J/(kgJ/(kgK),K),而番茄酱的比热

36、容要由而番茄酱的比热容要由其中固形物的比热容和水的比热容按照上述计算。若食品中其中固形物的比热容和水的比热容按照上述计算。若食品中非脂肪成分的比热容取非脂肪成分的比热容取837 J/(kg837 J/(kgK)K)，则番茄酱的比热容：，则番茄酱的比热容： J/(kg J/(kgK)K)因此，冷却水的流量因此，冷却水的流量kg/hkg/h12 121270c10cmmqq2c41861c4186 0.6837 0.428462702846100476104186mq编辑课件编辑课件5050例例0-4 0-4 高压灭菌锅中装有高压灭菌锅中装有10001000罐青豆罐头。灭菌时罐头被加热罐青豆罐头。

37、灭菌时罐头被加热到到100100，离开灭菌锅前要求被冷却到，离开灭菌锅前要求被冷却到4040 。已知冷却水进口。已知冷却水进口温度为温度为1515 ，出口温度为，出口温度为3535 ，试计算共需要多少冷却水。，试计算共需要多少冷却水。已知青豆罐头的比热为已知青豆罐头的比热为4.1kJ/kg4.1kJ/kg, ,金属罐的比热为金属罐的比热为0.50kJ/kg0.50kJ/kg ，每一金属罐的重量是，每一金属罐的重量是60g60g，罐头净重，罐头净重0.45kg0.45kg。假。假设将灭菌锅锅壁降到设将灭菌锅锅壁降到4040需要需要1.61.610104 4kJkJ，且忽略热量损失。，且忽略热量损

38、失。进入系统的热量进入系统的热量： 金属罐的热量金属罐的热量=罐的质量罐的质量比热比热降低的温度降低的温度 =1000 0.06 0.50 （100-40）= 1.8103 kJ青豆的热量青豆的热量= 1000 0.45 4.1 （100-40）= 1.1105 kJ 进口处冷却水的能量进口处冷却水的能量=w 4.186 （15-40）=-104.6w kJ解：设需要冷却水的质量为解：设需要冷却水的质量为w w，以罐头的最终温度，以罐头的最终温度4040作温度作温度基准基准编辑课件编辑课件5151离开系统的热量离开系统的热量： 金属罐的热量金属罐的热量=1000 0.06 0.50 （40-4

39、0）= 0 kJ 青豆的热量青豆的热量= 1000 0.45 4.1 （40-40）= 0 kJ 出口处冷却水的能量出口处冷却水的能量=w 4.186 （35-40）=-20.9w kJ进入系统的总热量进入系统的总热量=离开系统的总热量离开系统的总热量，即：即： 1800+110000+16000- 104.6w =- 20.9w w=1527kg编辑课件编辑课件5252例例0-5 0-5 食物的直接蒸汽加热，将食物的直接蒸汽加热，将100kg100kg温度为温度为55的的食品物料引入加热锅中，通入温度为食品物料引入加热锅中，通入温度为120.2120.2的水蒸的水蒸气直接加热，最后终温度为气

40、直接加热，最后终温度为81.281.2，若食品物料的，若食品物料的比热容比热容 J/(kgJ/(kgK)K)，求蒸汽的消耗量。，求蒸汽的消耗量。解：画出过程框图解：画出过程框图 以以00作温度基准。作温度基准。 水蒸气冷凝放出凝结热后又降温至水蒸气冷凝放出凝结热后又降温至81.281.2放热，两部分放热，两部分放热之和可由始、终态的焓差直接求得。放热之和可由始、终态的焓差直接求得。3559pc 食物食物+ +冷凝水冷凝水81.281.2水蒸气水蒸气,x(kg),x(kg)120.2120.2食物食物,100(kg),100(kg),5,5pc编辑课件编辑课件5353查书末附录查书末附录4 4的

41、饱和蒸气表，的饱和蒸气表，120.2120.2水蒸气的比焓为水蒸气的比焓为2709.2 2709.2 kJ/kg,kJ/kg,而而81.281.2液体水的比焓为液体水的比焓为339.8 kJ/kg339.8 kJ/kg。设蒸汽消耗。设蒸汽消耗量为量为x kgx kg，则蒸汽共放热，则蒸汽共放热 而食品物料吸热：而食品物料吸热： 因因 ，则蒸汽消耗量，则蒸汽消耗量1(2709.2339.8)2369.4 ()Qxx kJ72100 3559 (81.25)2.712 10 ( )QJ12QQ72.7121011.45()2369.41000 xkg编辑课件编辑课件54543.33.3、物系的平衡

42、关系、物系的平衡关系( (relationship of system balancerelationship of system balance) ) 平衡状态是自然界中广泛存在的现象。平衡状态是自然界中广泛存在的现象。 以食盐的溶解和结晶为例：以食盐的溶解和结晶为例： 食盐浓度食盐浓度 饱和浓度：结晶饱和浓度：结晶 食盐浓度食盐浓度 饱和浓度：溶解饱和浓度：溶解 一定温度下的饱和浓度为该物系的平衡浓度。一定温度下的饱和浓度为该物系的平衡浓度。 平衡关系平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。方向和能达到的限度。编辑课件编辑课件5555

43、3.43.4、传递速率、传递速率以食盐的溶解为例：以食盐的溶解为例：不饱和食盐溶液：溶解速率大；食盐浓度高时，溶解速率小。饱和食盐溶液：溶解速率为零 平衡状态平衡状态 编辑课件编辑课件5656 传递速率传递速率与推动力成正比，与阻力成反比，即与推动力成正比，与阻力成反比，即推 动 力传 递 速 率 =阻 力 编辑课件编辑课件5757推动力推动力质量传递的推动力：浓度差质量传递的推动力：浓度差（对气体而言是分压差）（对气体而言是分压差）热量传递的推动力：温度差热量传递的推动力：温度差动量传递的推动力：压强差动量传递的推动力：压强差编辑课件编辑课件58583.53.5、经济核算、经济核算( (economic evaluationseconomic evaluations) ) 本课程中，各单元操作的计算、设备的选型本课程中，各单元操作的计算、设备的选型等工作都将围绕上述五个方面进行，并