第12章食品干燥原理
用加热的方法除去湿物料中的湿分以获得固体产品的单元操作称为干燥。干燥方法按加热方式可分为四大类：
(1)导热干燥热量通过与食品物料接触的加热面直接导入，使材料中的湿分汽化排除，达到干燥的目的。
(2)对流干燥热量以对流的方式传递给湿物料，使食品材料中的湿分汽化，以达到干燥的目的。干燥介质（空气）既是载热体又是载湿体。
(3)辐射干燥热量通过电磁波的形式由辐射加热器传递给食品材料表面，再通过材料自身的热量传递，使内部的湿分汽化，达到干燥的目的。
(4)介电加热干燥在高频电场中，食品材料中的湿分分子处于高速旋转与振动，由此产生的热量使湿分汽化，达到干燥的目的。
干燥操作既包含传热过程又包含传质过程，两者的传递方向可能相同，也可能不同，但遵循的规律是：
热量传递方向：热量总是由高温区向低温区传递。
物质传递方向：物质总是由高浓度（或高分压）区向低浓度（或低分压）区传递。干燥进行的必要条件：物料表面的湿汽的压强必须大于干燥介质中湿分的分压。此差值越大，推动力越大。
本章所论及的湿分为水分，干燥介质为热空气。
1湿空气的热力学性质
1.1 湿含量（湿度）H
湿含量是湿空气中水蒸汽的质量与绝干空气的质量之比。
v
v
a a v v a v p P p M n M n m m H -=
==2918
或 v
v
p P p H -=622
.0 （kg/kg 绝干气）
式中：p v 、P-分别为水蒸汽分压和湿空气总压，Pa 或kPa 。
湿含量也可理解为单位质量（1kg ）绝干空气中所容纳的水蒸汽质量。
1.2相对湿度
φ
湿空气中水蒸汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。
s
v
p p =
φ
式中：p v 、p s -分别为水蒸汽分压和同温度下水的饱和蒸汽压，Pa 或kPa 。
相对湿度用来衡量湿空气的不饱和程度，反映湿空气的吸收水汽的能力，φ值越小，吸收水汽的能力越强。 对于饱和湿空气，φ=1（或100%）； 对于绝干空气，φ=0。
注意：当湿空气达到饱和时，表示其中所含的水蒸汽量已经达到最大值，超过此值的水分量必将以液态水的形式析出。因此，φ≤1。
∴ s
s
p P p H φφ-=622.0
1.3湿空气的比热容C H 和湿比容υH
将湿空气中1 kg 绝干空气及其所带的H kg 水蒸汽的温度升高1℃ 所需吸收的热量。
v a H HC C C +=
将绝干空气及水蒸汽的平均比热容代入可得：
H C H 93.10.1+= （kJ/kg 绝干气·℃）
湿空气的湿比容υH 是指含有1 kg 绝干空气的湿空气所占有的体积（m 3/kg 绝干空气）。
P
P t H H 0
2732734.22)18291(?
+??+=υ
或 P
P t H H
273273)244.1772.0(?+?+=υ
式中：t-湿空气的温度，℃；
P 0、P-分别为标准大气压和湿空气的压强，Pa 或kPa 。对常压湿空气，P 0/P=1。
1.4 湿空气的热含量(焓)I
湿空气的热含量（或焓）I 是指含单位质量绝干空气的湿空气的焓。具体应用时，以0 ℃的绝干空气和0 ℃的液态水的焓值为零作为计算起点。
H
t t H t C Lv t C I v a )93.12500(0.1)(0++=++=或
H t H I 2500)93.10.1(++= (kJ/kg 绝干气)
式中: t 为湿空气的温度,℃。
1.5 干球温度t 和湿球温度t m
干球温度t ：用一般温度计所测得的空气温度； 湿球温度t m ：用湿球温度计所测得的空气温度。
湿球温度计：将温度计的感温部分包以湿纱布，使其始终处于润湿状态所构成的温度计。
湿球温度形成的原理：因物质交换(湿度不同)导致热量交换,最终达到热、质的传递平衡。
传热达平衡时,有：
Lv H H A k t t A Q s H m )()(-=-=α
或
)(H H Lv
k t t s H m --
=α
式中：H s -液滴表面空气层的饱和湿含量； k H -气化系数，kg/（m 2·s ）； L V -水在t m 下的汽化潜热，kJ/kg ； α-对流传热系数，kW/(m 2·℃)； A-传热（质）面积，m 2。 对空气—水系统: α/k H =C H ≈1.09kJ/kg. ℃
1.6 露点t d
湿空气的露点t d 是不饱和空气在其总压和湿度保持不变的情况下，被冷却降温达到饱和状态时的温度。
若湿空气的温度降低到露点以下，则所含超过饱和部分的水蒸气将以液态水的形式凝结出来。 由于湿度不变，因此有：
sd
sd v v s p P p p P p H H -=-==622.0622.0
或
H
HP
p sd
+=
622.0
此式即为露点计算式。由上式求得p sd 后，查饱和水蒸汽表可得t d ；或由下式计算t d ：
235
182
.4030561.23+-
=d sd
t Lnp
式中，p sd 的单位为Pa ，t d 的单位为℃。 湿空气的几个温度之间的关系： 对于不饱和湿空气，有 t>t m >t d ； 对于饱和湿空气，有 t=t m =t d 。 2
湿空气的湿焓图及使用方法
2．1 湿空气的湿焓图（H －I 图）
见书P791，Fig12-5，本图是在总压强等于101.33 kPa 下绘制的。
特别提示：湿焓图上的任一参数值均是以1kg绝干空气为基准的。
湿空气的H-I图由以下诸线群组成：
1）等湿度线（等H线）群
等湿度线是平行于纵轴的直线群，数值从0到0.15kg/kg绝干气。
2）等焓线（等I线）群
等焓线是平行于斜轴的直线群（与纵轴的夹角45o），数值从0到480kJ/kg绝干气。
3）等干球温度线（等t线）群
等干球温度线是一系列向上倾斜但互不平行的直线群，数值从-10℃到185℃。4）等相对湿度线（等φ线）群
等相对湿度线是一系列向上倾斜弯曲的曲线群，从φ=5%到φ=100%共11条。5）水蒸汽分压线
图中右下角的一系列水平直线群，数值从0到18kPa。
2.2湿焓图的应用
1）由H-I图上任一状态点确定湿空气的状态参数值，方法见下图：
由图可清楚的看出：对于不饱和湿空气，有t>t m>t d；对于饱和湿空气（状态点A落在φ=100%线上），有t=t m=t d。
特别提示：湿焓图上φ=100%线上任一点均表示湿空气处于饱和状态。
2）由湿空气的任意两个独立参数在H-I图上确定状态点A。
a）已知t，t m b）已知t，t d c）已知t，φ
3. 湿空气的基本状态变化过程
3．1 间壁式加热和冷却以及冷（却）凝减湿过程
1）间壁式加热和冷却
特点：等湿过程，过程线为直线，加热↑，冷却↓。
2）间壁式冷（却）凝减湿过程
当湿空气被冷却至露点时，空气达到饱和状态，湿空气中的水蒸汽就开始在冷却面上凝结出来，随着冷却过程的进行，水分也不断析出，而温度则不断降低，但空气始终维持在饱和状态，这时，过程线主要沿φ=100%线变化。
特别提示：当空气湿度不变时，既可用湿比热法又可用焓差法计算状态变化的热量，但空气湿度变化时，只能用焓差法计算状态变化的热量。
3．2 不同状态湿空气的混合过程
设有两股空气，对应的绝干空气量为L1和L2，对应的状态为（H1，I1）和（H2，I2），混合后的湿度和焓值可由物料及热量衡算求得。
混合前后水分量不变：
L 1H 1+ L 2H 2=（L 1+L 2）H m 混合前后焓值不变： L 1I 1+ L 2I 2=（L 1+L 2）I m 由上两式可得：
2
1
1212
L L I I I I H H H H m m m m =
--=--
可见，混合点m （在H-I 图上）位于1，2两状态点的联线上，且m 点划分线
段1-2，使
2
1
12L L m m = （杠杆定律）。
同时可由上两式解得：
2
12
211L L H L H L H m ++=
，2
12
211L L I L I L I m ++=
［例12-1］ 空气的温度为30℃，露点温度为12℃，问：(1)当冷却到16℃时，相对湿度为多少？(2)有600 m 3的空气，当温度从30℃冷却到2℃时，能失去多少千克水？
解：
（1）等湿冷却过程。首先确定新鲜空气的状态点（H 1=0.0088，φ1=33%），然后作等湿线与t=16℃的等温线相交，可读得过此交点的φ值为80% 。 （2）冷凝减湿过程。先由等温线t=2℃与ф=100%线的交点可读得H 2=0.0043kg/kg 绝干气。然后计算新鲜空气的湿比容以求绝干空气量L 。
绝干气
kg m H /870.0273
302734.22)180088.0291(3
=+?
?+=υ
除去的水分量：
kg
H H L W 11.3)0043.00088.0(690)(21=-?=-=
4. 湿物料的基本性质
4.1 湿物料的形态和物理性质
绝干气kg V
L H
69087
.0600===
υ
(1) 湿物料可按其外观形态的不同而分为下列几种：①～⑧ （P793） (2) 湿物料又可按其物理化学性质的不同粗略分为两大类：①～② （P794） 4.2 湿物料中水分存在形式和表示法 (1)物料中水分存在形式
①机械结合水：这部分水处于食品表面和粗毛管中，与干物质结合较松弛，以液态存在，易于除去。
②物理化学结合水：这部分水是指吸附水、渗透水和结构水，其中吸附水与物料结合比较牢固，难于除去。
③化学结合水：这部分水是经过化学反应按一定比例渗于干物质分子内部，与干物质结合比较牢固，若去掉这部分水必然要引起物理性质和化学性质的变化，这种水不是干燥要排除的。 (2)物料中水分含量表示法
表达方法有湿基含水量和干基含水量两种。
① 湿基含水量ω：湿物料中含有的水分质量与湿物料的总质量之比。
湿物料的总质量
湿物料中水分质量=
=G W ω
②干基含水量X ：湿物料中含有的水分质量与绝干物料的质量之比。
湿物料中绝干物料质量
湿物料中水分质量=
=C G W X
两者之间的换算关系为
ωω-=1X ，
X
X +=1ω
4．3 平衡水分
平衡水分：湿物料与一定状态（温度和湿度一定）的空气接触达平衡时，残余在湿物料中不能排除的水分。
平衡水分与空气相对湿度的关系曲线称为吸附等温线。若干种食品的吸附等温线参见图12-9，10和表12-1。
平衡水分与物料的性质和空气的状态有关。
湿物料中各种水分的意义：
由图可得：当物料性质一定时，它的平衡水分与空气的状态有关。当温度不变时，平衡水分与空气的相对湿度的关系是：空气的相对湿度越大，平衡水分也越大。
一般当φ不变时，温度升高，平衡水分略有降低，但温度变化范围不大时，可认为平衡水分仅与φ有关。
可除去水分：在干燥操作中所能除去的水分，即物料中所含大于平衡水分的那部分水分。
特别提示：改变空气的状态，就可以改变物料的平衡水分。
5．湿物料常压热风干燥过程
通常干燥系统由两个主要部分组成：空气预热器和干燥器（室），如图所示。
P D
5．1 热风干燥过程计算 下列符号的意义：
G 1——湿物料的处理量，kg/h ； G 2——干燥产品量，kg/h ；
G C ——湿物料中绝干物料量，kg/h ； L ——以绝干空气计的空气消耗量，kg/ h 。 Q P ——空气预热器耗热量，kJ/ h 。 (1)产品量和汽化水分量
干燥过程中，绝干物料的量不变，即
)1()1(2211ωω-=-=G G G C
干燥产品量：
21121)1(ωω--=
G G
汽化水分量：
1
2
12
22112111ωωωωωω--=--=-=G G G G W
以干基含水量表示时，有：
)1(22X G G C +=
)(21X X G W C -=
2)空气消耗量 L
对干燥系统作水分的衡算，有：
1
221122112)()()(H H X X G H H W
L X X G H H L W C C --=
-=∴-=-=
定义：
1
21H H W L l -== 为单位空气消耗量（即每汽化1kg 水分所消
耗的绝干空气量）。 (3) 耗热量 Q P
对预热器作热量衡算，有：
LP P Q I I L Q +-=)(01
对干燥器作热量衡算，有：
∑+=+L
D Q LI LI Q 21
或
∑-=-L
D Q Q I I L ）（12
或
ε=-=--∑W
Q Q H H I I L D 121
2
式中：Q D —干燥器内补充的热量，kJ/ h ；
ΣQ L —因物料、运输机械的出入所带走的热量与干燥器的散热损失之和，kJ/ h ； 特别提示：若物料、运输机械的出入是带走热量，则其值为正“+”；若物料、运输机械的出入是带入热量，则其值为负“-”。
ε—每汽化1kg 水分干燥器净收入的热量，kJ/kg 汽化水。
若ε=0，即I 1=I 2，称为等（恒）焓干燥过程（也称绝热干燥过程），所用干燥器称为理论（想）干燥器。过程线沿等焓线变化。
若ε≠0，即I 1≠I 2，称为非等（恒）焓干燥过程（也称非绝热干燥过程），所用干燥器称为实际干燥器。 ΣQ L 的计算：
ΣQ L =G C （I 2，-I 1，）+Q TR +Q L
下列干燥器Q TR =0：回转筒干燥器，气流干燥器，喷雾干燥器，沸腾床（流化床）干燥器。
湿物料的焓值按下式计算： I ，=C m θ= (C S +4.187X) θ
式中：C S —绝干物料的比热容，kJ/kg.℃ 由湿物料焓的计算式可推得：
112212187.4)()''(θθθW C G I I G m C C --=-
式中：
22187.4X C C S m += 干燥产品的比热容，kJ/kg.℃。
(4) 空气离开干燥器时状态参数的确定 用途：用于非等（恒）焓干燥过程。
非等焓干燥时，要确定空气离开干燥器时的状态参数就较为困难。通常，空气出口的已知参数为t 2或φ2（或其它参数）。当出口温度t 2已知时，可用解析法求解其它状态参数，其方法是联立以下两个方程：
2
2221
21
22500)93.10.1H t H I H H I I ++=--=
（ε
可求得H 2，I 2。
当给出φ2（或其它参数）时，可在H-I 图上图解求其它状态参数。 设
12为过程线，P 为1-2线上任一点，因1-2为直线，必有：
1
11212H H I I H H I I --=--=ε
即1-P 和1-2线重合。 过程线1-2的画法如下： 1）用W
Q Q L
D ∑-=
ε
求ε，若ε已知，则直接到2）；
2）由
1
1H H I I --=ε，任给一个H 值，可求一个I 值，由此H ，I 值定出P 点，
联1，P 并延长与φ2（设φ2已知）线相交于2点，则点2即为所求出口空气的状态点。 5．2 干燥器的热效率
热效率是指用于蒸发水分所需的热量与输入干燥系统的总热量之比，即
%100
)187.493.12500(%
10012?+-+=?+=D
P D
P v
Q Q t W Q Q Q θη
提高热效率的途径：
1）降低空气的出口温度（但此法有一定限度，一般空气的出口温度t 2应比进入干燥器时的湿球温度高20～50℃）。
2）采用废气（出干燥器的空气称为废气）循环操作。
［例12-2］ 在一等焓干燥器内将含水率为24％的物料干燥至15.5％（湿基）。原料处理量为4200kg/h ，如果干燥空气从温度为5℃，相对湿度为60％的环境状态下加热至43℃，试确定风机的风量（m 3/h ）和预热器加热量，假定从该物料中排出的废气相对湿度为98％。
解：该过程空气的状态变化如图所示（0→1→2）。
1834
.0155
.01155.0,3158.024.0124.0/3192)24.01(420021=-==-==-=X X h
kg G C
由图读得：H 0=0.0032 kg/kg 绝干气，I 0=13.0 kJ/kg 绝干气； H 1=0.0032 kg/kg 绝干气，I 1=51.0 kJ/kg 绝干气；H 2=0.013 1kg/kg 绝干气。
h kg W /6.422)1854.03158.0(3192=-?=
2） 新鲜空气体积流量V
h kg H H W L /426900032
.00131.06.42212绝干气=-=-=
绝干气（kg m H /791.0273
5
2734.22)180032.02913=+??+=υ
h m L V H /33770791.0426903=?==υ
3） 预热器加热量Q P
kW
h kJ I I L Q P 451/101622)1351(42690)(301=?=-?=-=
［例12-3］ 某糖厂的回转干燥器的生产能力为4 030 kg/h （以干燥产品计），湿糖水分1.27％，于31℃下进入干燥器。离开干燥器时水分为0.18%（均为湿基），温度为36℃，环境空气温度为20℃，湿球温度17℃，空气经预热至97℃后进入干燥器。自干燥器排出的废气温度40℃，其湿球温度为32℃，已知产品的比热容为1.26 kJ/(kg ·K)，试求：①干燥器的散热损失；②干燥器的热效率。 解：
h kg G W /6.440127
.010018
.00127.0403011
2
12
=--?=--=ωωω
2）空气消耗量L
查H-I 图（P791），得：H 0=H 1=0.011 kg/kg 绝干气，H 2=0.028 kg/kg 绝干气，
I 0=49.4 kJ/kg 绝干气,I 1=125 kJ/kg 绝干气，I 2=113 kJ/kg 绝干气。
h kg H H W L /2620011
.0028.06.4412绝干气=-=-=
3）干燥器散热损失Q L
4）由
∑-=-L
D Q Q I I L ）（12
Q D =0，则：
h kJ I I L Q
L
/31440)125113(2620)
(12=-?-=--=∑
又 ΣQ L =G C （I 2，-I 1，）+Q TR +Q L 对回转筒干燥器，Q TR =0，则：
[][]h
kJ W C G Q I I G Q Q m C L C L L /11880316.44187.4)3136(26.1402331440187.4)()
''(112212=??--??-=---=--=∑∑θθθ
(其中，G C =4030×（1-0.0018）=4023kg/h) 4)干燥器热效率
%
1.55%1000
)4.49125(2620)31187.44093.12500(6.44%
100)187.493.12500(12=?+-??-?+?=?+-+=D
P Q Q t W θη
6 对流干燥理论 6．1 物料干燥机理
一般干燥过程是水分由物料内部扩散至表面后，在表面汽化，并向气相中传递。
表面汽化控制：湿物料内部的水分能够迅速到达物料表面（即内扩散速率远大于表面汽化速率），使物料表面保持充分的润湿状态，物料表面温度约等于空气的湿球温度。
内部扩散控制：湿物料内部的水分无法及时到达物料表面（即内扩散速率远小于表面汽化速率），汽化表面不断向内部转移，物料表面温度不断升高。 6．2 干燥速率和干燥特性曲线
按空气状态参数的变化情况，干燥过程可分为恒定干燥操作和变动干燥操作两类。
姓名：陈蔚婷 学号：1363115 班级：13级食安1班 实验一：流体流动阻力的测定 、实验目的 1 ?掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2?测定直管摩擦系数 入与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内 入与Re 的关系曲线。 3?测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数 。 4?学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5?识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流 应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过 管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1 ?直管阻力摩擦系数入的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： P f P 1 P 2 l U 2 W f d 2 即, 2d p f l u (1) (2) 式中：入一直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m ; P f —流体流经I 米直管的压力降，Pa ; w f —单位质量流体流经I 米直管的机械能损失，J/kg ； p —流体密度，kg/m 3 ; l —直管长度，m ; u —流体在管内流动的平均流速， m/s 。
式中：Re —雷诺准数，无因次； 卩一流体粘度，kg/（m s ）。 湍流时入是雷诺准数Re 和相对粗糙度（& /d 的函数，须由实验确定。 由式（2）可知，欲测定 入需确定I 、d ,测定 p f 、u 、p □等参数。I 、d 为装置参数（装置 参数表格中给出）， P □通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径 计算得到。 2 ?局部阻力系数 的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 （1）当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为 l e 的同直径的管道所产生的机械 （2）阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数, 局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： ,P f u 2 w' f 故 式中： 一局部阻力系数，无因次； P f —局部阻力压强降，Pa ;（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降, 直管段的压降由直管阻力实验结果求取。） p —流体密度，kg/m 3 ; 滞流（层流） 时， 64 Re Re du (3) (4) 能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号 l e 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计 算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、 则流体在管路中流动时的总机械能损失 W f 为： 阀门的当量长度合并在一起计算, l e W f (8) (9) 2 P f
食品工程原理课程设计说明书 题目：日产量72吨浓缩橙汁的初步设计 年级： 2014级 学院：农学院 专业：食品1404班 指导老师: 苑博华 成员：吴悠
目录 第一章前言 1.1 选题的意义 (4) 1.2 立题的意义 (4) 1.3厂址的选择 (4) 第二章设计方案简介 2.1 选题 (5) 2.2 设计拟定工作内容 (5) 第三章工艺设计 3.1工艺流程图 (6) 3.2工艺操作要求 (7) 第四章设计计算 4.1 物料衡算 (8) 4.1.1 各流程物料衡算 (8) 4.1.2 调配衡算 (9) 4.1.3 设备选型 (10) 4.2 管路设计计算及泵的选型 4.2.1选管 (11) 4.2.2选泵 (11) 第五章设计评述 (13) 第六章参考文献 (14)
第一章前言 1 . 1选题的意义 橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细管韧性，减少人体体内的胆固醇吸收，降低血脂，深受人们喜爱。由于橙子出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，为农民的创收提供帮助。 1 . 2立题的意义 作为食品专业的学生，通过本次果蔬汁加工工艺学设计，我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献，我们设计日产72吨橙子生产线，在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程，选择合适的加工设备，为实际生产加工橙子提供一定的用途。 1 . 3厂址的选择 橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近，厂址在城市外围，原材料产地附近的郊区，有利于销售，便于辅助材料和包装材料的获得，同时还可以减少运输费用。 第二章设计方案简介
食品工程原理习题和答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
食品工程原理 第一章 P31： 1. 2. 4. 8. 9. 10. 11. 第二章 P78: 【1】一食品冷藏室由内层为19mm厚的松木，中层为软木层，外层为51mm厚的混凝土所组成。内壁面温度为 ℃,混凝土外壁面温度为℃。松木、软木和混凝土的平均热导率分别为,3,W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b?由：
【4】将粗碎的番茄通过内径为60mm的管子从20℃加热到75?℃。其流量为1300kg/h,管内壁面温度为105℃,求对流传热系数。 已知粗碎的番茄物性数据如下：ρ=1050kg/m3；cp=kJ/（kg·K）； μ=mPa·s℃时),mPa·s(105?℃时)；λ=W/(m·K)。 解：流体在管内被加热。管中流速： 5. 一带有桨式搅拌器的容器内装有温度为℃的料液。用夹套内的蒸汽加热。容器内径为m,搅拌器直径为m,转速为r/s,容器壁温为℃。料液的物性为: ρ=977?kg/m3 ；Cp=kJ/（kg·K）；μ=100?mPa·s℃时),mPa·s℃时)料液热导 率)/。求料液对容器壁的对流传热系数。 解：该对流属于流体在搅拌槽内强制对流。 8. 10.在逆流换热器中，用初温为20?℃的水将kg/s的液体［比热容为 kJ/(kg·K)、密度为850kg/m3］由80℃冷却到30?℃。换热器的列管
直径为Φ25?mm×mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850W/（m2·K）和1?700W/（m2·K）,污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50?℃，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为 12. 【14】某列管换热器的管程走冷却水，有机蒸汽在管外冷凝。在新使用时冷却水的进、出口温度分别为20?℃和30?℃。使用一段时间后，在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷却水出口温度降为26?℃。已知换热器的传热面积为m2,有机蒸汽的冷凝温度为80℃, 冷却水流量为kg/s,求污垢热阻。 解：无污垢时的传热量： 【16】有一套管换热器，内管为Φ19?mm×2mm，管长为2m，管内的水与环隙中的油逆流流动。油的流量为270kg/h，进口温度为100℃，水的流量为360kg/h，进口温度为10℃。若忽略热损失，且知以管外表面
食品工程原理课程教学基本要求（征求意见稿） 一、本课程的地位、作用和任务 食品工程原理是食品科学与工程专业的一门主干课程和专业基础课程，具有较强的理论性，且与生产实际紧密相联系。学习本课程要求学生具备一定的物理学知识和物理化学知识。食品工程原理以食品加工单元操作为主要对象，研究食品物料在加工过程中的动量、能量、质量的传递与守恒关系。通过本课程的学习，掌握食品加工常见单元操作的基本原理与工艺计算，典型设备的设计计算。综合利用所学知识与食品工程生产实际相结合，着重培养分析与解决工程问题的方法和能力，为进一步学习食品领域的专业课程或从事食品工业生产及相关领域的工作打下扎实基础。 二、本课程的教学基本内容与要求 （一）理论教学部分 0. 绪论 （基本内容） 1）单元操作的基本概念；三种传递过程及其物理量的守恒 2）本课程的研究方法、学习要求 3）物理量的量纲与单位换算 （可选内容） 食品工程发展现状及趋势 1.流体流动 （基本内容） 1）流体静力学：流体的物理性质，流体静力学基本方程及其应用； 2）流体流动的守恒原理：流体流动的基本概念，质量守恒----连续性方程式，机械能守恒----伯努利方程式，动量守恒及其与机械能守恒之间的关系； 3）流体流动的内部结构：雷诺实验与流体流动类型，直圆管内流体的流速分布，流动边界层； 4）流体在管内的流动阻力：沿程阻力，局部阻力； 5）简单管路的计算 6）流量测量：测速管，孔板流量计，转子流量计； （可选内容） 非牛顿流体的流动阻力； 复杂管路(并联/分支)的计算； 2. 流体输送 （基本内容） 1）液体输送机械：离心泵；其他类型泵（容积泵、浓浆泵、磁力驱动泵）； 2）气体输送机械：离心式风机，鼓风机和压缩机，真空泵及真空管路； 3）流体输送设备的种类特点及选型
第七章吸收与蒸馏复习题 一、名词解释 1 吸收 2 对流传质 3 扩散系数 4 气-液相平衡 5 最小回流比 6 全塔效率 7泡点回流 8 蒸馏 9 精馏 10 相对挥发度 11 回流比 二、填空 1 若溶质在气相中的分压大于其( )，就会发生( )过程。 2 某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气-液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用（）常数表示，而操作线的斜率可用（）表示。 3 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数（），相平衡常数m（），溶解度系数H（）。（增加、减少、不变）。 4 由于吸收过程气相中的溶质分压总（）液相中溶质的平衡分压，
所以吸收操作线总是在平衡线的（）。增加吸收剂用量，操作线的斜率（），则操作线向（）平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y-ye）（）。 5 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（），操作线将（）平衡线。 6 用Δp为推动力的气膜传质速率方程有两种，以传质分系数表达的传质速率方程为（），以总传质系数表达的传质速率方程为（）。7在精馏操作中，加料板以上的管段称为( )，加料板以下的管段称为( ) 8( )进料时精馏段汽相摩尔流量与提溜段相等。 9精馏操作中塔板上汽液接触状态主要有( )、( )和( )。其中以( )接触的传质阻力最小。 10精馏装置主要包括( )，( )和( )。 11工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的( )倍。 12按蒸馏操作方法不同，蒸馏可分为( )、( )、和( )三大类。 三、选择 1 采用填料塔进行气体吸收，当操作线和平衡线相交(或相切)时，( )。 A. 塔底吸收液浓度最高； B. 吸收剂用量最少； C. 吸收速率最高 2 若气相溶质分压大于其液相平衡分压,就会发生( )过程。 A. 吸收； B. 解吸； C. 平衡 3 总压不太高时，一定温度下气、液两相的平衡关系服从( )。
.. . .. . . 食品工程原理课程设计说明书 题目：日产量72吨浓缩橙汁的初步设计 年级：2014级 学院：农学院 专业：食品1404班 指导老师: 苑博华 成员：吴悠
目录 第一章前言 1.1 选题的意义 (4) 1.2 立题的意义 (4) 1.3厂址的选择 (4) 第二章设计方案简介 2.1 选题 (5) 2.2 设计拟定工作容 (5) 第三章工艺设计 3.1工艺流程图 (6) 3.2工艺操作要求 (7) 第四章设计计算 4.1 物料衡算 (8) 4.1.1 各流程物料衡算 (8) 4.1.2 调配衡算 (9) 4.1.3 设备选型 (10) 4.2 管路设计计算及泵的选型 4.2.1选管 (11) 4.2.2选泵 (11) 第五章设计评述 (13) 第六章参考文献 (14)
第一章前言 1 . 1选题的意义 橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细管韧性，减少人体体的胆固醇吸收，降低血脂，深受人们喜爱。由于橙子出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，为农民的创收提供帮助。 1 . 2立题的意义 作为食品专业的学生，通过本次果蔬汁加工工艺学设计，我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献，我们设计日产72吨橙子生产线，在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程，选择合适的加工设备，为实际生产加工橙子提供一定的用途。 1 . 3厂址的选择 橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近，厂址在城市外围，原材料产地附近的郊区，有利于销售，便于辅助材料和包装
思考题与习题参考答案 绪论 一、填空 1、经济核算 2、物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率 3、液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥 二、简答 1、在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。 2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。 （1）动量传递理论。随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。 （2）热量传递理论。物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。 （3）质量传递理论。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都可以用质量传递的理论去研究。 例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。 三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。 3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。 物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。平衡状态是自然界中广泛存在的现象。平衡关系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。过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。 4、流体流动过程包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。传热过程包括热交换、蒸发等。 传质过程包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。 5、（略） 三、计算 1、质量分数20%；摩尔分数1.30%；摩尔浓度0.62mol/L
流化床干燥实验报告 姓名：张萌学号：5602111001 班级：食品卓越111班 一、实验目的 1．了解常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2. 掌握测定干燥速度曲线的方法。 3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速 率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。 二、基本原理 1.干燥速率：单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。 2.干燥速率的测定方法：利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。需要用到的公式有： 物料中瞬间含水率X i=（△p-△p e）/△p e 式中:△p-时刻τ时床层的压差； 计算出每一时刻的瞬间含水率X i,然后将X i对干燥时间iτ作图，即为干燥曲线。 3.干燥过程分析： （1）物料预热阶段 （2）恒速干燥阶段 （3）降速干燥阶段。 非常潮湿的物料因其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其温度近似等于热风的湿球温度tw ,到达此温度前的阶段称为
（1）阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存有液态水，物料温度约等于空气的湿球温度tw，传入的热量只用来蒸发物料表面水分，在第（2）阶段中含水率X随时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥阶段。在第（3）阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降低，最后达到平衡含水率而终止。（2）和（3）交点处的含水率称为临界含水率用X0表示。对于第（2）（3）阶段很长的物料，第（1）阶段可忽略，温度低时，或根据物料特性亦可无第二阶段。 三、实验装置与流程 1．主要设备及仪器 （1）鼓风机：BYF7122,370W； （2）电加热器：额定功率2.0KW； （3）干燥室：Φ100mm×750mm； （4）干燥物料：耐水硅胶； （5）床层压差：Sp0014型压差传感器，或U形压差计。 2．实验装置
第一章 流体力学 【1-1】 椰子油流过一内径为20mm 的水平管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩至 12mm ，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa ，试求椰子油的流量。 【1-2】 牛奶以2×10－ 3m 3/s 的流量流过内径等于27mm 的不锈钢管，牛奶的粘度为2.12×10－3Pa.s ，密度为1030kg/m 3，试确定管内流动是层流还是紊流。 【1-3】 用泵输送大豆油，流量为1.5×10－4m 3/s ，管道内径为10mm ，已知大豆油的粘度为 40×10－ 3Pa.s ，密度为940kg/m 3。试求从管道一端至相距27m 的另一端之间的压力降。 【1-4】试求稀奶油以6m/s 的速度流过管道时，因摩擦而引起的压力降。管道直径 mm ，长100m ，为水力光滑的不锈钢管。已知稀奶油的密度为1000kg/m 5238.×φ3，粘度为12×10－ 3Pa.s 。 【1-7】某离心泵安装在高于井内水面 5.5m 的地面上，吸水量为40m 3/h 。吸水管尺寸为 mm ，包括管路入口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5J/kg 。试求泵入口处的真空度。（当地大气压为1.0133×104114×φ5Pa ） 【1-8】用离心泵将密度为1200kg/m 3的水溶液由敞开贮槽A 送至高位槽B 。已知离心泵吸入 管路上各种流动阻力之和 J/kg 、压出管路的∑=10s ,f L ∑=30D ,f L J/kg 。两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m 。每小时溶液的输送量为30m 3。若离心泵效率为0.65， 求泵的轴功率。 【1-9】每小时将10m 3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。管路直径为mm ， 全系统直管长度为100m ，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。两槽液面恒定，其间垂直距离为20m 。取管壁粗糙度为0.25mm 、水的密度为1000kg/m 357×φ3、粘度为1×10－3Pa.s 。试求泵的效率为70％时的轴功率。 【1-10】用泵将开口贮槽内密度为1060kg/m 3、粘度为1.1×10－ 3Pa.s 的溶液在稳定流动状态下送到蒸发器内，蒸发空间真空表读数为40kPa 。溶液输送量为18m 3/h 。进蒸发器水平管中心线高于贮槽液面20m ，管路直径357×φmm ，不包括管路进、出口的能量损失，直管和管件当量长度之和为50m 。取管壁粗糙度为0.02mm 。试求泵的轴功率（泵的效率为65％）。 【1-14】拟用一台3B57型离心泵以60m 3/h 的流量输送常温的清水，已查得在此流量下的允 许吸上真空H s ＝5.6m ，已知吸入管内径为75mm ，吸入管段的压头损失估计为0.5m 。
食品工程原理复习 第一章 流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应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基本操作过程，如流体输送、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 等。这些基本的物理过程称为 单元 操作 动量传递：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。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作， 均可用动量传递的理论去研究。 热量传递 : 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，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递 : 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，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践 基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈 大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设，为工 程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。边
界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称为 外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强） 仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。 7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。 8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。 柏努利方程的三种表达式 p1/ρ+gz1+u12/2 = p2/ρ+gz2+u22/2 p1/ρg+z1+u12/2g = p2/ρg+z2+u22/2g p1+ρgz1+ρu12/2 = p2 +ρgz2+ρu22/2 9.管中稳定流动连续性方程：在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积成反比。截面积愈大之处流速愈小，反之亦然。对于
第8章液体吸附与离子交换 吸附与离子交换都是相间传质过程，物质传递方向是由液相到固相。 1 液体吸附 1.1 吸附作用和吸附剂 1.1.1 吸附作用 利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中的一个或几个组分，从而使流体混合物得以分离的单元操作。 分离的依据：各组分的吸附力不同。 吸附剂：具有吸附作用的物质； 吸附质：被吸附的组分。 固相具有吸附能力的根本原因是固体表面分子处在一个不平衡力场中，也既是表面力在起作用。 物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力仅为分子间引力的吸附； 化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力为化学键力的吸附。 物理吸附的特点： ①放热过程；②吸附无选择性；③吸附速度快，易达平衡；④可以是多分子层吸附； ⑤可逆过程，解吸容易。 化学吸附的特点： ①放热过程；②吸附有选择性；③吸附速度慢，不易达平衡；④单分子层吸附； ⑤解吸困难。 1．1．2 吸附剂及其性能 吸附剂的来源： ①天然矿产： 活性白土、漂白土、硅藻土、凹凸棒等； ②人工制品：活性炭、硅胶、活性氧化铝、分子筛、吸附树脂等。 食品工业中常用的吸附剂有： (1)活性炭 包括粉末活性炭和颗粒活性炭两种。 (2)活性白土 (3)硅胶 包括球形、无定形、粉末状及加工成型四种。 (4)膨润土 (5)分子筛 (6)吸附树脂 食品工业对吸附剂的要求主要有： ①吸附量大；②选择性好。 一些常用吸附剂的性能见表8-1。 1．2 吸附理论 1．2．1 吸附平衡 (1)单组分吸附吸附剂只选择性的吸附一个组分（溶质）。
可用等温吸附方程（弗氏方程）表示： n kC 1*=ω 式中：ω-吸附质在固相中的浓度，kg 吸附质/kg 吸附剂； C *-吸附质与固相浓度成平衡的液相质量浓度，kg 吸附质/m 3。 k ，n-与吸附剂（质）性质、温度有关的常数。一般n 在2～10之间易吸附，小于0.5时，吸附困难。 吸附浓度较低时，可用线性方程表示： * kC =ω 参见下图，活性炭对醋酸（水容液）和苯甲酸（苯溶液）的吸附： 从图中可以看出，吸附质不同，吸附平衡浓度不同；另外，浓度低时ω～C *基本为线性关系。 吸附平衡后，对吸附质作物料衡算，得： m C C V ) (*0-=ω 式中：m-吸附剂的质量，kg ； V-液相体积，m 3； C 0，C *-平衡前、后的溶液浓度，kg 吸附质/m 3。 (2)双组分吸附 既吸附溶质又吸附溶剂。 设 x-液体中溶质的体积分数； y-固体中溶质的体积分数。 则以x ～y 曲线表示的平衡关系如下图所示：
食品工程原理课程教学大纲 一、课程基本概况 课程名称：食品工程原理 课程名称（英文）：PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING 课程编号：0611306 课程总学时：70学时（讲课60学时，实验10学时） 课程学分：3.5学分 课程分类：必修课 开设学期：第4学期 适用专业：食品科学与工程专业 先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程 后续课程：《粮油食品工艺学》、《畜产食品工艺学》、《果蔬食品工艺学》、《食品机械》、《食品工厂设计》 二、课程的性质、目的和任务 本课程是食品科学与工程专业主要的必修课之一。本课程是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上开设的一门专业基础课程，是承前启后，由理及工的桥梁。主要目的是培养分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以便在食品生产、科研与设计中到强化生产过程，提高产品质量，提高设备生产能力及效率，降低设备投资及产品成本，节约能耗，防止污染及加速新技术开发等。主要任务是：研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算（或选型）。 三、主要内容、重点及深度 （一）理论教学 绪论 目的要求：了解食品工程原理的性质、任务、学习方法；掌握单位换算、物料衡算、能量衡算的基本方法。 主要内容： 一、食品工程原理的发展历程 二、食工原理的性质、任务、与内容 三、单位制与单位换算 四、物料衡算 五、能量衡算 六、过程平衡与速率 重点：单元操作的概念单位换算、物料衡算、能量衡算。 难点：经验公式的单位变换、试差计算法 1 / 8
第一章流体流动 目的要求：使学生了解流体平衡和运动的基本规律，熟练掌握静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力，在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。 重点：静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力 难点：柏努力方程式的推导及其应用、流动边界层的概念、流动阻力计算公式的推导 主要内容： 第一节流体静力学方程式及其应用 一、流体静力学方程式 二、流体静力学基本方程式的应用 第二节流体在管内的流动 一、稳定流动与不稳定流动 二、连续性方程式 三、柏努利方程式 四、柏努利方程式的应用 第三节流体在管内的流动阻力 一、顿粘性定律与流体的粘度 二、流动类型与雷诺准数 三、滞流与湍流 四、边界层的概念 五、流动阻力 第四节管路计算与流量测量 一、管路计算 二、流量测量 第二章粉碎与筛分 目的要求：掌握粉碎与筛分单元操作的基本概念、基本原理和基本计算。 重点：粒度的大小、形状及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率 难点：食品物料粒度的大小、形状及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率。 主要内容： 第一节粉碎 一、概述 二、粉碎理论 第二节筛分 一、筛分理论
思考题与习题 绪论 一、填空 1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。 2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。 3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。 二、简答 1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？ 2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？ 3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？ 4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。 5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。 三、计算 1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。 2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。 3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。 4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。求蒸气消耗量。 5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。忽略CO2和水以外的任何组分。 6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。
《食品工程原理》教学大纲 一、本课程的教学目标和任务 本课程为食品专业的必修专业基础课。课程内容主要包括动量传递、热量传递和质量传递的三大传递理论及其在食品工程中的应用，即研究食品工程单元操作的基本原理与应用。动量传递内容包括流体力学和流体输送机械（泵与风机）的选用、颗粒与流体间的相对运动；热量传递内容包括传热学和蒸发操作等；质量传递内容包括传质过程、吸收与蒸馏、吸附与离子交换，浸出与萃取等单元操作；此外还包括热、质同时传递的过程，如食品的干燥等。 食品工程原理是一门主要研究食品加工过程的技术原理与工程实现的应用基础课程，与机械工程、化学工程等学科的有关课程密切相关，其基础涉及数学、物理、力学、热力学、传热学和传质学等。本课程以单元操作为主线，研究食品加工过程的有关理论与工程方法，为食品科学与工程及相近专业的学生和工程技术人员学习研究提供参考。 二、本课程的教学要求 食品工程原理是食品科学与工程及其相近专业的一门十分重要的专业基础课程，在创新人才培养中具有举足轻重的地位。由于课程涉及的知识面宽，对理论分析、设计计算、实验探索、工程经验的贯通融合和创新应用方面要求很高。学习中要注重逐步树立学生的工程观念，从先进实用、安全可靠、经济方便、节能减排等方面认真掌握单元操作和工程系统集成方面的知识。 1．注重培养学生的工程设计和应用的能力。食品加工工艺千变万化，其实现的途径又可以多种多样，所以要树立学生的工程观念，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理地选择单元操作及相应的设备，完成过程分析、设计计算，努力使系统集成达到最优化。 2.注重培养学生的数据攫取能力。食品工程原理学科研究的历史短，基础数据十分缺乏。如何通过网络或资料查取有参考价值的数据，或者通过实验测取、生产现场查定相关数据、是进行良好的食品工程设计的重要前提。 3.注重培养学生的实验能力。学习实验设计、单元操作实验、数据处理、误差分析方法，提高学生的动手能力和实验技能。 4. 多媒体等现代化教学手段辅助教学，使学生增加感性认识，激发学习兴趣，提高教学质量。
第一章 流体力这基础 1. 解：已知d 1 = 0.02m ，d 2 = 0.012，Δp = 800Pa ，ρ = 940kg/m 3 列出伯努利方程 根据题意：z 1 = z 2，Δp = p 1 – p 2，由此得： 2 -2 122u u p = ?ρ (1) 再与连续性方程联立 解得：u 2 = 1.398 m/s ，由此求得： )/(1058.134s m Q -?= 2.解：已知s m Q /10233-?=，d = 0.027m ，s Pa ??=-31012.2μ，ρ = 1030kg/m 3。 根据流量求出流速 s m u /49.3= 441011058.4Re ?>?= ∴ 此管内流动为紊流。 3.解：已知：s m Q /105.134-?=，d = 0.01m ，s Pa ??=-31040μ，ρ = 940kg/m 3，l = 27m 。 列出伯努利方程： ∑+++=++f L u p z u p z 2 g 2g 2 2 22211 1ρρ 根据已知条件得：z 1 = z 2，u 1 = u 2。由此得： ∑=?f L p ρ 根据流量求出流速，再判断流动状态 ∴ 此管内流动为层流。 计算1426.0=λ 根据范宁公式：∑?=2 2 u d l L f λ计算kg J L f /23.702=∑ 由此得： ∑=?= ?kPa L p f 6600ρ 4. 解：已知：u = 6 m/s ，d = 0.033m ，l = 100m 。s Pa ??=-3 1012μ，ρ = 1000kg/m 3
∑+++=++f L u p z u p z 2 g 2g 2 2 22211 1ρρ 根据已知条件得：z 1 = z 2，u 1 = u 2。由此得： ∑=?f L p ρ 判断流动状态 ∴ 此管内流动为紊流。管内壁为水力光滑管，所以可认为粗糙度Δ = 0。查摩擦因数图，求得：λ = 0.027。 代入范宁公式，得： kg J L f /73.1472=∑ 由此得： ∑=?=?=?kPa L p f 73.1472100073.1472ρ 5. 解：根据范宁公式： ∑?=22 u d l L f λ 已知液体作层流流动，∴ Re 64= λ，d d 2 1=' 计算流速和Re 变化的倍数 ∑∑=' f f L L 16 6. 解：根据范宁公式： ∑?=22 u d l L f λ 已知：Q Q 2='，得： u d Q d Q u 24 242 2=='= 'ππ Re 22e R =??= ' = 'μ ρμ ρu d u d 已知流体处于紊流区，圆管为光滑管，根据布拉休斯公式，可得： 841.0Re) 2(3164 .0)e (R 3164.025 .025.0=='=λ ()∑∑=??='?'='f f L u d l u d l L 36.32 2841.022 2λλ
课程名称：食品工艺原理课程代码：03280（理论） 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《食品工艺原理》是高等教育自学考试的食品科学与工程专业（本科）的专业课程之一，也是相关专业的基础课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握基本的食品加工保藏技术理论和原理，为进一步学习食品领域的专业课程或从事食品工业生产管理及相关领域的工作打下良好基础。 二、课程目标与基本要求 《食品工艺原理》是研究食品资源利用、原辅材料选择、保藏、加工、包装、贮藏、运输以及上述因素对食品质量、货架寿命、营养价值和安全性等方面的影响，是食品科学与工程和食品质量与安全专业方向的主要科类基础课。本课程主要传授食品质量概念、组成及特性，食品败坏的原因及影响因素，食品保质期的概念和测算，食品加工保藏的基本原理和方法及栅栏技术原理，罐藏基本原理、加热杀菌的理论和基本方法及新的杀菌技术，食品冷冻保藏的原理、食品的冻结规律、冻藏与解冻的理论与方法及冻结与解冻的新技术，食品干藏原理、干制机理及影响因素、食品干制方法及新技术和腌渍加工保藏技术原理和腌渍理论。 三、与本专业其他课程的关系 在本课程的助学或教学中应当尽可能采用解决实际问题的方法。学习本课程要求学生熟悉食品化学，食品微生物，食品工程原理等课程。 第二部分考核内容与考核目标 第一章绪论 一、学习目的与要求 了解食品工艺学的内容与任务，了解食品保藏的历史和发展，熟悉食品贮藏加工的目的和类型。二、考核知识点与考核目标 第一节引言（一般） 识记： 理解：商品食品的要求。 应用： 第二节食品工艺学的内容和任务（一般） 识记： 理解：食品工艺学的内容和任务。 应用： 第三节食品储藏加工的目的和类型（一般） 识记： 理解：食品储藏加工的目的和类型。 应用： 第四节食品保藏的历史和发展（一般） 识记： 理解：食品保藏的历史和发展过程。 应用： 第二章食品的腐败变质及其控制 一、学习目的与要求 掌握食品保藏的基本原理，熟悉控制食品质量变化的主要途径，了解引起食品腐败变质的生物学因
传热实验 一、实验目的 1、了解换热器的结结构及用途。 2、学习换热器的操作方法。 3、了解传热系数的测定方法。 4、测定所给换热器的传热系数K。 5、学习应用传热学的概念和原理去分析和强化传热过程，并实验之。 二、实验原理 根据传热方程Q=KA△tm，只要测得传热速率Q，冷热流体进出口温度和传热面积A，即可算出传热系数K。在该实验中，利用加热空气和自来水通过列管式换热器来测定K,只要测出空气的进出口温度、自来水进出口温度以及水和空气的流量即可。 在工作过程中，如不考虑热量损失，则加热空气释放出的热量Q1与自来水得到的热量Q2应相等，但实际上因热损失的存在，此两热量不等，实验中以Q2为准。 三、实验流程和设备 实验装置由列管换热器、风机、空气电加热器、管路、转子流量计、温度计等组成。空气走管程，水走壳程。列管式换热器的传热面积由管径、管数和管长进行计算。 实验流程图：
四、实验步骤及操作要领 1、熟悉设备流程，掌握各阀门、转子流量计和温度计的作用。 2、实验开始时，先开水路，再开气路，最后再开加热器。 3、控制所需的气体和水的流量。 4、待系统稳定后，记录水的流量、进出口温度，记录空气的流量和进出口温度，记录设备的有关参数。重复一次。 5、保持空气的流量不变，改变自来水的流量，重复第四步。 6、保持第4步水的流量，改变空气的流量，重复第四步。 7、实验结束后，关闭加热器、风机和自来水阀门。 五、实验数据记录和整理 1、设备参数和有关常数 换热流型错流；换热面积 0.4㎡ 2、实验数据记录
六、实验结果及讨论 1、求出换热器在不同操作条件下的传热系数。 计算数据如上表，以第一次记录数据序号1为例计算说明： 度 水的算数平均温度：水流量：空气流量：水气4.2029 .219.182/0222.03600 1000 1080/0044.03600 16 213=+=+==??=== -t t T s kg W s m V s J t t C W Q K kg J C p p /867.278)9.189.21(41830222.0)() /(418312=-??=-??=?=传热速率比热容：查表得，此温度下水的 K =-----=-----= ?2479.369.182.299 .21110ln 9.182.29)9.21110(ln )()(） （对数平均温度水进 气出水出气进水进气出水出气进逆T T T T T T T T t m 9333 .269 .189.212.291100329.09 .181109 .189.2112211112=--=--==--=--= t t T T R t T t t P K =?=??ψ=?∴=ψ??2479.362479.360.10 .1逆查图得校正系数m t m t t t ) /(1717.192 1101 .192333.19) /(2333.192479 .364.0867 .27822K m W K K K m W t S Q K m ?=+= ?=?=??= 的平均值：传热系数
绪论思考题 1、什么是微生物？ 2、微生物的一般特性是什么？ 3、微生物学的发展史分为哪几个阶段？ 4、微生物学的发展史上有哪几个代表人物？ 5、 6、食品微生物学的定义是什么？ 7、微生物在食品中的应用有哪几种方式？ 8、食品微生物学的任务是什么？ 第一章原核微生物的形态结构与功能思考题 1、什么是肽聚糖？了解细菌细胞壁肽聚糖结构有事么意义？ 2、比较革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的细胞壁的成分和结构。 3、什么是革兰氏染色法？有什么意义？ 4、革兰氏染色的原理是什么？ 5、什么是是中间体？ 6、什么是荚膜？化学成分是什么？ 7、鞭毛和纤毛有何不同？ 8、什么是芽孢？有何特性？ 9、芽孢形成的条件是什么？有何实践意义？ 10、什么是菌落？细菌菌落有何特点？ 11、细菌的分类依据有哪些？ 12、细菌的分类系统。 13、举例说明细菌中的名命名法则。 14、放线菌菌丝分哪几种？ 第二章真核微生物的形态结构与功能思考题 1、真菌菌丝分哪几种？ 2、真菌在食品中有何重要性？ 3、真菌的细胞构造有哪些结构？ 4、 5、真菌的繁殖方式有哪几种？ 6、什么叫有性繁殖？ 7、有性孢子有哪几种？ 8、有性繁殖分为哪几个阶段？ 9、真菌分为哪五个亚门？ 10、霉菌有何特点？ 11、霉菌的菌落特点是什么？
12、酵母菌的形态和菌类有何特征？ 13、酵母菌在食品工业中有何应用？ 第三章非细胞微生物的形态与结构思考题 1、什么是病毒？ 2、病毒的一般特点是什么？ 3、病毒的化学组成有哪些？ 4、病毒复制的定义是什么？分哪几个阶段？ 5、什么是噬菌体？对发酵工业有什么危害？ 第四章微生物的培养与生长思考题 1、营养的概念。 2、微生物需要那些营养物质？在生命中主要功能是什么？各有哪些常用物质？ 3、微生物有哪几种营养类型？各自的概念是什么？ 4、微生物对营养吸收有哪几种方式? 5、微生物培养基有哪些类型？主要用途？ 6、培养基的配制应遵循哪几个原则？ 7、微生物的纯培养分离有哪几种方法？ 8、微生物全数测定有哪几种方法？活菌测定方法有哪些？ 9、微生物的生长曲线定义是什么？包括哪几个时期？各有什么特点？实际意义如何（有何应用价值）？ 10、什么叫连续培养？？有哪几种方法？内容是什么？ 11、概念：防腐、消毒、灭菌、杀菌。 12、概念：加热空气灭菌、煮沸灭菌、间歇灭菌、巴氏消毒、高压蒸气灭菌。 13、紫外线对微生物有何作用？主要应用在哪些方面？ 14、什么叫冷杀菌？ 15、消毒剂有哪些？ 第五章微生物的代谢思考题 1、微生物的氧化作用根据最终电子受体的性质可分为哪几个方面？ 2、微生物的次生代谢产物主要有哪些？ 3、微生物酶生成的调节方式有哪三种形式？ 4、目前常用哪些方法来实现人类所需要的酶及代谢产物？ 第六章微生物遗变异与育种思考题