食品科学概论 第四章 食品工程原理

食品工程原理知识点总结食品工程是一门将工程原理和技术应用于食品制造的学科，其目的是利用工程学原理，将食品原料经过种种工艺处理，生产出合格、安全、美味的食品。

食品工程学的研究内容与食品加工技术、食品成分、物性、生产设备、生产系统、过程控制、新产业技术、环境与能源等相关。

食品工程的起源可以追溯到上个世纪初。

食品加工工艺一直在不断改进，新的技术和理念也在不断涌现。

从第一台模拟风扇式冷凝机的出现，到现在的超声波处理技术、高温短时间消毒技术、低温乳化技术等，食品工程已逐渐发展成为一个非常重要的学科。

二、食品原料的基本性质1. 水分含量：食品的水分含量是其重要的品质指标之一。

食品中水分多则易受微生物污染并变质，少则易变得干燥，影响食品的口感和风味。

2. 营养成分：食品中的营养成分是指食品中的营养物质，如蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质等。

这些物质对人体的生长和健康有着重要的作用。

3. 构造成分：构造成分是指食品中的主要构成物质，如淀粉、蛋白质、脂肪、糖类等。

构造成分对于食品的可加工性、口感和品质有着重要的影响。

4. 食品的物理性质：食品的物理性质包括食品的形态、结构、大小、形状等。

这些物理性质对于食品的加工和加工过程中的传热、传质、变形过程有着重要的影响。

5. 食品的化学性质：食品的化学性质包括食品中的化学成分、化学反应、酸碱度等。

这些化学性质对于食品的加工、储藏期间的变质、变味等有着重要的影响。

三、食品工程中的基本工艺1. 加工：加工是指将食品从原料状态转化为最终食品的过程。

包括初加工和深加工。

初加工是将原料进行初步的加工处理，使之成为半成品。

深加工是在初加工的基础上，对半成品进行各种深度加工，生产出成品食品。

2. 杀菌：杀菌是指通过一定的工艺手段，将食品中的微生物全部杀灭，以延长食品的保质期。

常用的杀菌工艺包括煮沸、高温短时间杀菌、紫外线辐射、臭氧杀菌等。

3. 色泽处理：对食品的颜色进行处理，既可以使食品颜色更加诱人，也可以延长食品的品质保持期。

食品工程原理知识点总结一、食品工程的概念与发展食品工程是指利用科学技术对食品进行加工、生产和保鲜的过程。

它涉及了食品生产的各个环节，包括原料采购、生产加工、包装储存、销售和配送等。

食品工程的发展历史悠久，随着科学技术的不断进步，食品工程也在不断发展和创新。

食品工程的发展受到了食品安全、食品营养和科技创新等多方面因素的影响。

在当前社会中，人们对于食品的质量和安全要求越来越高，因此食品工程的发展也变得越来越重要。

同时，随着科学技术的不断进步，食品工程也在不断进行创新，以满足人们对于食品的需求。

二、食品工程的基本原理1. 热力学原理热力学是食品工程中非常重要的基本原理之一，它主要研究物质的热力学性质，比如热量、温度和压力等。

热力学原理可以辅助工程师更好地理解食品加工的过程，比如加热、冷却、干燥等过程。

通过热力学原理的应用，可以更好地控制食品加工的质量和生产效率。

2. 流体力学原理流体力学原理是研究流体运动和压力变化规律的学科，它在食品工程中也起着非常重要的作用。

比如，液体在管道中的流动、气体在食品加工过程中的传递等，都需要运用流体力学原理来进行分析和控制。

通过研究流体力学原理，工程师可以更好地控制食品加工过程中的液体和气体流动，从而保证生产效率和质量。

3. 物质传递原理物质传递原理是研究物质在不同介质中传递规律的学科，比如热量传递、质量传递等。

在食品工程中，物质传递原理也是相当重要的，它可以帮助工程师更好地控制食品加工过程中的传热、传质等过程。

通过研究物质传递原理，可以更好地优化食品加工过程，提高生产效率和质量。

4. 生物化学原理食品工程中，生物化学原理也是非常重要的，它主要研究食品中的组成、代谢和变化规律。

通过研究生物化学原理，可以更好地理解食品的特性和变化规律，从而更好地控制食品加工过程中的生物化学变化。

同时，生物化学原理也可以帮助工程师更好地利用微生物等生物技术手段来增强食品的品质和营养。

5. 工程原理食品工程中的工程原理主要包括机械、电气、控制等方面的技术原理，比如食品加工设备的设计、安装和调试等。

精彩章节展示0 绪论0.1 食品工业生产过程及单元操作概念0.1.1 食品工业生产过程食品工业提供的产品种类繁多，如糖、烟、酒、油、盐、面粉、茶、奶粉、牛奶、火腿肠、饼干、面包、纯净水、脱水蔬菜，等等。

食品工业生产过程是对食品原料进行物理、生物、化学、生物化学等的加工或操作，以获取食品成品或中间产品的过程。

有些食品工业生产过程通过一个或多个纯物理过程即可得到成品或中间产品，此类生产过程被划分成一个或多个物理操作步骤或称操作单元。

另有一些食品工业生产过程，涉及生物、化学、生物化学等加工或以这些加工为主，过程的核心应当是生物、化学等反应和反应器。

为了过程能经济有效地进行，反应器中应保持某些优化操作条件，如适宜的压强、温度、浓度、界面积等，食品原料必须经过一系列的预处理，以除去杂质，达到必要的纯度、温度、压强、接触面积等，这些过程可称为前处理。

反应物同样需要经过各种后处理过程加以精制，以获得最终成品或中间产品。

反应前后的处理过程涉及的操作仍是物理操作，且占过程总操作的比例较大，所耗设备费和操作费在总费用中所占比例也就较大。

以啤酒生产过程为例，从原料到产品经历下述过程：原料麦芽、大米粉碎→混合预浸→糊化、糖化→过滤→ 麦汁煮沸定浓→酒花分离→麦汁冷却→发酵→啤酒过滤→灌装→杀菌→成品啤酒，糖化、发酵过程是典型的具有化学、生物特征的过程，其余前后处理的操作步骤或操作单元则以物理操作为主要特征，为糖化和发酵提供优化条件以及用于得到成品，在啤酒生产过程中所占比例较大，消耗了啤酒生产企业较多的设备投资和操作费用。

对整个食品工业生产过程而言，物理操作步骤或操作单元非常重要。

0.1.2 单元操作食品工业生产过程和类似的其他工业生产过程如化工、石油、制药、生物工程、材料等生产过程可统称为化工类型生产过程。

化工类型生产过程中都包含有各类物理操作步骤，这些物理操作步骤称为单元操作（unit operation），如流体输送、粉碎、均质、乳化、搅拌、过滤、沉降、离心分离、加热、冷却、蒸发、结晶、冷冻、吸附、脱气、萃取、浸提、蒸馏、干燥、膜分离等。

单元操作：包含在不同食品加工工艺中的同一类基本工序称为单元操作。

静压强：单位流体面积上所受的垂直压力，称为流体的静压强。

流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量称为流量。

过滤：过滤是使流体通过过滤介质分离固体颗粒的一种单元操作。

沉降分离：在外力场作用下，利用非均相物系分散相和连续相的密度差，使两相发生相对运动而实现混合物分离的操作称为沉降分离。

传热：是指两个物体之间或同一物体的两个不同部位之间由于温度不同而引起的热量移动。

蒸馏：蒸馏是利用组分挥发度的不同将液体混合物分离成较纯组分的单元操作。

理论板：理论板是指离开塔板的蒸气和液体呈平衡的塔板。

恒摩尔：是指易挥发组分与难挥发组分的摩尔气化潜热相等，其他热效应则可忽略不计或相互抵消，这样液体汽化和气体冷凝所需的热量刚好相互补偿，使得流经每一块塔板的气液两相摩尔流率保持不变。

吸收：用适当的液体和混合气体接触，使混合气体中的一个或几个组分溶解于液体，从而实现混合气体组分的分离，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。

分子蒸馏：是一种在高真空状态下进行分离操作的非平衡蒸馏过程。

反应型催化精馏：是以反应为主、精馏为辅的过程。

冷冻浓缩：是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理来实现分离的方法。

电渗析：电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的荷电离子选择性的定向迁移，透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。

课程的研究方法：实验研究方法（经验法）、数学模型法（半经验半理论法）。

离心泵的优点：结构简单，操作容易，便于调节和自控；流量均匀，效率较高；流量和压头的实用范围较广；适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。

基本部件：旋转的叶轮和固定的泵壳。

过滤的程序：过滤阶段，采用恒速、恒压或先恒速后恒压方式；滤饼洗涤，除去或回收滤液；滤饼干燥，去除颗粒中的液体；卸除滤饼，可以间歇操作，也可连续操作。

提高流化质量的措施：分布板应有足够阻力；在流化床的不同高度上设置若干层水平挡板、挡钢或垂直管束等内部构件；采用小粒径、宽度分布的颗粒。

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。

食品工程原理第4章颗粒与流体之间的相对流动球形颗粒的表示方法：用直径d全面表示。

非球形颗粒的表示方法：1）体积等效直径2）表面积等效直径3）比表面积等效直径颗粒群的特性：任何颗粒群都具有某种粒度分布。

颗粒粒度的测量方法：筛分法、显微镜法、沉降法、电阻变化法、光散射与衍射法、比表面积法。

固体流态化的概念和状态：概念：流体通过固定床层向上流动时的流速增加而且超过某一限度时，床层浮起的现象称为固体流态化。

状态：流体经过固体颗粒床层的三种状态：当流体自下而上通过固体颗粒床层时，根据颗粒特性和流体速度的不同，存在三种状态: 固定床阶段、流化床阶段、气力输送阶段过滤常数包括：1)滤饼常数2）过滤常数：与滤浆物性和过滤操作压差有关。

只有在恒压过滤是才能成为常数。

第5章液体搅拌调匀度：指一种或几种组分的浓度或其他物理量和温度等在搅拌体系内的均匀性。

混合的均匀度的表示：分隔尺度：混合物各个局部小区域体积的平均值。

可以反映混合物的混合程度。

分隔尺度愈大，表示物料分散情况愈差。

分隔强度：混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。

可以反映混合物的混合程度。

分隔强度愈大，表示物料混合愈不充分。

混合的原理：1）对流混合；2）扩散混合；3）剪力混合混合速率：指混合过程中物料的实际状态与其中组分达到完全随机分配状态之间差异消失的速率。

乳化：将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的液体混合操作，包含混合和均质化。

它是一种液体以微小球滴或固型微粒子（称分散相）均匀分散在另一种液体（称连续相）之中的现象。

乳化机理：由于乳化剂具有表面活性，它向分散相-连续相的界面吸附，使界面能降低，防止两相恢复原状。

此外，因乳化剂分子膜将液滴包住，可防止碰撞的液滴彼此又合并。

同时由于形成表面双电层，使液滴在相互接近时，因电的相斥作用防止凝聚。

乳化剂的这种作用使原热力学不稳定体系的乳液可以保持为稳定体系。

第6章粉碎和筛分粒度：颗粒的大小称为粒度。

第一章绪论1 食品加工过程及单元操作食品工业：利用物理和化学方法将自然界的食品原料加工成各类食品的工业。

食品生产包括：(1) 化学反应过程：如食品风味的形成(2) 物理加工过程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基本物理操作过程，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。

组成食品生产工艺的基本的物理过程称为单元操作。

单元操作的应用及特点若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。

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。

同一食品生产过程中可能会包含多个相同的单元操作。

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。

单元操作的分类单元操作按其理论基础可分为下列三类：（1）流体流动过程（fluid flow process）:包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。

（2）传热过程（heat transfer process）:包括热交换、蒸发等。

（3）传质过程（mass transfer process）:包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。

上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论”。

三传理论动量传递(momentum transfer)：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，到可以用动量传递的理论去研究。

热量传递(heat transfer)：物质被加热或冷却的过程称为传热过程。

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。

质量传递(mass transfer):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，可以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。

食品工程原理重点
食品工程原理是指食品生产过程中应用的一系列科学原理和技术方法。

它涉及食品的加工、保存、包装、质量控制等方面，旨在提高食品的安全性、稳定性、营养性和口感。

食品工程原理的主要内容包括以下几个方面：
1. 食品加工原理：食品加工是将原料经过一系列的加工步骤，转化为成品食品的过程。

食品加工原理涉及食品成分的改变、物理、化学和生物反应的控制等。

其中，物理原理包括热传导、传质和传热等；化学原理包括酶促反应、酸碱反应和氧化反应等；生物原理则涉及微生物的作用和发酵等。

2. 食品保存原理：食品保存是为了延长食品的保质期和避免食品的变质。

食品保存原理主要包括抑菌、杀菌、防腐、降解成分等方法。

这些原理可以通过高温处理、低温储存、添加防腐剂等手段来实现。

3. 食品包装原理：食品包装是保护食品安全和品质的关键环节。

食品包装原理涉及包装材料的选择和设计，以及食品与包装材料之间的相互作用。

包装材料的选择应考虑到食品性质、保存期限和防止污染等因素。

4. 食品质量控制原理：食品质量控制是确保食品满足食品安全标准和消费者需求的重要环节。

食品质量控制原理包括原料选择、加工工艺控制、卫生管理和检测方法等。

通过严格的质量控制，可以防止食品的感官品质下降和营养成分丢失，确保食
品的安全性和稳定性。

综上所述，食品工程原理是食品加工过程中应用的一系列科学原理和技术方法的总称。

通过理解和应用这些原理，可以提高食品的品质和安全性，满足消费者对食品的需求。

食品工程原理
食品工程原理是研究食品加工过程中的物理、化学和生物学原理的学科。

食品工程原理主要涉及食品的成分、结构、质量和安全等方面的知识。

食品工程原理中的物理原理主要包括传热、传质和流变学。

例如，在食品加工过程中，食品与热源之间会发生传热，导致食品温度的变化。

传质则是指食品中各种物质之间的传递，如水分、溶质和气体等的传递。

流变学研究的是食品的流动性质，如粘度、流变应力和流动行为等。

化学原理在食品工程中也起着重要作用。

化学原理涉及食品的原料成分、化学反应、反应速率和反应平衡等方面。

例如，食品加工过程中的褐变反应就是一种化学反应，其产生的色素会改变食品的外观和品质。

另外，食品中的营养成分也是化学原理研究的重点，如蛋白质、碳水化合物和脂肪等的化学性质和变化规律。

生物学原理主要应用在食品工程中的微生物学和酶学研究中。

微生物学研究食品中的微生物种类、生长条件和控制方法，以及微生物对食品质量和安全性的影响。

酶学研究食品中的酶的性质和功能，以及酶在食品加工过程中的应用。

例如，酵母菌在面包发酵过程中产生的二氧化碳是由酶催化反应引起的。

食品工程原理的研究对于食品加工工艺的优化和食品质量的控制具有重要意义。

通过深入了解食品工程原理，可以有效地改善食品的加工过程，提高食品的品质和安全性。

【最新整理，下载后即可编辑】复习题：1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。

2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？3 何为不可压缩流体和可压缩流体？4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。

5 简述静力学方程式的应用。

6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。

7 何为稳定流动和不稳定流动？8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。

9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。

10应用伯努利方程可以解决哪些问题？11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。

13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。

14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？15 Re的物理意义是什么？如何计算？16流体的流动类型有哪几种？如何判断？17简述离心泵的工作原理及主要部件。

18气缚现象和汽蚀现象有何区别？19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？21何为管路特性曲线？何为工作点？22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？25扬程和升扬高度是否相同？26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失）27比较往复泵和离心泵，各有何特点？28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？30何为均相物系？何为非均相物系？31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？32简述板框压滤机的工作过程。

33过滤有几种方式？34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？36旋风分离器的工作原理？37 沉降室（降尘室）的工作原理。

38传热的基本方式有几种？39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。