食品工程原理-绪论

上述三种理论，我们称之为“三传理论”。
8
举例：
全脂乳粉生产的工艺流程
F≥12%
80～85℃，30s
F≥40～45%
空气温度180～200 ℃， 9 牛乳温度40～45℃
果 汁 生 产 工 艺 流 程 图
2、三传理论

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 程也称为动量传递过程。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
15℃ 水 c2 qm2 20 ℃ 25℃
番茄酱 qm1=100kg/h 90℃, w=40%, c1
以0℃作温度基准 进入系统的热流量 离开系统的热流量：
1 qm1c1 90 qm 2c2 15
பைடு நூலகம்2 qm1c1 20 qm2c2 25
21
因过程在系统中无积累热量，故
有些单元操作都会包含两种或两种以上的传递 理论。
12
茶饮料生产工艺流程
13
物料衡算和能量衡算
食品工程原理中讨论每种单元操作的基本原 理时，都包括过程的平衡关系和过程的速率两个 方面。
过程推动力 过程速率 过程阻力
在过程的平衡关系研究中，常需作 物料衡算（material balance) 能量衡算 (energy balance)
混 配
雪利酒 100kg（ms） 酒精16% 糖3%
以产品雪利酒的量ms=100kg作计算基准。
17
总物料衡算：ma+ mb+ mc=100kg 对酒精的物料衡算： 0.146ma + 0.167mb + 0.170mc=0.16*100 对糖的物料衡算： 0.002ma + 0.01mb + 0.12mc=0.03*100 将式（1）、（2）、（3）联立可解得： ma=36.8kg; mb=42.4kg; mc=20.8kg.
1
学委寄语
• 大家好，这是我第三个学 期当学习委员了，很谢谢 大家的配合,今后我将更 好的为大家服务，以下是 绪论的ppt，大家有空可 以观看，谢谢大家，讲课 事宜，另行安排。——白 宇仁
课程简介
性质
基础 内容 任务
工程性、实践性强 专业基础课 具有桥梁作用
高等数学、 物理化学、 机械制图等
qm 2 qm1
1
2
，则
70c1 10c 2
水的比热容为 c2 4186 J/(kg· K),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 非脂肪成分的比热容取837 J/(kg· K)，则番茄酱的比热容： c1 4186 0.6 837 0.4 2846 J/(kg· K)

热量传递（hear transfer）:
物料的加热或冷却过程也称为物体的传热过程。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。

质量传递（mass transfer）:
两相间的传递过程称为质量传递。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。
11
单元操作与三传理论的关系
单元操作和三传理论都是食品工程技术的理论 和实践基础。 三传理论是单元操作的理论基础；单元操作是 三传理论在生产中的具体应用。
3
760mmHg
本节小结
1.了解：本课程的性质、内容、特点、任务； 2.理解和掌握：
单元操作、三传理论以及它们之间的关系，单元 操作中常见基本概念（物料衡算、能量守恒）；
单位的正确使用、单位换算。（见压缩包有绪论总
结）
27
19
能量衡算
常作的是热量衡算
物料被加热或冷却,焓变：
ΔH m c p dT
T1
T2
可将定压热容cp视为常量，则
ΔH mc p (T2 T1 )
若物料是混合物，其定压热容：
c p c pi w i
i
此式对具体食品物料有具体形式
例2 番茄酱的冷却，将固形物含量为40%的番 茄酱以100kg/h的流量输入冷却器，使其由 90℃有冷却到20℃，隔着金属壁冷却用水由 15℃升至25℃，求冷却水的流量。 解：画出过程框图
“三传理论” “单元操作”
（见压缩包有《食品工程原理》pdf版）
设计：选择设 开发、设计、 操 备的型号及主 作：如何进 操作、强化 强 开发：选择合适的 要尺寸（根据 行操作和调节 化：改造现有的 过程及设备（按经 工艺对设备的 以适应生产的 生产过程和设备以 济合理性、技术可 要求） 不同要求 提高效率（包括增 行性、污染小、能 教材：马云飞，葛克山.《食品工程原理》，中国农业出版社 产、降耗、节能） 耗低）
3
参 考 书
杨同舟.食品工程原理，中国农业大学出版社。2010.
高福成. 食品工程原理，中国轻工业出版社.1998
冯骉. 食品工程原理，中国轻工业出版社.2005 （图书馆有） 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，1999
赵思明，熊善柏，林向东等.食品工程原理，科学出版社，2009 参考书：高等学校教学用书——化工原理例题与习题。（见压缩包） 王志魁，刘丽英。化工原理（第四版）。2010 小贴士：因为食品工程原理和化工原理在内容方面基本 相同，大家想深入学习，可多看一下化工原理的书（推 荐王志魁、姚玉英版的），有高中黄亚东版的食品工程 原理也可多看一下。
4
食品是什么？
• 食品是指各种供人食用或者饮用的 成品和原料以及按照传统既是食品又 是药品的物品，但是不包括以治疗为 目的的物品。食品是满足人类各种营 养需求、嗜好和保障人体健康的基本 物质。
补充 派类食品：指溶点为体温，入口即化的食品。
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各种物质 加工成生活资料的工业。 食品生产 ：(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。
16
例1 雪利酒的配制，以下列a、b、c三种原料 酒配制含酒精16.0%、糖3.0%的雪利酒。
含酒精（%） 含 糖（%） a 14.6 0.2 b 16.7 1.0 c 17.0 12.0
解：
a, ma, kg 酒精14.6% 糖0.2% b, mb, kg 酒精16.7% 糖1.0% c, mc, kg 酒精17% 糖12%
1、物料衡算（material balance）
物料衡算（material balance） 依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程 的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即 对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即 处于稳定操作状态时，过程中不应有物料的积累，则 物料衡算关系为： 输入量－输出量＝累积量 输入量＝输出量 用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。
•
单元操作的特点
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饱含多个相同 的的单元操作。
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。
7

单元操作的分类

15
物料衡算的步骤：
1）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， 成分含量，温度，密度等。所有数据都标在图上。
2）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100kg 作基准。
3）作物料衡算。衡算可以是对总量的，也可对某种成分的。
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”。
18
2、能量衡算（energy balance）
能量以各种形式存在，如机械能、热能、 电磁能、化学能、原子能等。
动能和势能的总和
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。 热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
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。
因此，冷却水的流量
qm 2
70 2846 100 476 10 4186
kg/h
22
单位与单位换算
基本单位： 选择几个独立的物理量，根据方便的原则 规定出它们的单位，这些物理量的单位称为基 本单位。 导出单位： 根据基本物理方程由基本单位导出，并给 予专有名称的单位。
23
2、单位制单位换算（举例）
1 atm 101325 N/m
2
101325 kgf/cm 4 9.81 10
2
1.033 kgf/cm2
1.033 at
101325 1 atm 3 mH 2 O 10 9.81
10.33 mH2 O