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食品工程原理___绪论

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食品工程原理-绪论

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.

食品工程原理(赵思明编)思考题与习题参考答案

食品工程原理(赵思明编)思考题与习题参考答案

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。

食品工程原理 绪论

食品工程原理 绪论
时间——秒 (s) ，温度——开尔文 (K)
物质的量——摩尔 (mol)
经过20多年的努力实践，国际单位制已经成为人们的共 识。单位及其换算，主要参照各教科书，书末的单位换 算表。
重要导出单位：
力—— F ma kg m s2 N ； 压强—— P F / 面积 kg m1 s2 N m2 Pa ； 能量、功、热—— F ×距离 kg m2 s2 N m J ； 功率——功/时间 kg m2 s3 J s1 W ； 比热——热/质量·温度 m2 s2 K 1 J kg 1 K 1 ；
国外亦多采用英制单位，可以通过换算表得到解决。 单位换算举例，
【例 0-1】 已知1 atm 1.033 kgf cm2 ,试将此压强换算为 SI 单位。
解：1 公斤（力）等于 1 千克质量的物体所受到的重力。
即 1 公斤（力） 1kg 9.81 m s2 9.81 N ∴1 atm 1.033 9.81 N (10 2 m)2 1.013 105 N m2
掌握力、压强、能量、功率等单位的相互关系，对学好《化工原理》也很GS 制（物理单位制），
cm g s ，厘米-克-秒制
(2) MKS 制（绝对单位制）
m kg s ，米-千克-秒制
(3) 工程单位制 ，米-公斤（力）-秒 (4)SI 制（国际单位制） 是在 MKS 制的基础上发展起来的。
基本单位：长度——米 (m) ，质量——千克 (kg)

食品工程原理课件--绪论

食品工程原理课件--绪论
应用。
3. 课程任务
《食品工程原理应用》是食品工程专业学生的必修课， 其主要任务是： 介绍三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；
掌握主要单元操作的典型案例、操作原理、计算及选型及
实验研究方法；ຫໍສະໝຸດ 培养学生运用基础理论分析和解决食品工程单元操作中各
种工程实际问题(计算、选型及实验研究方法)的能力。
食品工程原理
绪
本章重点和难点
论
掌握“三传理论”概念及相关单元操作分类； 掌握量纲和单位换算；
了解“系统”的概念和在工程原理中的应用。
• 食品工程原理(Principles of Food Engineering)是一 门以力学、热力学、动力学、传热和传质为理论 基础的课程，是化工单元操作和化工原理在食品 工业的具体应用。
2. 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。
有食品安全、卫生、保持食品色、香、味的特殊要求。
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。
3. 传递速率（Rate of transfer process）
以食盐的溶解为例： 不饱和食盐溶液：溶解速率（单位时间内溶解的食盐质量）大；食盐浓 度高时，溶解速率小。 饱和食盐溶液（即平衡状态）：溶解速率为零 (实际是动态的溶解和结晶 平衡) 溶液浓度越是远离平衡浓度，其溶解速率就越大；溶液浓度越是接近平 衡浓度，其溶解速率就越小。溶液浓度与平衡浓度之差值，可以看作是溶解
二、食品加工过程及单元操作

《食品工程原理》课程教学大纲

《食品工程原理》课程教学大纲

《食品工程原理》课程教学大纲课程名称：食品工程原理课程类别：专业基础课适用专业：食品质量与安全考核方式：考试总学时、学分： 64 学时、4 学分其中实验学时： 0 学时一、课程的性质、目的和任务《食品工程原理》是食品质量与安全专业的一门专业基础课，主要研究食品加工过程中各单元操作的基本原理、主要设备构造和设计计算等内容，是进行食品机械、食品工艺与设备、食品工厂设计等后续课程实施的基础。

本课程的目的是通过系统学习食品加工过程中的工程概念和各单元操作原理，使学生了解食品加工过程中单元操作的基本概念，掌握典型单元操作的基本原理和理论知识，为学习食品机械设备、食品工艺学及食品工厂设计等课程奠定工程技术理论基础。

课程的任务是研究和介绍食品工业生产中传递过程与主要单元操作的基本原理、它们的内在规律、常用设备及过程计算方法，使学生掌握常用的工程方法，具备运用工程方法解决生产实际问题的能力；掌握传递过程及单元操作的基本原理，学会运用其基本理论进行过程的物料衡算、能量衡算和设备选型配套设计计算等工程问题。

二、课程教学要求1.专业知识目标1.1 掌握食品加工过程中有关流体流动及输送机械、机械分离、传热、蒸发、制冷、蒸馏、干燥、结晶与膜分离等常见单元操作的概念、基本理论和基本规律，理解典型设备的工作原理、结构、主要性能参数及选型；1.2 掌握动量传递、热量传递和质量传递的基本原理，运用这些理论并结合所学的物理、化学、数学和物理化学等基础知识，研究食品加工过程中各种单元操作的内在规律和基本原理，能够根据生产上的具体要求对各单元操作进行初步的工艺计算和优化调节；1.3 了解简化模型法、当量法、因次分析法等工程上解决复杂问题的分析方法，正确查阅工程手册、国内外文献获取设计参数或者通过实验测取、生产现场查定相关数据，掌握食品加工过程中各种单元操作的物料和能量衡算计算方法，并能进行过程的选择、设备工艺尺寸的计算及设备的选型计算；1.4 了解食品加工过程中各单元操作典型设备的工作原理、影响因素、常见故障，理解控制传递速率的变化规律，并能够结合生产实际初步分析强化或者削弱过程传递的途径，提出消除故障或改进过程及设备的途径。

食品工程原理-绪论

食品工程原理-绪论

直到19世纪末，才开始建立食品加工厂
我国近代食品工业的起步大概比西方国家迟100年
• 起步晚 • 发展慢 • 技术水平低 • 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 猛。20世纪50年代初以来，我国的食品工业发展科分为 三个阶段。
10
阶段1：平稳缓慢增长阶段（1952~1990年） • 劳动生产率比较低 • 技术依赖进口 • 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。
12
阶段3：食品工业飞速发展阶段（2003年-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：已建成了包括食品加工业、食品制造业、饮 料制造业和烟草加工业等四大类、62个小类的现代食品工业体系。
➢ 2005年世界食品工业销售额约4万亿美元，其中美国占25 、
欧洲占20 、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
之 首，食品工业是国民经济的重要支柱产业。
巴西的橙汁加工业
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。 ➢ 橙汁出口量占全球橙汁出口量50%，其中冷冻浓缩橙汁出口
杀 菌的基本方法，1829年世界上建成第一个罐头厂； ➢ 1872年美国发明喷雾式奶粉生产工艺，1885年乳品已工业
化 生产。
1.2、国外的食品工业
国际食品工业状况：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， 将现 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 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 越先进。

1.食 品 工 程 原 理 课 件：绪论

1.食 品 工 程 原 理 课 件：绪论
10 m /cm
5 −4 2 2
(Pa = 1.0133 × 10 N/m )
2
例 0－2 经验公式换算：水蒸气在空气中的扩散系数 － 经验公式换算：
1.46 × 10 × T D= P (T + 441 )
−4 2.5
( ft 2 /h ) 1o R = (1/1.8)K
在工程上当压力和温度变化率较小（压强变 在工程上当压力和温度变化率较小（ 可将气体当作不可压缩流体 不可压缩流体来处 化≤20%）时，可将气体当作不可压缩流体来处 ） 理；当气体的压力不太高，温度又不太低时，可 当气体的压力不太高，温度又不太低时， 近似地按理想气体状态方程来计算气体的密度 近似地按理想气体状态方程来计算气体的密度 。 理想气体状态方程
−4
2 .5
整理得
′ )2 .5 9 .20 × 10 × (T D′ = (m 2 /s ) P ′(T ′ + 245 )
四、量纲（因次） 量纲（因次）
量纲：表示物理量中各基本物理量的度量。 量纲：表示物理量中各基本物理量的度量。 表示各基本物理量的符号及其次方）。 （表示各基本物理量的符号及其次方）。 食品工程中常用的五个基本量的量纲为： 食品工程中常用的五个基本量的量纲为： 五个基本量的量纲为 长度[ L ] 长度[ 质量[ M ] 质量[ 时间[ T ] 时间[ 温度[θ ] 温度[
m pV = RT Mρ =1ຫໍສະໝຸດ pM RT1－1 －
1
ρm
wi = Σ ρ i
ρm
wi 1 = Σ ρ 1− ε i
3、流体静压强 、 压 力 ——垂直作用于流体任意微元表面上的力 垂直作用于流体任意微元表面上的力 静压强 ——垂直作用于流体单位面积上的压力 垂直作用于流体单位面积上的压力

期末复习

期末复习

用刮板式换热器冷却苹果酱， 例17用刮板式换热器冷却苹果酱，苹果酱质量流 用刮板式换热器冷却苹果酱 量为50 量为 kg/h，比热容为 ，比热容为3187J/kgK，进口温度为 ， 80℃,出口温度为 ℃。套管环隙逆流通冷水， ℃ 出口温度为20℃ 套管环隙逆流通冷水， 出口温度为 比热容为4186J/kgK，入口温度为 ℃，出口温 比热容为 ，入口温度为10℃ 度为17℃ 传热系数K为 度为 ℃。传热系数 为568W/m2K。求需要的 。 冷却水流量； 冷却水流量；与并流进行换热平均温差及换热 面积比较。（ 。（答 冷却水流量326kg/h; 逆流 面积比较。（答: 冷却水流量 △tm =28.8℃，换热面积0.162m2;△tm=21.3℃, ℃ 换热面积 ℃ 换热面积0.22m2） 换热面积
有一真空转筒过滤机， 例14有一真空转筒过滤机，每分钟转 周，每小时可得滤液 3. 有一真空转筒过滤机 每分钟转2周 每小时可得滤液4m 若滤布阻力忽略不计，转鼓真空度不变，问每小时要获得5m 若滤布阻力忽略不计，转鼓真空度不变，问每小时要获得 3 滤液，转鼓每分钟应转几周？ 滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤饼厚度为原 来的几倍？ 来的几倍？
已知水在管中流动。 例6已知水在管中流动。在截面 处的流速为 已知水在管中流动 在截面1处的流速为 0.5m/s。管内径为 。管内径为0.2m，由于水的压力产生 ， 水柱高为1m；在截面2处管内径为 处管内径为0.1m。试 水柱高为 ；在截面 处管内径为 。 计算在截面1、2处产生水柱高度差 为多少？ 计算在截面 、 处产生水柱高度差h为多少？ 处产生水柱高度差 为多少 忽略水由1到 处的能量损失 处的能量损失） （忽略水由 到2处的能量损失）
例19有一蒸汽管外径为 mm，管外包有两层保温材料， 有一蒸汽管外径为25 ，管外包有两层保温材料， 有一蒸汽管外径为 每层厚均为25 每层厚均为 mm。外层与内层保温材料的热导率之比 。 为5，此时的热损失为 。今将内、外两层材料互换位置， ，此时的热损失为Q。今将内、外两层材料互换位置， 且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变， 且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变，则热 损失为Q′， 损失为 ，求Q′Q，说明何种材料放在里层为好。 ，说明何种材料放在里层为好。

食品工程原理中国农业大学出版社

食品工程原理中国农业大学出版社

食品工程原理—绪 论
3.2 因次
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L、M、T、θ表示，则导出量可由这些基本量的符号 组合而成。 例：速度——［LT－1］
加速度——［LT－2］
力——［MLT－2］ 若某物理量以［MaLbTc］表示，则称它为该物理量的因次 或量纲（dimension）（严格地说，指数a、b、c称为因次，［ MaLbTc］称为该物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a＝b＝c＝0时，时 ［M0L0T0］＝［1］，称为无因次（dimensionless）。
热量传递(heat transfer): 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 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，到可以用质量传递的 理论去研究。
食品工程原理—绪 论
食品工程原理—绪 论
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。
食品工程原理—绪 论
4. [美]J 金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。
1985。 5. 华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。
6. 姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，1998。
更多
绪 论
1 食品加工过程及单元操作
生活资料的工业。

食品工程原理答案-PPT

食品工程原理答案-PPT
公式中得单位就是指定得。 有时,为了成批量得数据处理,需要将公式中得物
理量以新单位表示。
这类公式换算得原则就是:原来给出得公式就是成 立得,故应将新单位下得物理量(加“′”表示)还 原到公式所要求得单位后,将还原后得物理量代入 原公式,再变化。
此为“还原”法则。
例:总传热系数K得经验式为:
3.28 ft
ft
0.305 即为 ft 换为 m 的换算因数。
两个相同得物理量之比为纯数1,其数字部分即为 换算因数,但要将目标(要换算到得单位)单位得物 理量放在分子上,用此法不容易产生错误。
例:工程单位制中,基本物理量就是长度(m)、时间 (s)与力(kgf),而质量就是导出量,问其单位？将工 程制得质量换为SI制kg换算因数怎么写？
processes is unified and simplified、
工业与过程生产线按单元操作分割,以统一与简化 描述。
0、2、2 单元操作得特点
都就是物理操作; 都就是共有得操作; 原理相同,设备通用(不同过程中,设备得个数与排
列顺序当然可以不同)。
0、3 食品工程原理课程得两条主线
物理加工当然进行得就是物理操作,如粉碎、过滤、 蒸发、加热、冷却、干燥等。
对涉及生物、化学加工得食品加工过程而言,过程 得核心应当就是生物化学或化学反应过程与设备 (反应器)。
为了过程得以经济有效地进行,反应器中应保持某 些优惠条件,如适宜得压强、温度、浓度、界面积。
原料必须经过一系列得预处理,以除去杂质,达 到必要得纯度、温度、压强、接触面积等,这 些过程称为前处理。
食品工业中得物理过程或物理操作步骤,对食品工 程师、科研人员及管理人员而言,非常重要。
食品工业过程得这种特点同样出现在化学工业、 制药工业等生产过程中,说明这一些类型得生产过 程得处理原则可以就是相似得。

食品工程原理 绪论

食品工程原理 绪论

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（二）单位换算 1、方法：使用“换算系数”。 2、例题解析 例0-4 试将2个标准大气压（atm）通过工程 单位制的压力单位（kgf/cm2）换算成Pa。
• （三）量纲 • 1、量纲的定义 • 将一个导出物理量用基本量的幂的乘 积表示出来的表达式。 • 物理量Q的量纲：dimQ=LαMβTγ… • 由量纲符号（大写）和量纲指数构成 • 例如，密度的量纲：dimρ＝ML-3
传统食品加工：家庭作坊式， 以传统方法和经验为技术基础。
现代食品加工：工程化，以"单 元操作"作为技术核心之一。
• 3、工程 • 指制造部门用比较复杂的设备来进行 的工作。 • （多人、多部门、多工序、多方面） • 4、食品工业 • 利用物理和化学方法将自然界的各种 食物原料加工成食品的工业。
二、课程的性质、内容和学习目标
四、量的单位和量纲
• （一）法定计量单位 • 1、单位制：一组基本单位和导出单位的总和。 • 2、法定计量单位：我国采用，由国际单位制 （SI）和16个非国际单位组成。 • （1）SI的基本单位：7个 • （2）SI的辅助单位：2个 • （3）具有专门名称的导出单位：19个 • （4）国家选定的非SI单位：6个（4个量） • （5）组合形式的单位：多个 • （6）构成十进倍数和分数单位的词头
• • • • •
2、量纲的作用 （1）检验公式的正确性 （2）可用于不同单位制间的单位换算 3、量纲一的量 指物理量或特征数各量纲指数皆为0， 并非无量纲。 • 如：雷诺数Re
• 2、稳态过程与非稳态过程 • 稳态过程：积累量=0，食品生产
中一般指连续生产（操作） • 非稳态过程：积累量≠0，食品生 产中一般指间歇生产（操作）或开关机 阶段。

《食品工程原理》章节练习一、绪论

《食品工程原理》章节练习一、绪论

《食品工程原理》章节练习一、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)。

食品工程原理课件绪论

食品工程原理课件绪论

2
提高实践能力
通过课堂实验、实习和项目，学生将培养解决实际问题的能力。
3
培养创新思维
鼓励学生独立思考和创新，在食品工程领域寻找新的解决方案。
结语
食品工程是一个充满挑战和机遇的领域。它不仅关乎我们日常的食品安全和供应，还涉及到环境保护、创新和 可持续发展。希望通过本课程，学生们能够掌握食品工程的基本原理，为食品行业的发展做出自己的贡献。
食品工程原理课件绪论
食品工程原理的介绍，定义和范畴。了解食品工程的历史、发展趋势以及其 重要性，并探索课程的目标、任务以及知识体系的框架。
食品工程的历史与发展
1
起源
追溯到古代，食品加工的基础技术开始出现，如烘烤、煮沸和发酵。
2
工业革命
19世纪末，食品加工行业从手工生产转向机械化和工业化。
3
现代食品工程
食品安全
监管、控制和管理食品生产过程中的卫生和安 全问题。
食品工程的重要食品供应，满足人们的基本需求。
2 促进创新
通过新技术、新工艺和新产品的开发，推动食品行业的创新和发展。
3 改善生活质量
改善食品的营养价值、口感、便捷性和品质，提升人们的生活质量。
食品工程的未来趋势
自动化生产
食品工程将更加依赖自动化技术，提高生产效率和 一致性。
可持续包装
开发环保可持续的食品包装材料，减少对环境的影 响。
植物蛋白
开发和应用植物蛋白，以满足日益增长的素食和替 代肉类需求。
减少食品浪费
创新技术将帮助减少食品浪费，提高资源利用效率。
食品工程课程目标与任务
1
培养专业知识
学生将学习食品工程的基本理论和实践知识，为未来的工作做好准备。

食品工程原理

食品工程原理

②无固定形状
③在外力作用下，其内部发生相对运动，产生流动。
3、研究对象
质点：含有大量分子的流体微团。
流体: 是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所
占空间的连续介质。流体的物理性质及运动参数在空间作 连续分
布，即可以用连续函数的数学工具加以描述。
.
16
4、定态流动与非定态流动
定态流动是指点的速度ux、uy、uz及压强p均为与时 间无关的常数。 即： 定态流动 u = f（x、y、z）
⑤食品工程原理与化学工程原理
●食品工程原理的基本内容来源于化学工程原理；
●食品工程原理在发展中形成了许. 多特色。（冷冻技术、真空技术等7）
二、课程的内容和学习要求
学时分配：总学时90，理论课72，实验18学时(第11,14周周末)。 教学内容：以流体的流动和输送、沉降与过滤、传热 、蒸发、
干燥、蒸馏、吸收等单元操作为主。
SI制 m
kg
S
CGS制 cm
g
S
工程制 m
kgf
S
温度(θ)
K ℃ ℃
导出量的导出单位 如：力 [F]=[M][a]
SI制 [F] = kg·m/s2 = N（牛顿） 压强 [P]= N/m2
CGS制 [F] = g·cm/s2 =dyn（达因）
[P]= dyn/cm2
工程制 [F] = kgf
.
①绝对压强 ②表压强 ③真空度
●表压强 = 绝对压强 — 大气压强 ●真空度 = 大气压强 — 绝对压强
.
24
例：已知某设备进口压强 P进=1200mmH2O （真空
度），出口压强 P出=1.6 kgf/cm2 （表压），当地 大气压强P0=760mmHg，求设备进出口压强差，用 N/m2表示。

食品工程原理绪论——卡片11

食品工程原理绪论——卡片11

0.5.1.2物理量的单位换算
学科在形成过程中，使用过各种单位制，要能熟练换算（用于看资料）。

可采取乘换算因数的方法。

换算因数可查。

如1ft换成以m为单位的换算因数为1m m
⨯⨯。

1ft=1ft(0.305)=0.305m
3.28ft ft
0.305即为ft换为m的换算因数。

两个相同的物理量之比为纯数1，其数字部分即为换算因数，但要将目标（要换算到的单位）单位的物理量放在分子上，用此法不容易产生错误。

例：工程单位制中，基本物理量是长度(m)、时间(s)和力(kgf)，而质量是导出量，问其单位是什么？将工程制的质量换为SI制的kg 换算因数怎么写？
解：（1）22
=∴==
F ma m F a
[][/]kg(f)/(m/s)=kg(f)s/m
（2）2
⋅，换算因数为9.81
9.81kg/[1kg(f)s/m]
（229.81N
1kg(f)s/m1kg(f)s/m9.81kg)
⋅=⋅⨯=
1kg(f)。

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2、任务：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）
3、学习的目的：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。
初步掌握食品过程开发、设计与操作的有关方法。
5
传统食品加工：家庭作坊式，
食
以传统方法和经验为技术基础。
品
加
工
现代食品加工：工程化，以"单
元操作"作为技术核心之一。
• 3、工程
• 指制造部门用比较复杂的设备来进行的 工作。
• （多人、多部门、多工序、多方面）
• 4、食品工业
• 利用物理和化学方法将自然界的各种食 物原料加工成食品的工业。
二、食工原理的性质、任务
other units
Expression in terms of SI base units
Frequency
hertz
Hz
s-1
Force
newton N
N
m kg s-2
Pressure, stress
pascal Pa
N/m2
m-1 kg s-2
Energy, work, quantity of heat
上述三种理论，我们称之为“三传理论”。
18
举例
名称
原理
流体 依据外力的作用将流体从一个设备 输送 输送到另一个设备
使冷热物料间由于温度差而发生热 传热 量传递，以改变物料的温度或相态
的操作
利用均相气体混合物在液体溶剂中 吸收 溶解度的不同以实现气体混合物的
分离操作
精馏
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
设备 泵 风机
传递原理 动量传递
换热器 热量传递
吸收塔 （填料）
质量传递
蒸馏塔 （板式）
质量传递
19Biblioteka 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
➢ 热量传递（hear transfer）:
• 在化学工程中包括两大类内容：
以进行化学反应为主
如氨的合成、石油裂解等
以不进行化学反应为主的物理过程
如输送、蒸发、结晶、加热、过滤、干燥、冷却等。 这些基本的物理过程称为单元操作
比如：大豆萃取法制油的工艺流程
大豆 → 预处理（筛选、粉碎、去皮、 压片）→ 浸取（正己烷） → 过滤 → 蒸发脱 溶剂 → 离心脱胶→ 碱炼（脱酸） → 脱色 （白土） → 脱臭 →… →检验→成品（产品）
4） 效益是评价工程合理性的最终判据：自然科学研究的目的通常是希望发现规 律，而工业过程的目的是最大限度取得经济效益与社会效益。效益是工业过程的出 发点，也是评价其是否成功的标志。
（2）对于每一个具体的单元操作，我们需要知道:
1) 过程始末和过程中各股物料的数量、组成之间的关系
→物料衡算
2) 过程中吸收、放出的能量；
除物理操作外， 生成新的物质， 化学变化过程， 如食品风味形成
精制、分离达 必要的纯度， 物理变化过程
食品生产过程包括化学反应过程和物理加工过程。
食品工程原理研究：食品生产过程中除化学反应的物理过程。
11
食品工业与化学工业的联系
从本质上说它们都是加工工业。 化学工业出现较晚，但发展速度却远快于食品工业，化学工业较早 地实现了大规模工业化生产。
Plane angle (平面角) Solid angle（立体角）
radian steradian (球面度)
Symbol m kg s A K mol cd
rad sr
基本单位（base units）——独立的物理量称为基本物 理量，其单位称为基本单位（primary dimensions）。 导出单位（Derived Units）——除独立的物理量外， 其他物理量的单位可由他们与基本量之间的关系来确 定，这些物理量称为导出量，其单位称为导出单位。
从原料到成品（产品）这个过程叫食品的生产过程
原料
前处理
食品加工
后处理
产品
除去杂质达到 必要的纯度， 物理变化过程
除物理操作外， 生成新的物质， 化学变化过程， 如食品风味形成
精制、分离达 必要的纯度， 物理变化过程
食品生产过程包括化学反应过程和物理加工过程。
食品工程原理研究：食品生产过程中除化学反应的物理过程。
的物理操作过程。这些工序就是单元操作。
单元操作原理、设备结构是食品工程原理研究的范畴。
16
单元操作的特点
❖ 均为物理操作，只改变物料的状态或物理性质， 不改变其化学性质。
❖ 食品生产过程中共有的操作，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。
❖ 设备可通用。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。
Time
Name meter kilogram second
Electric current
ampere
Thermodynamic temperature
kelvin
Amount of substance
mole
Luminous intensity
candela
SI Supplementary Units
Symbol m2 m3 m/s m/s2
kg/m3 A/m2 A/m mol/m3 m3/kg cd/m2
Examples of SI Derived Units with Special Names
SI unit
Quantity
Name
symb Expression in terms of
ol
五、单位、因次和换算
7个基本国际单位 长度 m 质量 kg 时间 s 电流 A
2个辅助单位
平面角 弧度
热力学温度 K 物质的量 mol 发光强度 cd
立体角 球面度
SI Base Units
Measurable attribute of phenomena or matter Length
Mass
joule
J
Nm
m2 kg s-2
Power, radiant flux
watt
W
J/s
m2 kg s-3
Quantity of electricity, electric charge
coulomb
C
sA
Electric potential,
potential difference,
17
单元操作的分类
按操作的理论基础划分：
❖ 以动量传递理论为基础， 遵循流体运动基本原理——流 体输送、搅拌、沉降、过滤，离心分离等
❖ 以热量传递理论为基础， 遵循热量传递原理——加热、 冷却、蒸发、冷凝等
❖ 以质量传递理论为基础， 遵循物质传递原理（因浓度差 产生的扩散作用传递物质），——蒸馏、吸收、吸附、萃 取、膜分离等
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。
20
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。 有些单元操作都会包含两种或两种以上的传递理
操作 • 食品多为液态、固态：注重粉碎、过滤、
分离等操作
• 食品单元操作与化工单元操作的区别
• 内容上：化工所遇到的大多为气相加工，气－液平衡原理、 吸收、蒸馏等为主；食品工程多为动植物性原料，几乎全 部为固态和液态、酱体等，提取、分离、净制以及混合、
乳化、粉碎等 。
• 在处理方法上：化工复杂；食品工程：低温、低压、短时 等。
五、量的单位和量纲
• （一）法定计量单位 • 1、单位制：一组基本单位和导出单位的总和。 • 2、法定计量单位：我国采用，由国际单位制
（SI）和16个非国际单位组成。 • （1）SI的基本单位：7个 • （2）SI的辅助单位：2个 • （3）具有专门名称的导出单位：19个 • （4）国家选定的非SI单位：6个（4个量） • （5）组合形式的单位：多个 • （6）构成十进倍数和分数单位的词头
1、性质：食工原理是在高等数学、物理学、物理化学等课 程的基础上开设的一门基础技术课程，具有极其特殊的地位和 作用
1）食工原理是承前启后，由理及工的桥梁 先行的高等数学、物理学、物理化学等课程主要是了解自然 界的普遍规律，属于自然科学的范畴，而食工原理则属于工程 技术科学的范畴，是食品工程专业课程的基础。 2）食工原理具有显著的工程性 表现为： 研究对象——它解决的问题是多因数、多变量的综合性工业 实际问题； 分析和处理问题的方法——与理科课程有较大的不同。 这可能导致部分学生在学习初期有些不适应。
Luminance
Name square meter cubic meter meter per second meter per second square kilogram per cubic meter ampere per square meter ampere per meter mole per cubic meter cubic meter per kilogram candela per square meter