冯骉 食品工程原理

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。

食品工程原理课程教学大纲《食品工程原理》课程教学大纲(2002年制订，2004年修订)课程编号:200265 /200267英文名:Fundamentals of Food Engineering课程类别:学科基础课前置课:高等数学、大学物理、物理化学等后置课:食品工艺学、食品机械与设备、食品保藏原理与技术等均为本课程的后置课,本大纲能满足后继课的要求。

学分:3+2学分课时:90课时,其中实验课16课时,主讲教师:万忠民、马云等选定教材:高福成.食品工程原理[M].2rd.北京:中国轻工业出版出版社～2002 课程概述:食品工程原理课程是以食工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，主要研究食品工程单元操作的基本原理，典型设备构造及工艺尺寸。

本课程以“三传”为主线，即以动量传递为基础，讲述流体输送、搅拌、沉降、过滤等单元操作;以热量传递为基础，讲述传热、蒸发操作;以质量传递为基础，讲述了吸收、精馏、萃取、结晶等单元操作以及热量、质量同时传递过程的干燥操作。

根据课程内容，设置了流体流动、泵特性、过滤、传热、精馏、吸收、干燥等典型单元操作实验和换热器设计等课程设计环节。

在讲述经典理论的基础上，不断将学科最新成果引入教学，如膜分离技术，超临界萃取技术和反应精馏技术等。

本课程强调工程观点、定量计算和设计能力的训练，强调理论和实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。

本教学大纲适用于食品科学与工程专业。

教学目的:食品工程原理教学的主要目的为: 通过本课程的学习，可培养学生分析和解决有关单元操作的能力，在食品生产、科研和设计工作中，达到强化生产过程，提高产品质量，降低成本，防止污染以及加速新技术开发等方面的目的，为学习后继课程食品工艺学、食品机械、食品化学反应工程打下基础。

培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理食品工程实际问题;培养学生的工程观点、实验技能和设计能力;培养学生具有创新性思维能力，把食品工程单元操作推向新高度。

课程设计计算说明书课程设计题目：真空双效蒸发器及辅助设备的设计计算设计者：范唯成绩：指导教师：周巍院、系、专业：食品工程学院08食品科学与工程专业2010 年6 月23 日参考文献冯骉.食品工程原理.北京：中国轻工业出版社，2006高福成.食品工程原理.北京：中国轻工业出版社，2001蔡增基，龙天渝.流体力学泵与风机.北京：中国建筑工业出版社，2004张和平，张列兵.现代乳品工业手册.北京：中国轻工业出版社，2005王静康.化工过程设计.北京：化工工业出版社，2006娄爱娟，吴志泉，吴叙美.化工设计.上海：华东理工大学出版社，2002武建新.乳品技术装备.北京：中国轻工业出版社，2000张和平，张佳程.乳品工艺学.北京：中国轻工业出版社，2007中国食品发酵工业研究院.中国海诚工程科技股份有限公司.江南大学.2004蒸发设备的流程图料泵→预热器→一效蒸发器→分离器→二效蒸发器→分离器→水力喷射泵→井水泵初步确定设备1、设备采用顺流标准双效蒸发加热器式的浓缩设备。

因为用法则后一效蒸发器的压强较前一效的低，帮溶液在各效间的流动不需要用泵来输送，并且由于前一效溶液比后一效沸点高，当溶液由前一效进入后一效蒸发器时，即呈过热状态自行蒸发，可以产生更多的二次蒸汽，使在次一效能蒸发出更多的溶液。

外加热器的循环速度大，可以用泵强制循环，检修，清洗也方便。

2、I效浓缩设备采用强制循环形式，可以用来提高传热系数，II效浓缩设备采用自然循环形式。

3、离心泵的性能参数即为表征离心泵特性的参数，主要有泵的流量，压头，轴功率和效率。

由于离心泵在实际运转中存在着各种形式的能量损失，因此泵由电机获得的轴功并不能全部有效的转化为流体的机械能。

4、冷凝部分采用水力喷射泵，因具兼有冷凝器及抽真空作用，故不用再配置真空装置；结构简单，造价低，整个冷凝器装置功率消耗小，占地面积小。

工艺设备明细表。

第十一章11-1 已知湿空气的总压强为，温度为30℃，湿度为kg绝干空气，试计算其相对湿度、露点、绝热饱和温度、焓和空气中水汽的分压。

[解]（1）H=(p T-p) 即 = 解得：p=30℃下水的饱和蒸汽压p s= =p/p s==89%（2）因t d是将湿空气等湿冷却而达到饱和时的温度，则水蒸气分压为时的温度为：t d=℃（3）假设t as=℃，由水蒸气表查得相应的水气分压p s为，则湿空气的饱和湿度为：H as=× kg/kg绝干空气比热容c p H=+=+×= kJ/kg绝干空气t as=t-r0(H as-H)/c p H=30-2490×故与假设非常接近。

（4）I=+t+2490H=+××30+2490×= kJ/kg绝干空气11-2 已知湿空气的温度为50℃，总压强为100kPa，湿球温度为30℃，试计算该湿空气以下各参数：（1）湿度；（2）相对湿度；（3）露点；（4）焓；（5）湿比热容。

[解]（1）由饱和水蒸气表查得，在t w=30℃时，水的饱和蒸汽压p s=，汽化潜热为r w=kg。

在湿球温度下，空气的饱和湿度为：H w=(p T-p s)=×=kg干空气根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：H=(t-t w)/r w=干空气（2）由饱和水蒸气表查得，在t＝50℃下，水的饱和蒸汽压p s=。

根据空气湿度计算式，可求得该空气中的水蒸汽分压为：p=p T H/+H)=100×+=空气的相对湿度为：=p/p s==%（3）在露点下空气刚好达到饱和状态，空气中的水汽分压p=即为水在露点下的饱和蒸汽压，故由饱和水蒸气表查得，此空气的露点t d=23℃。

（4）I=+××50+2500×= kJ/kg干空气（5）v H=(1/29+18)××(273+50)×(273×100)=kg干空气11-3 若常压下某湿空气为20℃，湿度kg绝干空气，试求：（1）湿空气的相对湿度；（2）湿空气的比体积；（3）湿空气的比定压热容；（4）湿空气的质量焓。

第十一章11-1 已知湿空气的总压强为，温度为30℃，湿度为kg绝干空气，试计算其相对湿度、露点、绝热饱和温度、焓和空气中水汽的分压。

[解]（1）H=(p T-p) 即 = 解得：p=30℃下水的饱和蒸汽压p s= ?=p/p s==89%（2）因t d是将湿空气等湿冷却而达到饱和时的温度，则水蒸气分压为时的温度为：t d=℃（3）假设t as=℃，由水蒸气表查得相应的水气分压p s为，则湿空气的饱和湿度为：H as=× kg/kg绝干空气比热容c p H=+=+×= kJ/kg绝干空气t as=t-r0(H as-H)/c p H=30-2490×故与假设非常接近。

（4）I=+t+2490H=+××30+2490×= kJ/kg绝干空气11-2 已知湿空气的温度为50℃，总压强为100kPa，湿球温度为30℃，试计算该湿空气以下各参数：（1）湿度；（2）相对湿度；（3）露点；（4）焓；（5）湿比热容。

[解]（1）由饱和水蒸气表查得，在t w=30℃时，水的饱和蒸汽压p s=，汽化潜热为r w=kg。

在湿球温度下，空气的饱和湿度为：H w=(p T-p s)=×=kg干空气根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：H=(t-t w)/r w=干空气（2）由饱和水蒸气表查得，在t＝50℃下，水的饱和蒸汽压p s=。

根据空气湿度计算式，可求得该空气中的水蒸汽分压为：p=p T H/+H)=100×+=空气的相对湿度为：?=p/p s==%（3）在露点下空气刚好达到饱和状态，空气中的水汽分压p=即为水在露点下的饱和蒸汽压，故由饱和水蒸气表查得，此空气的露点t d=23℃。

（4）I=+××50+2500×= kJ/kg干空气（5）v H=(1/29+18)××(273+50)×(273×100)=kg干空气11-3 若常压下某湿空气为20℃，湿度kg绝干空气，试求：（1）湿空气的相对湿度；（2）湿空气的比体积；（3）湿空气的比定压热容；（4）湿空气的质量焓。

第十一章11-1 已知湿空气的总压强为101.3kPa，温度为30℃，湿度为0.024kg/kg绝干空气，试计算其相对湿度、露点、绝热饱和温度、焓和空气中水汽的分压。

[解]（1）H=0.622p/(p T-p) 即0.024=0.622p/(101.3-p) 解得：p=3.763kPa30℃下水的饱和蒸汽压p s=4.24kPa =p/p s=3.763/4.24=89%（2）因t d是将湿空气等湿冷却而达到饱和时的温度，则水蒸气分压为3.76kPa时的温度为：t d=27.5℃（3）假设t as=28.4℃，由水蒸气表查得相应的水气分压p s为3.87kPa，则湿空气的饱和湿度为：H as=0.622×3.87/(101.3-3.87)=0.0247 kg/kg绝干空气比热容c p H=1.01+1.88H=1.01+1.88×0.024=1.055 kJ/kg绝干空气t as=t-r0(H as-H)/c p H=30-2490×(0.0247-0.024)=28.35℃故与假设非常接近。

（4）I=(1.01+1.88H)t+2490H=(1.01+1.88×0.024)×30+2490×0.024=91.4 kJ/kg 绝干空气11-2 已知湿空气的温度为50℃，总压强为100kPa，湿球温度为30℃，试计算该湿空气以下各参数：（1）湿度；（2）相对湿度；（3）露点；（4）焓；（5）湿比热容。

[解]（1）由饱和水蒸气表查得，在t w=30℃时，水的饱和蒸汽压p s=4.25kPa，汽化潜热为r w=2423.7kJ/kg。

在湿球温度下，空气的饱和湿度为：H w=0.622p s/(p T-p s)=0.622×4.25/(100-4.25)=0.0276kg/kg干空气根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：H=H w-1.09(t-t w)/r w=0.0276-1.09×(50-30)/2423.7=0.0186kg/kg干空气（2）由饱和水蒸气表查得，在t＝50℃下，水的饱和蒸汽压p s=12.34kPa。

第十二章12-1 一球形食品在隧道式送风冷冻器内被-15℃的冷空气冷冻。

食品的初始温度为10℃，直径0.07m，密度1000kg/m3，水分含量70%。

初始冻结温度为-1.25℃，熔融热为250kJ/kg，冷冻后食品的热导率为1.2W/(m.K)。

表面对流传热系数为50W/(m2.K)。

计算冷冻时间。

解：先计算冷却到-1.25℃所需的时间Bi=αl/λ=50×0.07/1.2=2.917<4c p=1.47+2.72×0.7=3.374kJ/(kg.K)τ1=0.1955×c pρR×(R+3.85λ/α)×lg[(t0-t b)/(t1-t b)]/λ=0.1955×2274×1000×0.07×(0.07+3.85×1.2/50)×lg[(10+15)/(-1.25+15)]/1.2=1093s再计算冷冻时间τ2=ρ∆H(d/α+d2/λ)/6∆t=1000×250×103×(0.14/50+0.142/1.2)/(6×13.75)=57980s τ=τ1+τ2=59073 s=16.41h12-2 含水74.5%，长1m，宽0.6m，厚0.25m的瘦牛肉块在送风式冷冻器内被-30℃空气冷冻。

表面对流传热系数为30W/(m2.K)，牛肉初始温度为5℃，初始冰点为-1.75℃，熔融热为248.25kJ/kg。

冻牛肉的热导率为1.5W/(m.K)，密度1050kg/m3。

计算将牛肉降温到-10℃所需时间。

解：β1=b/c=0.6/0.25=2.4 β2=a/c=1/0.25=4 查得P=0.3，R=0.085τ=ρ∆H(Px/α+Rx2/λ)/∆t=1050×248250×(0.3×0.25/30+0.085×0.252/1.5)/28.25=5 5746s12-3 食品含水82%，干物质比热容为2kJ/(kg.K)，试估算此食品的比热容。