食品工程原理1

1、Principles of food Engineering 食品工程原理華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院食品工程教研小組二00三年八月湖北省優(yōu)質(zhì)課程國家精品課程建設(shè)中.教材簡介學(xué)時(shí)安排李云飛，葛克山主編，食品工程原理，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社?？倢W(xué)時(shí)：90計(jì)劃學(xué)時(shí) 其中 講課60學(xué)時(shí)， 實(shí)驗(yàn)30學(xué)時(shí)， 習(xí)題和大作業(yè)（課程設(shè)計(jì)）兩周。高福成。食品工程原理，中國輕工業(yè)出版社。1998。姚玉英，黃鳳廉，陳常貴等?；ぴ?，上下冊，天津：科學(xué)技術(shù)出版社。1999。王志魁?；ぴ?。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987。美J 金克普利斯著，清華大學(xué)化工組譯。傳遞過程與單元操作。1985。華南工學(xué)院等。發(fā)酵工程與設(shè)備。北京

2、：輕工業(yè)出版社。姚玉英?；ぴ砝}與習(xí)題。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998。參考文獻(xiàn)更多1 食品加工過程及單元操作 不同食品的生產(chǎn)過程使用各種物理加工過程，根據(jù)他們的操作原理，可以歸結(jié)為數(shù)個(gè)應(yīng)用廣泛的基本操作過程，如流體輸送、攪拌、沉降、過濾、熱交換、制冷、蒸發(fā)、結(jié)晶、吸收、蒸餾、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。 食品工業(yè)：利用物理和化學(xué)方法將自然界的各種物質(zhì)加工成生活資料的工業(yè)。食品生產(chǎn) ：(1) 化學(xué)反應(yīng)過程：如食品風(fēng)味的形成 (2) 物理加工過程這些基本的物理過程稱為單元操作。緒 論若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來組成一個(gè)工藝過程。均為物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。同一

3、食品生產(chǎn)過程中可能會(huì)飽含多個(gè)相同的的單元操作。單元操作用于不同的生產(chǎn)過程其基本原理相同，進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn)奶粉生產(chǎn)工藝流程原料乳驗(yàn)收預(yù)處理預(yù)熱殺菌真空濃縮過濾加糖噴霧干燥出粉冷卻與過篩包裝、檢驗(yàn)成品單元操作與食品加工工藝流程圖加工現(xiàn)場編號(hào)名稱作用單元操作涉及的傳遞理論技術(shù)參數(shù)冷凍鹽水管道提供冷卻介質(zhì)流體輸送動(dòng)量傳遞20自來水管道提供流動(dòng)介質(zhì)流體輸送動(dòng)量傳遞常溫蒸汽管道提供加熱介質(zhì)流體輸送動(dòng)量傳遞180貯罐貯存牛奶與緩沖作用離心泵輸送牛奶流體輸送動(dòng)量傳遞，板式換熱器冷卻牛奶與加熱空氣傳熱熱量傳遞4配料槽配料、混合與標(biāo)準(zhǔn)化攪拌動(dòng)量傳遞90均質(zhì)機(jī)均質(zhì)牛奶均質(zhì)動(dòng)量傳遞與質(zhì)

4、量傳遞兩段板式換熱器巴氏滅菌傳熱熱量傳遞80,20min升膜式蒸發(fā)器濃縮牛奶濃縮熱量傳遞、動(dòng)量傳遞與質(zhì)量傳遞濃度10%旋液分離器分離水中的牛奶物系分離動(dòng)量傳遞與質(zhì)量傳遞噴射泵提供負(fù)壓流體輸送動(dòng)量傳遞高壓泵使牛奶產(chǎn)生較大的壓力，利于噴霧干燥流體輸送動(dòng)量傳遞壓力 kpa空氣過濾器過濾空氣，使其清潔過濾動(dòng)量傳遞噴霧干燥器干燥牛奶使其成為奶粉干燥熱量傳遞、動(dòng)量傳遞與質(zhì)量傳遞90%以上過100目篩，含水量13%旋風(fēng)分離器風(fēng)力空氣中的奶粉顆粒分離動(dòng)量傳遞與質(zhì)量傳遞風(fēng)機(jī)派出廢氣流體輸送動(dòng)量傳遞篩分機(jī)篩出大的奶粉顆粒篩分流化床冷卻冷卻干燥后的牛奶傳熱熱量傳遞(21)包裝系統(tǒng)乳品工程原理解析單元操作按其理論基礎(chǔ)

5、可分為下列三類： 上述三個(gè)過程包含了三種理論，我們稱之為“三傳理論”。（1）流體流動(dòng)過程（fluid flow process）: 包括流體輸送、攪拌、沉降、過濾等。（2）傳熱過程（heat transfer process）: 包括熱交換、蒸發(fā)等。（3）傳質(zhì)過程（mass transfer process）: 包括吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。 單元操作的分類動(dòng)量傳遞(momentum transfer)：流體流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生動(dòng)量傳遞，故流體流動(dòng)過程也稱為動(dòng)量傳遞過程。凡是遵循流體流動(dòng)基本規(guī)律的單元操作，到可以用動(dòng)量傳遞的理論去研究。熱量傳遞(heat transfer): 物體被加熱或

6、冷卻的過程也稱為物體的傳熱過程。凡是遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作，到可以用熱量傳遞的理論去研究。質(zhì)量傳遞(mass transfer): 兩相間物質(zhì)的傳遞過程即為質(zhì)量傳遞。凡是遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作，到可以用質(zhì)量傳遞的理論去研究。 三傳理論單元操作與三傳的關(guān)系殺 菌：傳熱；真空濃縮：傳熱、傳質(zhì)、流體流動(dòng)；過 濾：流體流動(dòng). 流體力學(xué)、傳熱及傳質(zhì)的基本原理是各單元操作的理論基礎(chǔ)。許多單元操作都會(huì)包含兩種以上的傳遞現(xiàn)象， 如干燥、精餾等。 “三傳理論”是單元操作的理論基礎(chǔ)，單元操作是“三傳理論”的具體應(yīng)用。 同時(shí)，“三傳理論”和單元操作也是食品工程技術(shù)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。2.2 課程內(nèi)容2.1 課

7、程性質(zhì)食品工程原理是食品工程等工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。先修課：高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等。本課程主要介紹“三傳理論”和 “單元操作” 。2 課程性質(zhì)、內(nèi)容及任務(wù) 食品工程原理是食品工程專業(yè)學(xué)生的必修課，其主要任務(wù)是：介紹三傳理論，即流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)的基本原理；掌握主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、計(jì)算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決食品工程單元操作中各種工程實(shí)際問題(計(jì)算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法)的能力。2.3 課程任務(wù)3.1 單位制 國際單位制中的單位是由基本單位、輔助單位和具有專門名稱的導(dǎo)出單位構(gòu)成的。3 單位與單位換算3.2 因次 法定計(jì)量單位中，基本量的

8、長度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度可分別用符號(hào)L、M、T、表示，則導(dǎo)出量可由這些基本量的符號(hào)組合而成。例：速度LT1 加速度LT2 力MLT2 若某物理量以MaLbTc表示，則稱它為該物理量的因次或量綱（dimension）（嚴(yán)格地說，指數(shù)a、b、c稱為因次，MaLbTc稱為該物理量的因次式或量綱式）。它表示該物理量的單位與基本量的單位之間的關(guān)系。當(dāng)abc0時(shí)，時(shí)M0L0T01，稱為無因次（dimensionless）。3.3 單位換算 同一物理量若用不同單位度量時(shí)，其數(shù)值需相應(yīng)地改變。這種換算稱為單位換算。 通用氣體常數(shù) R0.08206Latm/molK8.313J/molK 物料衡算；能量衡算；物系

9、的平衡關(guān)系；傳遞速率；經(jīng)濟(jì)核算。 4 單元操作中常用的基本概念 依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入與離開某一化工過程的物料質(zhì)量之差，等于該過程中累積的物料質(zhì)量，即 對于連續(xù)操作的過程，若各物理量不隨時(shí)間改變，即處于穩(wěn)定操作狀態(tài)時(shí)，過程中不應(yīng)有物料的積累，則物料衡算關(guān)系為 輸入量輸出量累積量輸入量輸出量用物料衡算式可由過程的已知量求出未知量。4.1 物料衡算（material balance）物料衡算的步驟：（1）根據(jù)題意畫出各物流的流程示意圖，物料的流向用箭頭表示，并標(biāo)上已知數(shù)據(jù)與待求量。（2）規(guī)定衡算基準(zhǔn)，一般選用單位進(jìn)料量或排料量、時(shí)間及設(shè)備的單位體積等作為計(jì)算的基準(zhǔn)。在較復(fù)雜的流程示意圖上應(yīng)圈出衡算

10、的范圍，列出衡算式，求解未知量。本課程所用到的能量主要有機(jī)械能和熱能。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。熱量衡算的步驟與物料衡算的基本相同。4.2 能量衡算（energy balance）平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。 平衡關(guān)系可用來判斷過程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度。以食鹽的溶解和結(jié)晶為例：食鹽濃度飽和濃度：結(jié)晶食鹽濃度飽和濃度：溶解該溫度下的飽和濃度為該物系的平衡濃度。 4.3 物系的平衡關(guān)系(relationship of system balance)不飽和食鹽溶液：溶解速率（單位時(shí)間內(nèi)溶解的食鹽質(zhì)量）大；食鹽濃度高時(shí)，溶解速率小。飽和食鹽溶液（即平衡狀態(tài)）：溶解速率為零

11、以食鹽的溶解為例： 4.4 傳遞速率（rate of transfer process） 溶液濃度越是遠(yuǎn)離平衡濃度，其溶解速率就越大；溶液濃度越是接近平衡濃度，其溶解速率就越小。溶液濃度與平衡濃度之差值，可以看作是溶解過程的推動(dòng)力（driving force）。顆粒大小和攪拌對溶解速率有影響。原因：由大塊改為許多小快，能使固體食鹽與溶液的接觸面積增大；由不攪拌改為攪拌，能使溶液質(zhì)點(diǎn)對流。其結(jié)果能減小溶解過程的阻力（resistance）。此關(guān)系類似于電學(xué)中歐姆定律。 過程的傳遞速率與推動(dòng)力成正比，與阻力成反比，即 過程的傳遞速率是決定化工設(shè)備的重要因素，傳遞速率增大時(shí)，設(shè)備尺寸可以變小。 本課

12、程中，各單元操作的計(jì)算、設(shè)備的選型等工作都將圍繞上述五個(gè)方面進(jìn)行，并以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益作為最終的設(shè)計(jì)方案。 效益是企業(yè)的命脈，經(jīng)濟(jì)核算是企業(yè)的核心工作。為生產(chǎn)定量的某種產(chǎn)品所需要的設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的型式和材料的不同，可以有若干設(shè)計(jì)方案。對同一臺(tái)設(shè)備，所選用的操作參數(shù)不同，會(huì)影響到設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)。因此，要用經(jīng)濟(jì)核算確定最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。4.5 經(jīng)濟(jì)核算(economic evaluations) 任何一個(gè)科研成果都要通過工程技術(shù)才能得以大規(guī)模生產(chǎn)，才能實(shí)現(xiàn)它的社會(huì)價(jià)值，造福于廣大的人民群眾。 食品工程原理是將實(shí)驗(yàn)室科研成果轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論課程。緒論完1教材：李云飛，葛克山。食品工程原理，北京：

13、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002。2主要參考書1 無錫輕工學(xué)院等。食品工程原理上、下冊，北京：輕工業(yè)出版社，1985。2 譚軍。食品工程原理實(shí)驗(yàn)講義，武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處，1992。3 天津大學(xué)化工原理教研室編，化工原理上、下冊，北京：天津科技出版社1983。4 上?；W(xué)院等編，化學(xué)工程一、二冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1980。5. 譚天恩等編，化工原理上、下冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社1984。6 Stanley E. Charm, The Fundamentals of Food Engineering. AVI Publishing inc 19787 Dennis R.Heldman.

14、Food Process Engineering. AVI Publishing Company inc:19813.期刊1 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)：中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)主辦，北京：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)編輯部出版，全國中文核心期刊。（EI收錄）2 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)主辦，北京：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)編輯部出版，全國中文核心期刊。（EI收錄）3 食品科學(xué)，北京市食品研究所主辦，中國食品雜志出版社出版。中國核心期刊4 食品工業(yè)科技，北京市食品研究所主辦，北京：食品工業(yè)科技編輯部出版，中國中文核心期刊，輕工總會(huì)優(yōu)秀期刊。5 食品發(fā)酵工業(yè)，中國食品發(fā)酵工業(yè)研究所、全國食品與發(fā)酵工業(yè)信息中心主辦，北京：北京百善印刷廠發(fā)行，

15、全國中文核心期刊、國家優(yōu)秀技術(shù)期刊。6 中國糧油學(xué)報(bào)，中國糧油學(xué)會(huì)主辦，北京：中國糧油學(xué)報(bào)編輯部出版，全國食品工業(yè)類中文核心期刊。7 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦，武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)編輯部出版，中文核心期刊。8 化學(xué)工程，全國化工化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心主辦，西安：化學(xué)工程編輯部編輯，陜西省郵政報(bào)刊發(fā)行局發(fā)行，核心期刊。9 糧食與飼料工業(yè)，國家糧食儲(chǔ)備局武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，無憾：糧食與飼料工業(yè)雜志社出版，中文核心期刊。10 Cereal Chemical 11 Journal of Food Science 12 Journal of Food Engineering 13 Transactions of the American Society of Agriculture engineering14 Journal of Text Study返回1 化工原理網(wǎng)上自學(xué)教材2 化工原理實(shí)驗(yàn)室近年主要成果及獎(jiǎng)勵(lì) 化工原理多媒體課件3 化工原理概念題導(dǎo)師系統(tǒng)4 清華大學(xué)1998年研究生入學(xué)考試：化工原理試題 .5 化工原理自學(xué)考試大綱 6 天津大學(xué)1999碩士入學(xué)化工原理試題7 化工原理網(wǎng)上課堂8 化工原理網(wǎng)絡(luò)多媒體課件系統(tǒng)9 200