1、食品工程原理,引 论,Introduction,0.1A 单元操作,甜菜制糖,清洗 切丝 浸取杂质分离 蒸发浓缩结晶离心分离干燥包装,大豆浸油,粉碎压片己烷浸取过滤 蒸发脱溶离心脱胶,食品工程原理课程讲授食品加工和制造 过程的各种工程概念和单元操作,0-1 食品工程原理的研究内容,同一种单元操作：,具有共同的理论基础，遵循相同的平衡和动力学等规律；,设计一些典型设备予以实现；,有相同的工程计算方法。,归纳和深入研究各单元操作，通晓其规律。,各种生产工艺都是单元操作的不同组合。,课程目的,0.1B 三大传递过程,1.动量传递（momentum transfer),工程流体力学研究的内容,单元操作
2、主要有：流体输送 混合 沉降 过滤 离心分离 气力输送,2.热量传递（heat transfer),因温差而产生的一种能量传递,单元操作主要有：热交换（加热或冷却）蒸发 物料干燥 蒸馏,3.质量传递（mass transfer),因扩散而产生的组分间的相对运动,单元操作主要有：吸附 吸收 浸取 液-液萃取蒸馏 结晶 膜分离,一种单元操作往往涉及不止一种传递过程,0.1C 食工原理与化工原理的密切关系,食品加工物料的特殊性，使食工原理形成了 自己的许多特色：,1. 食品物料都是热敏性的,2. 食品原料与制品具有易腐性,在食品加工中, 不断开发出新的浓缩、干燥和冷 冻技术。,3.食品加工的原料几乎
3、都是凝聚态的,浸取、 过滤、离心分离 以及混合、乳化、 粉碎 等单元操作就格外受到重视。,0-2 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。,某成分A的物料衡算式,解质量衡算问题，可采取下列步骤：,0.2A 物料衡算,输入质量输出质量累积质量,稳态过程： 输入质量输出质量,总物料衡算式,1. 画出过程框图,2. 选择计算基准,3. 作物料衡算,例0-1 橘汁的浓缩,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%的浓橘汁。若鲜橘汁进料流量为1000kg/h, 计算生产浓橘汁和蒸出水的量。,解：1.先
4、按题意画出框图,蒸发器,鲜橘汁 1000kg/h,w1=7.08%,水 W (kg/h),浓橘汁 C(kg/h),ws=58%,2.取鲜橘汁进料1000kg/h作计算基准,3.总物料衡算：1000=W+C (1),固形物质量衡算：,10007.08%=W0+C58% (2),解（2）式，得 C = 122kg/h,代入（1）式，解得 W = 878kg/h,例0-2 雪利酒（Sherry) 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。原料酒 A B C含酒精（%） 14.6 16.7 17.0含 糖（%） 0.2 1.0 12.0,以产品雪利酒的量ms=100k
5、g作计算基准。,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.,0.2B 能量衡算,常作的是热量衡算,物料被加热或冷却,焓变：,可将定压热容cp视为常量，则,若物料是混合物，其定压热容：,此式对具体食品物料有具体形式,例0-3 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
6、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,以0作温度基准进入系统的热流量离开系统的热流量：,因过程在系统中无积累热量，故 ，则水的比热容为4186 J/(kgK),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/(kgK)，则番茄酱的比热容：J/(kgK)因此，冷却水的流量kg/h,例0-4 食物的直接蒸汽加热，将100kg温度为5的食品物料引入加热锅中，通入温度为120.2的水蒸气直接加热，最后终温度为81.2，若食品物料的比热容 J/(kgK)，求蒸汽的消耗量。 解：画出过程框图以0作温度基准
7、。水蒸气冷凝放出凝结热后又降温至81.2放热，两部分放热之和可由始、终态的焓差直接求得。,查书末附录4的饱和蒸气表，120.2水蒸气的比焓为2709.2 kJ/kg,而81.2液体水的比焓为339.8 kJ/kg。设蒸汽消耗量为x kg，则蒸汽共放热而食品物料吸热：因 ，则蒸汽消耗量,0-3 量的单位和量纲,单位制：国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的。,七个基本单位：长度（m);质量（kg）；时间(s)；电流（A）；热力学温度（K）；物质的量（mol）；发光强度（cd）,导出单位：压力（Pa;N/m2); 功（W;J/s）;能量(J;N*m)等,国家单位：分
8、（min); 吨（t）;升(L)等,单位换算,同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。这种换算称为单位换算。质量2.52lb(磅），换算系数0.4536，换算成kg:2.52lb*0.4536kg/lb=1.14kg 压力13.6bf/in2(磅力、英寸2），换算系数6.895，换算成kPa13.6bf/in2*6.895kPa/(1bf/in2)=93.8 kPa,某一物理量 的量纲,如：速度的量纲是,角速度的量纲是,将物理量用基本量的幂的乘积表示出来的表达式。导出量的量纲由基本量的量纲符号和量纲指数构成。,二 量纲,量纲作用,(1) 可定出同一物理量不同单位间的换算关系,(2) 量纲可检验公式的正误,(3) 从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位,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、单位换算和量纲。,
