食品工程原理___绪论

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。
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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”。
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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。
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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。
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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,
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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。
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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