食品科学概论 第四章 食品工程原理
食品工程原理 知识点总结
食品工程原理知识点总结食品工程是一门将工程原理和技术应用于食品制造的学科，其目的是利用工程学原理，将食品原料经过种种工艺处理，生产出合格、安全、美味的食品。
食品工程学的研究内容与食品加工技术、食品成分、物性、生产设备、生产系统、过程控制、新产业技术、环境与能源等相关。
食品工程的起源可以追溯到上个世纪初。
食品加工工艺一直在不断改进，新的技术和理念也在不断涌现。
从第一台模拟风扇式冷凝机的出现，到现在的超声波处理技术、高温短时间消毒技术、低温乳化技术等，食品工程已逐渐发展成为一个非常重要的学科。
二、食品原料的基本性质1. 水分含量：食品的水分含量是其重要的品质指标之一。
食品中水分多则易受微生物污染并变质，少则易变得干燥，影响食品的口感和风味。
2. 营养成分：食品中的营养成分是指食品中的营养物质，如蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质等。
这些物质对人体的生长和健康有着重要的作用。
3. 构造成分：构造成分是指食品中的主要构成物质，如淀粉、蛋白质、脂肪、糖类等。
构造成分对于食品的可加工性、口感和品质有着重要的影响。
4. 食品的物理性质：食品的物理性质包括食品的形态、结构、大小、形状等。
这些物理性质对于食品的加工和加工过程中的传热、传质、变形过程有着重要的影响。
5. 食品的化学性质：食品的化学性质包括食品中的化学成分、化学反应、酸碱度等。
这些化学性质对于食品的加工、储藏期间的变质、变味等有着重要的影响。
三、食品工程中的基本工艺1. 加工：加工是指将食品从原料状态转化为最终食品的过程。
包括初加工和深加工。
初加工是将原料进行初步的加工处理，使之成为半成品。
深加工是在初加工的基础上，对半成品进行各种深度加工，生产出成品食品。
2. 杀菌：杀菌是指通过一定的工艺手段，将食品中的微生物全部杀灭，以延长食品的保质期。
常用的杀菌工艺包括煮沸、高温短时间杀菌、紫外线辐射、臭氧杀菌等。
3. 色泽处理：对食品的颜色进行处理，既可以使食品颜色更加诱人，也可以延长食品的品质保持期。
食品工程原理4
R——导热热阻，K/W ； r——单位面积的导热热阻 。 传导距离b越大、传热面积和导热系数越小，传导热阻越大
多层平壁的稳态热传导
设（1）材质均匀，λ 1λ 2λ 3为常数 （2）一维定态导热 （3）Q与A均为常量 （4） t1>t2>t3>t4
Q t1 t 2 t 2 t3 t3 t 4 b1 b2 b3 1 A 2 A 3 A
GhC ph T1 T2 GcC pc t2 t1
第二节 热传导
温度场
（1）温度场——某一瞬间，空间（或物体）所
有各点温度分布
t f x, y, z,
定常态温度场： t f x, y, z 一维定常态温度场： t f x
等温面
同一时刻，温度场中相同温度各点所组
物质的三态均可以充当热传导介质，但导
热的机理因物质种类不同而异：
固体金属：自由电子在晶格之间运动；
液体和非金属固体：分子的动量传递； 气体：分子的不规则运动。
（二） 对流传热
热对流是指物体中质点发生相对的 位移而引起的热量交换，热对流是流体 所特有的一种传热的方式
热对流与流体运动状况有关，热对 流还伴随有流体质点间的热传导，工程 上通常将流体与固体之间的热交换称为 对流传热，即包含了热传导和热对流。
常见各类物质导热系数的大致范围如下：
金属 建筑材料 绝热材料 液体 气体 10-400 W/(m2· K) 0.1-3 W/(m2· K) 0.01-0.2 W/(m2· K) 0.07-0.7 W/(m2· K) 0.006-0.06 W/(m2· K)
2、固体的导热系数
纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低
一切物体都能以这种方式传递能量，而不需
食品工程原理知识点总结
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。
食品科学概论-食品工程原理
食品的冷冻原理
制冷-从低于环境温度的物体中吸取热量，并
将其转移给环境介质的过程。
食品工业上冷冻温度范围在-100度以上
制冷量-在一定操作条件下，单位时间制冷剂
从被冷冻物质取出的热量
制冷剂-氨、氟利昂-12、氟利昂-22 载冷剂-水、盐水、有机化合物
由冰点下降至形成冰晶的临界温度而尚不冻结的现象
食品的粉碎
颗粒群的粒度分布 列表法 图解法 函数法 粒度测定方法 筛分法 沉降法 显微镜法 库尔特计数法 -透过法、吸附法
食品的筛分
泰勒标准 1in=2.54cm（目)
食品的搅拌混合、均质和乳化原理
均质度-一种或几种组分的浓度或其他物理量 分离尺度-表示组分或热量等可分散的“参量” 的未分散部分的大小 分离强度-表示两相邻块间浓度、温度等参量 的差异，同时也表示团块中的参量值与完全均 匀后的参量平均值之间的差异 混合的机制 对流混合-混合器运动部件表面对物料的相对 运动；分离尺度大时 分子扩散混合-分离尺度小时 剪力混合-对高黏度流体的混合
将能量传递给食品---（传热过程） 促使食品物料中水分向表面转移并排放到物料 周围的外部环境中，完成脱水干制的过程--传质过程） 湿热的转移是食品干燥原理的核心问题。
影响湿热传递的主要因素
(一)食品物料的组成与结构 (1)食品成分在物料中的位置；(2)溶质浓度 (3)结合水的状态；(4)细胞结构 (二)物料的表面积 (三)空气的湿度 (四)空气温度 (五)空气流速 (六)大气压力或真空度 (七)物料干燥温度
（三）冰晶的洗涤
膜浓缩（膜分离）
膜浓缩--类似于过滤的浓缩方法，只不过“过滤介 质”为天然或人工合成的高分子半透膜，如果“过 滤”膜只允许溶剂通过，把溶质截留下来，使溶质 在溶液中的相对浓度提高，就称为膜浓缩。 膜分离的种类 以推动力本质的不同： 静压力差为推动力的过程 以蒸汽压差为推动力的过程 以浓度差为推动力的过程 以电位差为推动力的过程
食品工程原理课件课件
物理污染控制
防止食品受到杂质、尘 埃、碎屑等物理污染。
03
食品工程原理
流体流动原理
1 2
3
牛顿流体定律
描述流体在剪切力作用下的流动行为，即剪切应力与剪切速 率成正比。
流体静压力
流体在静止状态下所受到的压力，与流体深度和重力加速度 有关。
伯努利方程
表示流体在流动过程中，流速、压强和位置之间的关系，是 流体动力学的基本方程。
质量传递
涉及物质浓度的变化和物质传递的过程，是化学 工程中的重要概念。
04
食品工程应用
食品加工过程控制
温度控制
温度是影响食品加工过程的关键因素 ，需要精确控制以保持食品的品质和 安全。
液态食品的流动与传热
通过控制加工过程，可以改变食品的 质地、口感、营养成分等，以满足消 费者需求。
压力控制
在某些食品加工过程中，压力控制也 是重要的，如高压杀菌和真空处理等 。
总结词
环保、安全、功能性
详细描述
随着消费者对环保和食品安全意识的提高，新型食品包装材料的应用越来越受到关注。 新型包装材料应具备环保、安全和功能性等特点，如可降解材料、无毒油墨和抗菌包装 等。这些材料可以降低环境污染和危害人体健康的风险，同时提高产品的附加值和市场
竞争力。
06
总结与展望
总结
内容回顾
食品工程的重要性
食品工程是保障食品安全和品质的重 要手段，通过科学的方法和技术手段， 提高食品生产的效率和产品质量。
食品工程的发展对于满足人们日益增 长的食品需求和提高生活水平具有重 要意义。
食品工程的历史与发展
01
食品工程的历史可以追溯到古 代的食品加工技术，如制糖、 酿酒等。
食品工程原理
精彩章节展示0 绪论0.1 食品工业生产过程及单元操作概念0.1.1 食品工业生产过程食品工业提供的产品种类繁多，如糖、烟、酒、油、盐、面粉、茶、奶粉、牛奶、火腿肠、饼干、面包、纯净水、脱水蔬菜，等等。
食品工业生产过程是对食品原料进行物理、生物、化学、生物化学等的加工或操作，以获取食品成品或中间产品的过程。
有些食品工业生产过程通过一个或多个纯物理过程即可得到成品或中间产品，此类生产过程被划分成一个或多个物理操作步骤或称操作单元。
另有一些食品工业生产过程，涉及生物、化学、生物化学等加工或以这些加工为主，过程的核心应当是生物、化学等反应和反应器。
为了过程能经济有效地进行，反应器中应保持某些优化操作条件，如适宜的压强、温度、浓度、界面积等，食品原料必须经过一系列的预处理，以除去杂质，达到必要的纯度、温度、压强、接触面积等，这些过程可称为前处理。
反应物同样需要经过各种后处理过程加以精制，以获得最终成品或中间产品。
反应前后的处理过程涉及的操作仍是物理操作，且占过程总操作的比例较大，所耗设备费和操作费在总费用中所占比例也就较大。
以啤酒生产过程为例，从原料到产品经历下述过程：原料麦芽、大米粉碎→混合预浸→糊化、糖化→过滤→ 麦汁煮沸定浓→酒花分离→麦汁冷却→发酵→啤酒过滤→灌装→杀菌→成品啤酒，糖化、发酵过程是典型的具有化学、生物特征的过程，其余前后处理的操作步骤或操作单元则以物理操作为主要特征，为糖化和发酵提供优化条件以及用于得到成品，在啤酒生产过程中所占比例较大，消耗了啤酒生产企业较多的设备投资和操作费用。
对整个食品工业生产过程而言，物理操作步骤或操作单元非常重要。
0.1.2 单元操作食品工业生产过程和类似的其他工业生产过程如化工、石油、制药、生物工程、材料等生产过程可统称为化工类型生产过程。
化工类型生产过程中都包含有各类物理操作步骤，这些物理操作步骤称为单元操作（unit operation），如流体输送、粉碎、均质、乳化、搅拌、过滤、沉降、离心分离、加热、冷却、蒸发、结晶、冷冻、吸附、脱气、萃取、浸提、蒸馏、干燥、膜分离等。
食品工程原理
单元操作：包含在不同食品加工工艺中的同一类基本工序称为单元操作。
静压强：单位流体面积上所受的垂直压力，称为流体的静压强。
流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量称为流量。
过滤：过滤是使流体通过过滤介质分离固体颗粒的一种单元操作。
沉降分离：在外力场作用下，利用非均相物系分散相和连续相的密度差，使两相发生相对运动而实现混合物分离的操作称为沉降分离。
传热：是指两个物体之间或同一物体的两个不同部位之间由于温度不同而引起的热量移动。
蒸馏：蒸馏是利用组分挥发度的不同将液体混合物分离成较纯组分的单元操作。
理论板：理论板是指离开塔板的蒸气和液体呈平衡的塔板。
恒摩尔：是指易挥发组分与难挥发组分的摩尔气化潜热相等，其他热效应则可忽略不计或相互抵消，这样液体汽化和气体冷凝所需的热量刚好相互补偿，使得流经每一块塔板的气液两相摩尔流率保持不变。
吸收：用适当的液体和混合气体接触，使混合气体中的一个或几个组分溶解于液体，从而实现混合气体组分的分离，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
分子蒸馏：是一种在高真空状态下进行分离操作的非平衡蒸馏过程。
反应型催化精馏：是以反应为主、精馏为辅的过程。
冷冻浓缩：是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理来实现分离的方法。
电渗析：电渗析是指在直流电场作用下，溶液中的荷电离子选择性的定向迁移，透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。
课程的研究方法：实验研究方法（经验法）、数学模型法（半经验半理论法）。
离心泵的优点：结构简单，操作容易，便于调节和自控；流量均匀，效率较高；流量和压头的实用范围较广；适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。
基本部件：旋转的叶轮和固定的泵壳。
过滤的程序：过滤阶段，采用恒速、恒压或先恒速后恒压方式；滤饼洗涤，除去或回收滤液；滤饼干燥，去除颗粒中的液体；卸除滤饼，可以间歇操作，也可连续操作。
提高流化质量的措施：分布板应有足够阻力；在流化床的不同高度上设置若干层水平挡板、挡钢或垂直管束等内部构件；采用小粒径、宽度分布的颗粒。
食品工程原理重点知识讲解
食品工程原理复习第一章 流体力学基础1.单元操作与三传理论的概念及关系。
不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥 等。
这些基本的物理过程称为 单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。
热量传递 : 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，均可用热量传递的理论去研究。
质量传递 : 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，均可用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。
牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。
μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其值愈大。
所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度3.理想流体的概念及意义。
理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。
理想流体的假设，为工程研究带来方便。
4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。
边界可以是真实的，也可以是虚拟的。
边界所限定空间的外部称为外界。
5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压强）仅随位置而变化，不随时间而变。
6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的截面流向总能量小的截面。
7.1kg理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努利方程式的物理意义是其总机械能守恒，不同形式的机械能可以相互转换。
8. 实际流体与理想流体的主要区别在于实际流体具有黏性，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于实际流体柏努利方程中有阻力损失项。
食品工程原理总结
食品工程原理第4章颗粒与流体之间的相对流动球形颗粒的表示方法：用直径d全面表示。
非球形颗粒的表示方法：1）体积等效直径2）表面积等效直径3）比表面积等效直径颗粒群的特性：任何颗粒群都具有某种粒度分布。
颗粒粒度的测量方法：筛分法、显微镜法、沉降法、电阻变化法、光散射与衍射法、比表面积法。
固体流态化的概念和状态：概念：流体通过固定床层向上流动时的流速增加而且超过某一限度时，床层浮起的现象称为固体流态化。
状态：流体经过固体颗粒床层的三种状态：当流体自下而上通过固体颗粒床层时，根据颗粒特性和流体速度的不同，存在三种状态: 固定床阶段、流化床阶段、气力输送阶段过滤常数包括：1)滤饼常数2）过滤常数：与滤浆物性和过滤操作压差有关。
只有在恒压过滤是才能成为常数。
第5章液体搅拌调匀度：指一种或几种组分的浓度或其他物理量和温度等在搅拌体系内的均匀性。
混合的均匀度的表示：分隔尺度：混合物各个局部小区域体积的平均值。
可以反映混合物的混合程度。
分隔尺度愈大，表示物料分散情况愈差。
分隔强度：混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。
可以反映混合物的混合程度。
分隔强度愈大，表示物料混合愈不充分。
混合的原理：1）对流混合；2）扩散混合；3）剪力混合混合速率：指混合过程中物料的实际状态与其中组分达到完全随机分配状态之间差异消失的速率。
乳化：将两种通常不互溶的液体进行密切混合的一种特殊的液体混合操作，包含混合和均质化。
它是一种液体以微小球滴或固型微粒子（称分散相）均匀分散在另一种液体（称连续相）之中的现象。
乳化机理：由于乳化剂具有表面活性，它向分散相-连续相的界面吸附，使界面能降低，防止两相恢复原状。
此外，因乳化剂分子膜将液滴包住，可防止碰撞的液滴彼此又合并。
同时由于形成表面双电层，使液滴在相互接近时，因电的相斥作用防止凝聚。
乳化剂的这种作用使原热力学不稳定体系的乳液可以保持为稳定体系。
第6章粉碎和筛分粒度：颗粒的大小称为粒度。
食品工程原理笔记
第一章绪论1 食品加工过程及单元操作食品工业：利用物理和化学方法将自然界的食品原料加工成各类食品的工业。
食品生产包括：(1) 化学反应过程：如食品风味的形成(2) 物理加工过程不同食品的生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本物理操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化、萃取、吸附、干燥等。
组成食品生产工艺的基本的物理过程称为单元操作。
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。
单元操作的分类单元操作按其理论基础可分为下列三类：（1）流体流动过程（fluid flow process）:包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。
（2）传热过程（heat transfer process）:包括热交换、蒸发等。
（3）传质过程（mass transfer process）:包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。
上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论”。
三传理论动量传递(momentum transfer)：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。
凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，到可以用动量传递的理论去研究。
热量传递(heat transfer)：物质被加热或冷却的过程称为传热过程。
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。
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，可以用质量传递的理论去研究。
单元操作与三传的关系“三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论”的具体应用。
同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实践基础。
食品工程原理 重点
食品工程原理重点
食品工程原理是指食品生产过程中应用的一系列科学原理和技术方法。
它涉及食品的加工、保存、包装、质量控制等方面，旨在提高食品的安全性、稳定性、营养性和口感。
食品工程原理的主要内容包括以下几个方面：
1. 食品加工原理：食品加工是将原料经过一系列的加工步骤，转化为成品食品的过程。
食品加工原理涉及食品成分的改变、物理、化学和生物反应的控制等。
其中，物理原理包括热传导、传质和传热等；化学原理包括酶促反应、酸碱反应和氧化反应等；生物原理则涉及微生物的作用和发酵等。
2. 食品保存原理：食品保存是为了延长食品的保质期和避免食品的变质。
食品保存原理主要包括抑菌、杀菌、防腐、降解成分等方法。
这些原理可以通过高温处理、低温储存、添加防腐剂等手段来实现。
3. 食品包装原理：食品包装是保护食品安全和品质的关键环节。
食品包装原理涉及包装材料的选择和设计，以及食品与包装材料之间的相互作用。
包装材料的选择应考虑到食品性质、保存期限和防止污染等因素。
4. 食品质量控制原理：食品质量控制是确保食品满足食品安全标准和消费者需求的重要环节。
食品质量控制原理包括原料选择、加工工艺控制、卫生管理和检测方法等。
通过严格的质量控制，可以防止食品的感官品质下降和营养成分丢失，确保食
品的安全性和稳定性。
综上所述，食品工程原理是食品加工过程中应用的一系列科学原理和技术方法的总称。
通过理解和应用这些原理，可以提高食品的品质和安全性，满足消费者对食品的需求。
食品工程原理
食品工程原理
食品工程原理是研究食品加工过程中的物理、化学和生物学原理的学科。
食品工程原理主要涉及食品的成分、结构、质量和安全等方面的知识。
食品工程原理中的物理原理主要包括传热、传质和流变学。
例如，在食品加工过程中，食品与热源之间会发生传热，导致食品温度的变化。
传质则是指食品中各种物质之间的传递，如水分、溶质和气体等的传递。
流变学研究的是食品的流动性质，如粘度、流变应力和流动行为等。
化学原理在食品工程中也起着重要作用。
化学原理涉及食品的原料成分、化学反应、反应速率和反应平衡等方面。
例如，食品加工过程中的褐变反应就是一种化学反应，其产生的色素会改变食品的外观和品质。
另外，食品中的营养成分也是化学原理研究的重点，如蛋白质、碳水化合物和脂肪等的化学性质和变化规律。
生物学原理主要应用在食品工程中的微生物学和酶学研究中。
微生物学研究食品中的微生物种类、生长条件和控制方法，以及微生物对食品质量和安全性的影响。
酶学研究食品中的酶的性质和功能，以及酶在食品加工过程中的应用。
例如，酵母菌在面包发酵过程中产生的二氧化碳是由酶催化反应引起的。
食品工程原理的研究对于食品加工工艺的优化和食品质量的控制具有重要意义。
通过深入了解食品工程原理，可以有效地改善食品的加工过程，提高食品的品质和安全性。
食品工程原理第四章
Q A(T Tw )
Q T Tw T
1
R
A
α的定义：流体与壁面温度差是1℃，在 单位时间内通过每平方米传热面传递的 热量。
2、影响对流传热的因素
a、流体的状态 b、自然对流和强制对流 c、流体的性质 d、传热壁面的形状 e、流体的种类和相变化
三、对流传热的准数方程 无相变时，各主要因素对α的影响可
1、热传导（又称导热）若物体各部分之间 不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电 子等微观粒子的热运动而引起的热量传递。 2、热对流 流体各部分之间发生相对位移所 引起的热传递过程（简称对流）。 3、热辐射 因热的原因而产生的电磁波在空 间的传递。
二、传热过程中热、冷流体热交换的方式
1、直接接触式换热和混合式换热器 2、蓄热式换热和蓄热器 3、间壁式换热和间壁式换热器
Q
b1
1S
t2
t2
t3
Q
b2
2 S
t3
t3
t4
Q
b3
3S
将上面三式相加，并整理得：
Q t1 t2 t3
t1 t4
b1 b2 b3
b1 b2 b3
1S 2S 3S 1S 2S 3S
对n层平壁，
Q
t1 tn1 n bi
t R
i1 iS
四、圆筒壁的热传导 1、单层圆筒壁的热传导
应用范围：Re>104,0.7＜Pr ＜120;管长与
管径比L/d>60。若L/d<60时，则将计算出
的α乘以
L
1
d L
0.7
进行校正。
特征尺寸：L d（内径）
定性温度：取为流体进出口温度的算术平
均值
食品工程原理课件沉降与过滤
2、自由沉降阶段
加速阶段（短时）
匀速阶段（长时）
3、颗粒沉降速度：也称为终端速度，是匀速 阶段颗粒相对于流体的运动速度。 沉降速度计算式:
u0
4 gd p ( p ) 3
阻力因数ξ与Rep（颗粒与流体相对运动时的 雷诺数）有关：
d 2 (s )g 层流区：ut 18
二、非均相混合物（物系）分类 按连续相、分散相状态状态不同，分 为：悬浮液、乳浊（状）液、泡沫液、气 溶胶、溶胶。 三、分离非均相混合物的目的 1、制取中间产品 2、提高制品的纯度 3、回收有用物质 4、环境保护与安全生产 5、食品的保藏手段
第一节：重力沉降
一、沉降概述 1、定义 利用固体颗粒或液滴与流体间的密 度差，在外力作用下，两相物质发生相对 运动，而实现分离的单元操作。 2、外力：重力、离心力。 3、沉降操作分类：重力沉降、离心沉降。
滤框与滤板
非洗涤板
滤框
洗涤板
滤浆
洗水
滤布
板框过滤机
2、过滤过程
间歇式，每个操作循环由装合、过滤、 洗涤、脱湿卸渣、整理五个阶段。 （1）装合 将板与框按 1-2-3-2-1-2-3的顺序， 滤板的两侧表面放上滤布，然后用手动的 或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接 触。
（2）过滤 用泵把滤浆送进右上角的滤浆通道，由 通道流进每个滤框里。滤液穿过滤布沿滤板 的凹槽流至每个滤板下角的阀门排出（明流 式）。固体颗粒积存在滤框内形成滤饼，直 到框内充满滤饼为止。
表1 数据表
过滤时间t/s 600 1200 1800 2400 3000
滤液量V/m3
0.023
0.037
食品工程原理(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】复习题：1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。
2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？3 何为不可压缩流体和可压缩流体？4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。
5 简述静力学方程式的应用。
6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。
7 何为稳定流动和不稳定流动？8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。
9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。
10应用伯努利方程可以解决哪些问题？11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。
13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。
14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？15 Re的物理意义是什么？如何计算？16流体的流动类型有哪几种？如何判断？17简述离心泵的工作原理及主要部件。
18气缚现象和汽蚀现象有何区别？19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？21何为管路特性曲线？何为工作点？22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？25扬程和升扬高度是否相同？26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失）27比较往复泵和离心泵，各有何特点？28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？30何为均相物系？何为非均相物系？31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？32简述板框压滤机的工作过程。
33过滤有几种方式？34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？36旋风分离器的工作原理？37 沉降室（降尘室）的工作原理。
38传热的基本方式有几种？39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。
食品科学概论 第四章 食品工程原理
➢ 食品色泽的改变: 由于高温作用，在物料干燥过程中， 食品原有的色泽发生变化。碳水化合物参与的酶促褐变与 非酶促褐变反应是干制食品变成黄色、褐色或黑色的主要 原因。温度越高，处理时间越长，色素变化量越多。
精
品
三、食品干燥方法
课
程 •对流干燥：又称热风干燥，热量以对流的方式传递给湿
物料，使食品材料中的水分汽化，达到干燥的目的。
食
品
工
第四章 食品工程原理
程
与 营
第一节 食品的热加工原理
养 科
第二节 食品的干燥原理
学 学
第三节 食品的浓缩原理
院
第四节 食品的分离原理
<<
第五节 食品的粉碎与筛分原理
食
品
第六节 食品的搅拌混合、均质和乳化原理
科
学
第七节 食品的冷冻原理
概
论
第八节 食品的膜分离原理
>>
精
品
第一节 食品的热加工原理
食
品 •接触干燥：被干燥物料与加热面处于密切接触状态，蒸 科 发水分的能量来自传导方式进行的干燥
学
概 •冷冻干燥：是一种特殊形式的真空干燥方法。物料水分 论 则是在固态下即从冰晶体直接升华成水蒸气，因此冷冻干
燥又称为升华干燥。
•辐射干燥：热量通过电磁波的形式由辐射加热器传递给 食品材料表面，再通过材料自身的热量传递，使内部的水 分汽化，达到干燥的目的。
穴，干制品组织内部就形成一定的孔隙而具有多孔性。
精
品
化学性质的变化
课
程 ➢ 蛋白质的变化: 通常食品物料较长时间暴露在71℃以
上的热空气中，对蛋白质有一定破坏作用。
食
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机械脱水。在这种情况下，用机械手段除去水所需的能量
比加热脱水所需的能量要少。压榨技术在食品加工中的一 个基本应用是从种子中榨油。另一个应用是压榨水果生产 果汁。
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三、离心
离心分离是利用离心惯性力实现物料中固液或液液两
相间以及液液固三相间的分离，在食品工业上经常碰到的
食 品 工 程 与 营 养 科 学 学 院 << 食 品 科 学 概 论 >>
第四章 食品工程原理
第一节 食品的热加工原理
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
食品的干燥原理
食品的浓缩原理 食品的分离原理 食品的粉碎与筛分原理 食品的搅拌混合、均质和乳化原理 食品的冷冻原理 食品的膜分离原理
分的蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
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干燥介质的特性
在食品干燥生产中，从湿物料中除去水分通常采用热 空气为干燥介质，干燥过程中热空气既是载热体，又是载 湿体。湿空气中的水蒸气量不断发生变化，而绝干空气的 质量恒定。 食品物料与干燥介质间的平衡关系 由于物料表面的水蒸气分压与介质的水蒸气分压的压 差作用，使两相之间的水分不断地进行传递，经过一段时 间后，物料表面的水蒸气分压与空气中的水蒸气分压将会 相等，物料与空气之间的水分达到动态平衡，此时物料中 所含的水分为该介质条件下物料的平衡水分。
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干燥过程中的传热与传质
食品物料的干燥过程是热量传递和质量传递同时存 在的过程，伴随着传热(物料对热量的吸收)、传质(水分 在物料中的迁移 ) ，物料达到干燥的目的。热量和质量 是通过物料内部和外部传递来实现的。
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二、干燥过程中食品物料的主要变化
•辐射干燥：热量通过电磁波的形式由辐射加热器传递给 食品材料表面，再通过材料自身的热量传递，使内部的水 分汽化，达到干燥的目的。
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第三节 食品的浓缩原理
一、蒸发
蒸发是食品工业中应用最为广泛的浓缩方法之一。
蒸发是利用溶质和溶剂挥发度的差异，通过加入热能的
方法使溶剂汽化，而溶质不挥发，从而达到分离的目的。 使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从
干缩 物理状态的变化
任何脱水过程几乎都造成物料的收缩现象。物料干缩 的程度及均匀性对其复水性有很大的影响，干缩程度小、 收缩均匀的物料复水性较好，反之较差。 食品物料在干燥过程中，除发生永久性的收缩变形外， 还会出现组织干裂或破碎等现象。另外，在食品不同部位 所产生的不等收缩又往往会造成物料奇形怪状的翘曲。
而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所采用
的设备称为蒸发器。蒸发的必要条件为热能的不断供给 和生成蒸汽的不断排除。
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工业上的蒸发操作经常在减压下进行，这种操作称为
真空蒸发。真空蒸发有以下几个特点：①减压下溶液的沸
点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽 或废蒸汽作为热源。②溶液的沸点随所处的压强减少而降
态和湿固态。液态物料包括溶液、胶体溶液和非均相的
液态物料，其主要特征是具有流动性。固态湿物料是最
常见的食品物料，它包括晶体、胶体和生物组织体。
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食品湿物料中水分存在的形式和表示法
食品水分又称为食品含水率，水分含量的表示有干 基水分和湿基水分两种。 湿物料中水分的活度 湿物料中水分的活度对干燥速率有决定性作用，是 湿物料干燥的重要因素。水分活度(Aw)是指物料表面水
产生电磁波，其中因热的原因引起的电磁波辐射，即为热 辐射。
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二、高温对微生物菌群的影响
当食品中微生物菌群与高温接触时，各个微生物细
胞的变化和微生物活力的降低使得微生物数量随着时间
的增加而减少，这可通过标准微生物学方法进行定量测 定。在所给定的高温下，随着时间的增加，微生物数量 以对数减少。在微生物与高温初始接触的短时间内，营 养细胞数量之间的差异与细菌芽孢数量相比是明显的。
穴，干制品组织内部就形成一定的孔隙而具有多孔性。
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化学性质的变化
蛋白质的变化: 通常食品物料较长时间暴露在71℃以 上的热空气中，对蛋白质有一定破坏作用。 脂肪的变化: 脱水过程中，食品(特别是含油脂食品) 物料中的油脂极易发生氧化，干燥温度升高，脂肪氧化严 重。 维生素的变化: 高温对食品物料中的维生素均有不同 程度的破坏。 食品色泽的改变: 由于高温作用，在物料干燥过程中， 食品原有的色泽发生变化。碳水化合物参与的酶促褐变与 非酶促褐变反应是干制食品变成黄色、褐色或黑色的主要 原因。温度越高，处理时间越长，色素变化量越多。
营养细胞受热后数量急速下降，而细菌芽孢数量的减少
会有一定时间的滞后期。然而减少的模型是相同的。
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三、热加工对食品质量的影响
大部分食品在高于环多食品在食用前产生
有益的和有利的变化，但是与保藏加工有关的温度、时间 关系的增大通常会引起质量属性的降低。这些质量下降存 在各方面，包括风味、质构、颜色以及热敏性营养素的减 少。一般来说，必须根据这些食品质量的变化，正确地制
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六、提取
当固态原料中的一种组分被溶解在液体溶剂中时，这种
组分就被提取，这就称作为浸提或固－液抽提。固液提取
依据的基本原理是固液之间存在的浓度差，它引起分子从 一处扩散到另一处。实际上，固体中溶质的扩散不是浸出 的惟一机制。在固液提取过程中，也存在溶质从固体表面 洗出、提取物从粒子间微孔中的置换和溶解化反应 (或从不
强可分为常压蒸馏、加压蒸馏和真空(减压)蒸馏。按液体 混合物所含组分数目可分为双组分蒸馏和多组分蒸馏。
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五、吸收
通过将一种组分选择性吸收或溶解到液体中来除去蒸 汽相中的少量杂质，被称为吸收。然而食品加工中吸收技
术的应用是有限的。相反的过程是通过选择性吸收到气流
中来除去液相中的杂质称为汽提。在食品加工中，汽提用 于植物油的脱臭。 吸收或汽提的推动力是杂质化合物在液相和气相中的 浓度差。在吸收中，杂质迁移到液相中直至达到平衡，而 在汽提中，杂质迁移到气相中达到平衡。在汽提中，两组 分之间的蒸汽压差为选择性去除挥发组分(脂肪酸等)提供了 推动力。
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三、食品干燥方法
•对流干燥：又称热风干燥，热量以对流的方式传递给湿 物料，使食品材料中的水分汽化，达到干燥的目的。 •接触干燥：被干燥物料与加热面处于密切接触状态，蒸 发水分的能量来自传导方式进行的干燥
•冷冻干燥：是一种特殊形式的真空干燥方法。物料水分 则是在固态下即从冰晶体直接升华成水蒸气，因此冷冻干 燥又称为升华干燥。
放，有利于环境保护；③结晶产品包装、运输、储存或使
用都很方便。
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三、冷冻浓缩
冷冻浓缩是利用冰与水溶液之间的固液相平衡原理的
一种浓缩方法。冷冻浓缩适用于热敏性食品的浓缩，可防
止食品中的芳香物质的挥发损失。 冷冻浓缩的主要缺点是：①冷冻浓缩过程本身不具有 杀菌灭酶作用，因此浓缩制品必须冻藏或再加热处理，才 能保存；②采用这种方法制品的浓度不仅受低共熔浓度限 制也受冰晶与浓缩液分离的难易程度影响，一般浓度越高， 粘度越大，分离就越困难；③浓缩过程会造成不可避免的 溶质损失，且成本高。
四、蒸馏
蒸馏是分离液体混合物的一种重要方法。蒸馏分离的
基础是根据液体混合物中各组分的挥发度差异，通过加热
的方法使混合物形成气、液两相，各组分在两相中浓度不 同，从而实现混合物的分离。 蒸馏可以按不同方法分类。按操作原理可分为水蒸气 蒸馏、简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、分子蒸馏和各种特殊
蒸馏。按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。按操作压
低，故对相同压强的加热蒸汽而言，当溶液处于减压时可
以提高总传热温差，但与此同时，溶液的粘度加大，所以 总传热系数下降。③真空蒸发系统要求有造成减压的装置， 使系统的投资费用和操作费用提高。
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二、结晶
结晶是从液相或气相生成形状一定、分子(或原子、离
子)有规则排列的晶体的现象。与其他分离的单元操作相比， 结晶过程具有如下特点：①能从杂质含量相当多的溶液或 多组分的熔融混合物中产生纯净的晶体；②能耗少，操作 温度低，对设备材质要求不高，一般亦很少有“三废”排
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第四节 食品的分离原理
一、过滤
过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下使连续
相流体通过介质的孔道，而分散相颗粒被截留，从而实现
分离的操作。过滤被广泛应用于食品加工中。通常过滤用 于澄清像果汁或植物油一类的液体食品，或从空气或流体 食品中除去微生物和从液相中分离出固体 (即糖精制、脂肪 分级等)。
热传导。
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对流传热 : 是不同温度的流体因搅拌、流动引起的流
体质点宏观位移导致的传热过程。流体流过与流体平均温
度不同的固体壁面时的热交换过程在工程上称为对流传热。 辐射传热 : 物体以发射电磁波形式传递能量的过程称
为辐射，被传递的能量称为辐射能。物体可由不同的原因
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二、压榨
压榨是通过机械压缩力将液相从液固两相混合物中分离
出来的一种单元操作，在压榨过程中液相流出而固相截留
在压榨面之间。 压榨的基本原理：是将物料置于两个表面之间，对物料
施加压力使液体分离释出。释出的液体透过物料内部空隙
流向自由边缘或表面。 压榨的一个潜在应用是半固体食品在加热干燥前预先被