冯骉 食品工程原理
食品工程原理_冯骉_第四章混合单元操作
于10时为层流，而当装有轴向流式叶轮的搅拌槽内Re数大于
105，或装有径向流式叶轮的搅拌槽内Re数大于104时，其流动
为湍流。
（五）排液量与循环量
搅拌操作时，液体在槽内作循环运动。叶轮排出液体的体积
流量称为叶轮的排液量qvp，参与循环流动的所有液体的体积 流量称为循环量qvc。由于叶轮排出液的夹带作用，循环量可
（3）计算s2=0.01时的混合时间：由
0.01= s02e-0.0848q 得 q=22.9min
二、搅拌器的流动特征
（一）搅拌系统
1—搅拌槽 2—搅拌叶轮 3—加料管 4—电机 5—减速箱 6—温度计套管 7—挡板 8—搅拌轴
பைடு நூலகம் 搅拌的作用
（二）搅拌叶轮
轴向叶轮：
径向叶轮：
打旋现象
消除打旋的措施1——安装挡板
1. 分离尺度小于检验尺度，分离强度小于允许偏差；
2. 分离尺度大于检验尺度，分离强度充分小于允许偏差；
3. 分离强度大于允许偏差，分离尺度充分小于检验尺度。
取n个大小符合检验尺度的试样，其浓度为ci。若平 均浓度的真值wm为已知，则分离强度为：
2
1 n
n i 1
(wi
wm )2
若wm为未已知，则求n个试样浓度的算术均值 w，分离强
1—螺旋桨，无挡板；2—螺旋桨，4块宽度为0.1D的挡板；3—螺旋桨，螺距等于 2倍直径，无挡板； 4—螺旋桨，螺距等于2倍直径，4块宽度为0.1D的挡板；5— 6平叶片涡轮，无挡板；6—6平叶片涡轮，4块宽度为0.1D的挡板；7—6弯叶片涡 轮，4块宽度为0.1D的挡板；8—扇形涡轮，8叶片，45°角，4块宽度为0.1D的挡 板；9—平桨，2叶片，4块宽度为0.1D的挡板。
食品工程原理-冯骉-第五章传热
保温层厚度增加时，r0增加，R1↑，但R2↓（传热面积
机理： 自然对流——流体密度不同引起流动。
强制对流——由外力推动流体流动。
传热定律： Q=SaDt
或：
Q Dt 1
Sa
热对流的推动力：温度差Dt 热对流的热阻： R=1/Sa
三、热辐射
两个温度不同、互不接触的物体，依靠本身向外发射辐射能和
吸收外界投射到本身上的辐射能来实现热量的传递的过程。
特点：（1）不依靠任何介质；（2）任何温度下的物体均
发射辐射能，但能量大小不同。
黑体热辐射定律： 热辐射的推动力： 热辐射的阻力：
Q=s0(T14-T24)
（T14-T24）
1/s0
四、实际的传热过程
实际的传热问题往往是上述三种传热方式的组合。 以间壁式热交换器为例，参与热交换的冷热流体被一固体 壁隔开。这时，热冷流体之间的热量传递过程是： （1）热流体与所接触的固体壁面之间进行对流传热； （2）高温的固体表面向低温的固体表面的热传导； （3）固体壁面与其接触的冷流体之间的对流传热。
2
解出
t 1072 7.41104 1.49107 x
（二）多层平壁的稳定热传导
b1 b2 b3
设（1）各层均为均匀材料， l为常数；
（2）各层接触良好； （3）各层面积相同； （4）稳态传热。
由（4）Q1=Q2=Q3=Q 且 t1>t2>t3>t4
t t1
即
l1 S
b1
t1
t2
l2 S
b2
[例5-3]有一燃烧炉，炉壁由三层材料组成，最内层是耐火砖， 中间保温砖，最外层为建筑砖，已知：耐火砖b1=150mm，
l1=1.06W/(m.K)；保温砖b2=300mm，l 2=0.15W/(m.K)； 建筑砖b3=240mm，l3=0.69W/(m.K)。今测得炉膛内壁温度
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。
食品工程原理课程教学大纲
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。
食品工程原理课程设计--牛奶的浓缩
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。
食品工程原理_冯骉_第八章微分离操作
x1=x2+V(y1-y2)/L =0.005+35.64(0.02-0.001)/6.39=0.111
（三）填料层高度的计算
低浓度气体吸收的特点：
（1）气体或液体流量V、L变化不大，可视作常数；
（2）溶解热引起的液体温度升高不显著，可视作等温吸收； （3）吸收系数在全塔范围内的变化较小，可视作常数。
几种气体 在水中的 溶解度：
易溶气体——NH3
中等溶解度气体——SO2
难溶气体——O2
（二）亨利（Henry）定律 一定温度下，溶液上方的气体溶质平衡分压与该溶质在液 相中的浓度间存在一定的关系，称为平衡关系。当浓度较 低时，在一定的范围内平衡关系为线性关系，即亨利定律：
p*=Ex 若将液相中的溶质浓度以物质的量浓度c（kmol/m3） 表示，则亨利定律可写成：
2．传质单元高度和传质单元数
由前式可得 Z=传质单元高度×传质单元数
H—Height N—Number O—Overall
G—Gas L—Liquid
例如
Z=HGNG =HLNL
讨论：
a.HOG=HG+SHL
HOL=AHG+HL
S=mV/L 脱吸因数 A=1/S 吸收因数
b.物理意义
当Z=HOG时，NOG=1 即：
p*=c/H
亨利定律还可表达为：
y*=mx
由道尔顿分压定律可推得： m=E/P
[例8-1]含有30%（体积分数）CO2的某种混合气体与水接触， 系统温度为30℃，总压为101.3kPa。试求液相中CO2的平衡 浓度c* (kmol/m3)。
解：以pCO2代表CO2在气相中的分压，则由分压定律可知：
（2）吸收因数法求NOG 适用于平衡线为直线的情形。
食品工程原理答案冯骉第11章
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。
食品工程原理答案 冯骉 第11章
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。
食品工程原理答案 冯骉 第11章
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。
食品工程原理答案 冯骉 第12章
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。
食品工程原理答案 冯骉 第10章
第十章10-1 对XM100A超滤膜进行测定。
测得其平均孔径为1.75×10-8m，每cm2上有孔3×109个，皮层厚0.2μm，试估算膜的开孔率及在100 kPa压差，20℃下的水通量。
解：错误！未找到引用源。
=nπd2/4=3×109×π(1.75×10-8)2/4=0.0072 20℃下水的粘度为1mPa.sJ=d2ε∆p/32μδ=(1.75×10-3)2×0.0072×100×103/(32×0.2×10-6×0.001)=3.45 m3/m2s错误！未找到引用源。
124l/(m2.h)10-2 在5℃下超滤乳清，要求浓缩5倍，料液流速1.1m/s时，进料浓度下的通量为40L/(m2.h)，浓缩比为5时通量降为17L/(m2.h)，要求每小时生产1000 L浓缩液，求：（1）单级间歇操作；（2）单级连续操作两种情况下所需的膜面积。
解：（1）单级间歇操作J W=J f+0.33(J i-J f)=17+0.33(40-17)=24.6L/(m2.h) 进料液流量1000×5=5000滤液平均流量5000-1000=4000L/h膜面积=4000/24.6=162.6m2（2）单级连续操作此时J=17L/(m2.h) ∴膜面积=4000/17=235.3m210-3 有某糖汁反渗透试验装置，糖汁平均浓度11.5%，采用的试验压强为5000kPa，测得透水通量为32L/(m2.h)，透过液中含糖0.33%，试计算反渗透膜的透水系数及脱除率，已知糖液在11.5%下渗透压为827kPa，在0.33 %下渗透压可忽略不计。
解：J=K W(∆p-∆错误！未找到引用源。
)K W=32×10-3/[(5000-827)×103×3600]=2.13×10-12m3/(m2.sPa)η=1-0.33/11.5=97.1%10-4 用连续电渗析器处理含盐13mol/m3的原水，电渗析器具有60对膜，隔板尺寸为800mm×1600mm，膜的有效面积系数为73%，操作电压为150V，电流17A，原水处理量为3.1t/h，经处理后水的含盐量为3mol/m3。
食品工程原理答案--冯骉--第11章
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=91.4kJ/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。
食品工程原理_冯骉_第二章衡算方程
=1300-580-(750-290)=260kJ/kg P=qmws=5×260=1300kW 两种解法结果一致。
第二节 通用的总衡算方程
一、通用总质量衡算
任意形状控制体，总体积为V， u 控制面的总面积为S。任取一
在无物料损失的情况下，对于稳态过程，应有：
m
n
qm1i qm2 j
i 1
j 1
m
n
qm1i w1iA qm2 j w2 jA
i 1
j1
解简单流动系统质量衡算问题的步骤： （1）画出过程框图，标出物料的名称、物料量、组分浓 度、温度、密度等； （2）选择计算基准； （3）列物料衡算方程，对每一种组分均可作物料衡算， 然后解此方程组。
态形式分离出来，故排空气中无甲醇，且过程无副反应。
排空的摩尔流量为净进料摩尔流量的10%。生产过程维持
稳定状态。试计算：（1）甲醇在产物中的摩尔流率与净
进料的摩尔流率之比；（2）循环气的组成。
净进料 qn1
循环气 反应器
排空 qn2’
分离器
纯甲醇
解：（1）在稳态下，dn/dq=0
qn2
故得：
qn2+qn2’-qn1=R=R甲醇+RCO+R氢
选甲醇为基准物质，根据反应方程：
R=R甲醇+RCO+R氢=R甲醇-R甲醇-2R甲醇=-2R甲醇 对甲醇作质量衡算：
qn2x2甲醇+qn2’x’2甲醇-qn1x1甲醇+dn甲醇/dq=R甲醇
由于进料及排空气中不含甲醇，故：x’2甲醇=0，x1甲醇=0。
在稳态下，dn甲醇/dq=0。产物为纯甲醇，x2甲醇=1
食品工程原理答案 冯骉 第11章
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。
食品工程原理答案 冯骉 第9章
第九章 多级分离操作9-1 正庚烷（A ）和正辛烷（B ）的饱和蒸气压数据如下：t /℃ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6p A 0/kPa 101.3 125.3 140.0 160.0 180.0 205.3p B 0/kPa 44.4 55.6 64.5 74.8 86.0 101.3试在总压101.3kPa 下计算气液平衡组成，并作出t -x -y 图。
解： x A =(p -p B 0)/(p A 0-p B 0) y A =p A 0x A /p 计算得下表：t /℃ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6x A 100 65.6 48.7 31.1 16.3 0y A 100 81.1 67.4 49.1 28.9 08010012014000.20.40.60.819-2 在常压下将某二元混合液其易挥发组分为0.5（摩尔分数，下同），分别进行闪蒸和简单蒸馏，要求液化率相同均为1/3，试分别求出釜液和馏出液组成，假设在操作范围内气液平衡关系可表示为：y =0.5x +0.5。
解：（1）闪蒸 y =qx /(q -1)-x F /(q -1) （1）y =0.5x +0.5 （2）由（1）得： y =-0.5x +0.75 （3）由（2）与（3）得：-0.5x +0.75=0.5x +0.5 x =0.75-0.5=0.25解得x =x W =0.25 y =0.5×0.25+0.5=0.625（2）简单蒸馏 因为液化率为1/3，故若原料液为1kmol ，则W =1/3kmol 0986.13ln 15.01ln 21d 5.015.05.0d *d )ln(0.5W 5.0W FW W ==--=--=-+=-=⎰⎰⎰x x x x x x x x x x x y x W F (x W -1)/(-0.5)=1.732 x W -1=-0.866 x W =0.134由 F =1kmol ，W =1/3kmol 可得D =2/3kmol1×0.5=x W ×(2/3)+(1/3)×0.134 x D =0.6839-3 在连续操作的常压精馏塔中分离乙醇水溶液，每小时于泡点下加入料液3000kg ，其中含乙醇30%(质量分数，下同)，要求塔顶产品中含乙醇90%，塔底产品中含水99%。
食品工程原理_冯骉_第十二章冷冻过程
要是对流传热阻力，可假设食品内部的温度分布与空间
坐标无关，只是时间的函数。
t tb e t0 tb
aA Vc p
或
Tc*=e-BiFo
[例12-1]用tb=0℃的空气冷却青碗豆。青碗豆的水分为74％，
初温t0=25℃，冷却终了的温度t=3℃，青碗豆可以看作半径 R=5 mm的球体，密度=950 kg/m3，求冷却所需的时间。
当Bi<4时，简化为： cp t 0 - tb 3.16l 0.3565 R( R )(lg ) l a t - tb 若以长圆柱食品的中心温度来计算冷却时间，则有：
l cp c p 2 R 2.85 a t0 tb l 0.3833 R( R 2.85 )(lg ) 0.0843 R l l a tc tb l R 1.7 a
若食品的组成未知，可用下列的近似公式计算：
cp=1.470+2.72ww
若食品的温度低于冻结温度，则用： cp=0.837+1.256ww
3．导热系数的计算
食品的温度高于初始冻结温度时：
l=0.58ww+0.155wp+0.25wc+0.16wf+0.135wa
如果食品的组成未知，只知道水的质量分数，可用：
第十二章
一、制冷的基本原理
（一）制冷循环
冷冻过程
第一节 冷冻的原理
制冷装置中不断循环流动以实现制冷的工作物质称为制冷 剂或简称工质。 在制冷循环中，制冷剂经过若干个过程以后，回复到原来 的状态，其内能的变化必为零。根据热力学第一定律，体 系对外的热交换等于对外的功交换。 根据热力学第二定律，卡诺循环的热效率为：
ab 10 0.09 Bi 1.78 8 l 0.506 3485 960 5.3 0.506 25 - (-2) 0.43 0.09(0.18 ) ln 95103 s 0.506 10 2 - (-2) 40l 40 0.506 （2）Bi >40时 即： a 224 W/(m2·K) b 0.09
食品工程原理-绪论 优选
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将上两式联立可解得 c =5368kg/h，w=465kg/h
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例0-2 雪利酒的配制，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。
含酒精（%） 含 糖（%） a 14.6 0.2 b 16.7 1.0 c 17.0 12.0
解：
a, ma, kg 酒精14.6% 糖0.2% b, mb, kg 酒精16.7% 糖1.0% c, mc, kg 酒精17% 糖12%
进入系统的热量：
金属罐的热量=罐的质量×比热×降低的温度
=1000 ×0.06 ×0.50 ×（100-40）= 1.8×103 kJ 青豆的热量= 1000 ×0.45 ×4.1 ×（100-40）= 1.1×105 kJ 进口处冷却水的能量=w ×4.186 ×（15-40）=-104.6w kJ
因此，冷却水的流量
qm 2
70 2846 100 476 kg/h 10 4186
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例0-4 高压灭菌锅中装有1000罐青豆罐头。灭菌时罐头被加热 到100℃，离开灭菌锅前要求被冷却到40℃ 。已知冷却水进口 温度为15℃ ，出口温度为35℃ ，试计算共需要多少冷却水。 已知青豆罐头的比热为4.1kJ/kg· ℃,金属罐的比热为 0.50kJ/kg· ，每一金属罐的重量是60g，罐头净重0.45kg。假 ℃ 设将灭菌锅锅壁降到40℃需要1.6×104kJ，且忽略热量损失。 解：设需要冷却水的质量为w，以罐头的最终温度40℃作温度 基准
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冯骉食品工程原理
冯骉是一位中国食品科学家，专注于食品工程和食品科学领域。
他的研究主要涉及食品工程原理和食品加工技术。
在食品工程原理方面，冯骉关注食品的物理、化学和生物学特性，并探索如何利用这些特性来改善食品的质量和安全性。
他研究了食品的营养成分组成、食品结构与功能的关系以及食品的微观和宏观特性。
通过研究食物在加工和储存过程中发生的变化，他对食物的质量和稳定性提出了一些解决方案。
在食品加工技术方面，冯骉关注如何利用和改进现有的加工方法，使得食品更加健康、安全和具有更好的品质特性。
他研究了各种加工技术，包括热处理、冷藏、冷冻、干燥、杀菌和保鲜技术等。
他通过研究食品加工的原理和机制，提出了一些优化的加工方法和条件。
冯骉在食品工程原理和食品加工技术方面的研究，对于改善食品的品质、延长食品的保质期、提高食品加工效率等方面有重要的意义。
他的研究成果被广泛应用于食品工业和食品营养领域，为人们提供了更安全、更健康和更美味的食品。