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。是表示固体粉碎程度的代表性尺寸。平均粒度：固体颗粒的平均大小。

球形度：指同体积球体的表面积与不规则颗粒的实际表面积之比。表示颗粒形状偏离球形的程度。

形状系数：表示颗粒偏离规则形状的程度。

粒度测定的方式：直观观察法（图像分析仪）、筛分法、电沉积筛法、沉降法、激光粒度分析法、小孔通过法、流体透过法、气体吸附法。粉碎分类:

按1）被粉碎粒度：粗粉碎、中粉碎、微粉碎（细粉碎）、超微粉碎（超细粉碎）

2）物料中含水量：干式粉碎、湿式粉碎

3）粉碎比：粗碎、中细碎、磨碎

4）粉碎力：挤压粉碎、冲击粉碎、研磨粉碎、劈裂粉碎

5）粉碎工艺类型：开路粉碎、闭路粉碎、带预先分级的开路粉碎、带预先分级的闭路粉碎、带最终分级的开路粉碎、带预先分级和最终分级的开路粉碎。

粉碎能耗假说：

1）表面积假说：粉碎能耗与粉碎时新生表面积成正比。

2）体积假说：该理论认为，外力所做的功同颗粒的体积成正比，粉碎后物料颗粒粒度也呈正比例减小。

3)裂缝假说：在粉碎物粒度在1～10mm范围内，粉碎能耗与裂缝长度成正比。

筛分：通过筛分器将大小不同的的固体颗粒分成两种或多种粒级的过程。

筛析：又称过筛分析法，用标准筛分析粉碎后颗粒的粒度分布。

第7章 吸收与蒸馏

分子扩散：在一相内部存在浓度差（或浓度梯度）的情况下，由于分子的无规则运动而导致的物质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。

扩散通量(J )：单位时间内单位面积上扩散传递的物质量，其单位为mol/(m2·s)。

菲克（Fick ）定律

当物质A 在介质B 中发生扩散时，任一点处物质A 的扩散通量与该位置上A

式中 JA ——物质A 在z 方向上的分子扩散通量，kmol/(m2s)

dCA/dz ——物质A 的浓度梯度，kmol/m4

DAB ——物质A 在A 、B 混合物中的分子扩散系数，m2/s 负号——表示扩散是沿着物质A 浓度降低的方向进行的。 对气体常用分压梯度表示：

式中 pA ——物质A 组分分压，Pa

T ——气体温度，K

R ——气体常数，8.314J/（kmol ·K ）

负号——表示扩散是沿着物质A 浓度降低的方向进行的。 等摩尔扩散：在总压相同的情况下，联通管内任一截面上单位时间单位面积上向右传递的A 分子的数量与向左传递的B 分子的数量必定相等，此现象称为等摩尔逆向扩散。

在任一固定的空间位置垂直于扩散方向的截面上，单位时间通过单位面积的A物质的量，称为A的传递速率，以NA表示。对于单纯的等摩尔逆向扩散，物质A的传递速率应等于A的扩散通量。

在气体吸收中溶质A溶解于溶剂中，惰性气体B不溶解于溶剂中，则液相中不存在组分B，此过程为组分A通过另一“静止”组分B的单向扩散。

分子扩散系数：是物质的特征系数之一，表示物质在介质中的扩散能力；扩散系数取决于介质的种类、温度、浓度及压强。

对流传质是指发生在运动着的流体与相截面之间的传质过程。在实际生产中，传质操作多发生在流体湍流的情况下，此时的对流传质是湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用的总和。

当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层（有效层流膜层）。溶质必须以分子扩散的形式连续的通过这两个膜层，膜层的厚度主要随流速而变，流速愈大厚度愈小。

在相界面上气液两相相互成平衡。

在膜层以外的主体内，由于流体的充分湍动，溶质的浓度分布均匀，可认为两相主体中的浓度梯度为零，即浓度梯度全部集中在两个有效膜层中。

传质设备：1）填料塔：结构简单、压降低

2）板式塔：空塔速度高、生产能力大、液气比的适用范围大，且放大时塔板效率稳定。