食品工程原理课件10

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。
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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。
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Unit Operation 具有下列特点： 1）它们都是物理操作
即只改变物料的状态或其物理性质， 不改变其化学性质； 2）它们都是化工过程中共有的操作
但不同的化工过程中所包含的Unit Operations数目、名称与排列顺序各异； 3）不同生产过程中的同一Unit Operation具有相同的基本原理和通用 的典型设备。
初步掌握食品过程开发、设计与操作的有关方法。 开发——探索最佳的流程与设备，定出最佳的操作条件 设计——规定设备性能、选出设备的型式、确定设备的主 要尺寸 操作——管理生产过程；使设备正常运转；对现有的生产 过程与设备改进提高效率。
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4、内容：
1）流体流动过程：研究流体的流动和与之接触 的固体间发生相对运动时的基本规律，以及主要受 这些基本规律支配的若干单元操作，如流体输送、 沉降、过滤等。
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一、 《食品工程原理》的发展历程
食品工程原理是由化工原理中引入的。 大约在80年以前，开发石油面临着各种重 要的课题，从这个时期开始就逐渐发展起来一 门工程学——化学工程学。
在20世纪初明确地提出了单元操作的概念 （ Unit Operation ） 。
化工生产过程中，除了化学反应以外，其 余均可归纳为若干基本的物理过程，如流体输 送与压缩、沉降、过滤、搅拌、传热、蒸发、 结晶、干燥、吸收、冷冻等，这些基本的物理 过程称为Unit Operations。
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（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；
→能量衡算
3) 过程进) 过程进行的快慢问题 （计算设备的生产能力工艺
尺寸）
→速率关系
所采用的计算手段
所依赖的基本原理
2） 过程制约条件多：客观上存在许多制约条件：原料供应、 设备供应、当地气温、安全防火等。
3） 经验公式与数据多：工业过程的复杂性，单纯的理论分 析解决不了问题，往往需要结合实验，因此产生了许多经验公 式与经验数据。这是前人智慧的结晶。
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。
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随着化工单元操作向食品工业的渗透，近年来逐渐开始 形成了食品 工程单元操作——食品工程原理。
食工原理来源于化工原理，由于食品加工有其本身的特 殊性（主要表现在原料性质、产品的物性上与化工生产不 同），这里就存在着一个继承与发展的问题。
化工单元操作在食品工业中的引入和运用，促使食品加 工的科学化，使食品工业迅速向大规模、连续化、自动化 方向发展。
化工单元操作的理论引入食品工业后，对食品工业的发 展起着重大的推动作用同时，其自身也发展变化。例如在 浓缩、干燥、冷冻进展反而较化学工业为迅速。
说明：要学基本原理看化工原理；要研究其在食品上的应用看食工原理， 这样易于理解。因国内现有的食工原理的书几个版本（首推高福成教授 编的《食品工程原理》）只是给出了计算公式，详细的推导没有。公式 的应用条件大多没有说明，故在运用时难以把握。
物料衡算 能量衡算
平衡关系 速率关系
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三、单位制与单位换算
食工原理计算中必然涉及到单位、单位制度 和不同单位制度之间的换算（简称单位换算）的 问题。
(一) 量纲（或因次 Dimension）
代表基本量的符号称量纲，常用的量纲有：长
度[L]、质量[m]、力[F]、时间[t]、温度[θ]。其他
2）热过程：研究传热的基本规律，以及主要受 这些基本规律支配的若干单元操作，如热交换、蒸 发等。
3）传质过程：研究物质通过相界面的迁移过程 的基本规律，以及主要受这些基本规律支配的若干 单元操作，如固体干燥等。
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5、怎样学习食工原理课程 （1） 树立工程观点
1） 过程的影响因数多：物性因数（密度、黏度等）、操作 因数（温度、压力等）、结构因数（设备形状、尺寸等）。
河北科技师范学院精品课程
食品工程原理
Principles of Food Engineering
主讲 ：常学东 教授
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绪论 ( Introduction)
一、《食品工程原理》的发展历程 二、食工原理的性质、任务与内容 *三、单位制与单位换算 *四、物料衡算 *五、能量衡算 六、过程的平衡与速率 七、课程安排
物理量都可按如下形式表示出来：
[Q]=Lαmβtγ……
此式称物理量Q的量纲式，α，β，γ，……为任
意的有理数。
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(二) 单位制度
任何物理量都是用数字与单位乘积来表 示的，因此物理量的单位和数字应一并纳入 运算。
例如： 5m+8m=(5+8)m=13m， 5m×8m=(5×8)（m×m）=40m2
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二、食工原理的性质、任务与内容
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。
(1) 基本量和基本单位：任意选定几个独立 的物理量，称为基本量，其单位称为基本单 位。 (2) 导出量和导出单位：根据基本量导出的 物理量称导出量，其单位称导出单位。 (3) 单位制：基本单位与导出单位的总和称 单位制。