食品工程原理课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Principles of food Engineering,食品工程原理,华中农业大学食品科技学院,食品工程教研小组,二00三年八月,湖北省优质课程,国家精品课程建设中.,Principles of food Engineering,1,教材简介,学时安排,李云飞，葛克山主编，食品工程原理，中国农业大学出版社。,总学时：90计划学时,其中 讲课60学时，,实验30学时，,习题和大作业（课程设计）两周。,教材简介学时安排李云飞，葛克山主编，食品工程原理，中国农业大,2,高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。1998。,姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出版社。1999。,王志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，1987。,美J 金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。1985。,华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。,姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，1998。,参考文献,更多,高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。1998。参考文献更,3,1 食品加工过程及单元操作,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。,食品工业,：,利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成生活资料的工业。,食品生产 ：(1) 化学反应过程：如食品风味的形成,(2),物理加工过程,这些基本的物理过程称为,单元操作,。,绪 论,1 食品加工过程及单元操作 不同食品的生产过,4,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饱含多个相同的的单元操作。,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,。,单元操作的应用及特点,若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。同一食品生产过程中可,5,奶粉生产工艺流程,原料乳验收,预处理,预热杀菌,真空浓缩,过滤,加糖,喷雾干燥,出粉,冷却与过筛,包装、检验,成品,单元操作与食品加工,工艺流程图,加工现场,奶粉生产工艺流程原料乳验收预处理预热杀菌真空浓缩过滤加糖喷雾,6,编号,名称,作用,单元操作,涉及的传递理论,技术参数,冷冻盐水管道,提供冷却介质,流体输送,动量传递,20,自来水管道,提供流动介质,流体输送,动量传递,常温,蒸汽管道,提供加热介质,流体输送,动量传递,180,贮罐,贮存牛奶与缓冲作用,离心泵,输送牛奶,流体输送,动量传递,，,板式换热器,冷却牛奶与加热空气,传热,热量传递,4,配料槽,配料、混合与标准化,搅拌,动量传递,90,均质机,均质牛奶,均质,动量传递与质量传递,两段板式换热器,巴氏灭菌,传热,热量传递,80,20min,升膜式蒸发器,浓缩牛奶,浓缩,热量传递、动量传递与质量传递,浓度10%,旋液分离器,分离水中的牛奶,物系分离,动量传递与质量传递,喷射泵,提供负压,流体输送,动量传递,高压泵,使牛奶产生较大的压力，利于喷雾干燥,流体输送,动量传递,压力 kpa,空气过滤器,过滤空气，使其清洁,过滤,动量传递,喷雾干燥器,干燥牛奶使其成为奶粉,干燥,热量传递、动量传递与质量传递,90%以上过100目筛，含水量13%,旋风分离器,风力空气中的奶粉颗粒,分离,动量传递与质量传递,风机,派出废气,流体输送,动量传递,筛分机,筛出大的奶粉颗粒,筛分,流化床冷却,冷却干燥后的牛奶,传热,热量传递,(21),包装系统,乳品工程原理解析,编号名称作用单元操作涉及的传递理论技术参数冷冻盐水管道提供,7,单元操作按其理论基础可分为下列三类：,上述三个过程包含了三种理论，我们称之为,“三传理论”,。,（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。,单元操作的分类,单元操作按其理论基础可分为下列三类： 上述三个过程包含了三,8,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，到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，到可以用质量传递的理论去研究。,三传理论,动量传递(momentum transfer)：流体流动时，,9,单元操作与三传的关系,杀 菌：传热；,真空浓缩：传热、传质、流体流动；过 滤：流体流动.,单元操作与三传的关系杀 菌：传热；,10,流体力学、传热及传质的基本原理是各单元操作的理论基础。许多单元操作都会包含两种以上的传递现象， 如干燥、精馏等。,“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。,流体力学、传热及传质的基本原理是各单元操作的理论,11,2.2 课程内容,2.1 课程性质,食品工程原理是食品工程等工科专业的专业基础课。,先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等。,本课程主要介绍“三传理论”和 “单元操作” 。,2 课程性质、内容及任务,2.2 课程内容2.1 课程性质食品工程原理是食品工程等工科,12,食品工程原理是食品工程专业学生的必修课，其主要任务是：,介绍三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；,掌握主要单元操作的典型,设备构造,、,操作原理,、,计算,、,选型,及,实验研究,方法；,培养学生运用基础理论,分析,和,解决,食品工程单元操作中各种,工程实际问题,(,计算、选型及实验研究方法,),的能力。,2.3 课程任务,食品工程原理是食品工程专业学生的必修课，其主要任务,13,3.1 单位制,国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的。,3 单位与单位换算,3.1 单位制 国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位,14,3.2 因次,法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、温度可分别用符号L、M、T、表示，则导出量可由这些基本量的符号组合而成。,例：速度LT,1,加速度LT,2,力MLT,2,若某物理量以,M,a,L,b,T,c,表示，则称它为该,物理量的因次或量纲,（dimension）,（严格地说，指数a、b、c称为因次，,M,a,L,b,T,c,称为该物理量的因次式或量纲式）。它表示该物理量的单位与基本量的单位之间的关系。当abc0时，时,M,0,L,0,T,0,1,，称为,无因次,（dimensionless）,。,3.2 因次 法定计量单位中，基本量的长度、质,15,3.3 单位换算,同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。这种换算称为单位换算。,通用气体常数,R0.08206Latm/molK8.313J/molK,3.3 单位换算 同一物理量若用不同单位度量时，其数值,16,物料衡算；,能量衡算；,物系的平衡关系；,传递速率；,经济核算。,4 单元操作中常用的基本概念,物料衡算；4 单元操作中常用的基本概念,17,依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即,对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即处于稳定操作状态时，过程中不应有物料的积累，则物料衡算关系为,输入量输出量累积量,输入量输出量,用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。,4.1 物料衡算（,material balance,）,依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量,18,物料衡算的步骤：,（1）根据题意画出各物流的流程示意图，物料的流向用箭头表示，并标上已知数据与待求量。,（2）规定衡算基准，一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计算的基准。在较复杂的流程示意图上应圈出衡算的范围，列出衡算式，求解未知量。,物料衡算的步骤：（1）根据题意画出各物流的流程示意图，物料的,19,本课程所用到的能量主要有机械能和热能。,能量衡算的依据是能量守恒定律。,热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。,4.2 能量衡算,（,energy balance,）,本课程所用到的能量主要有机械能和热能。4.2 能量衡算（en,20,平衡状态是自然界中广泛存在的现象。,平衡关系,可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。,以食盐的溶解和结晶为例：,食盐浓度饱和浓度：结晶,食盐浓度饱和浓度：溶解,该温度下的饱和浓度为该物系的平衡浓度。,4.3 物系的平衡关系,(,relationship of system balance,),平衡状态是自然界中广泛存在的现象。 平衡关系可用来判断过,21,不饱和食盐溶液,：溶解速率（单位时间内溶解的食盐质量）大；食盐浓度高时，溶解速率小。,饱和食盐溶液,（即平衡状态）：溶解速率为零,以食盐的溶解为例：,4.4 传递速率,（,rate of transfer process,）,不饱和食盐溶液：溶解速率（单位时间内溶解的食盐质量）大；食盐,22,溶液浓度越是远离平衡浓度，其溶解速率就越大；溶液浓度越是接近平衡浓度，其溶解速率就越小。溶液浓度与平衡浓度之差值，可以看作是溶解过程的,推动力（driving force）,。,颗粒大小和搅拌对溶解速率有影响。,原因：由大块改为许多小快，能使固体食盐与溶液的接触面积增大；由不搅拌改为搅拌，能使溶液质点对流。其结果能减小溶解过程的,阻力（resistance）,。,溶液浓度越是远离平衡浓度，其溶解速率就越大；溶液浓,23,此关系类似于电学中欧姆定律。,过程的,传递速率,与推动力成正比，与阻力成反比，即,过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以变小。,此关系类似于电学中欧姆定律。 过程的传递速率与推动力成正比,24,本课程中，各单元操作的计算、设备的选型等工作都将围绕上述五个方面进行，并以最优经济效益作为最终的设计方案。,效益是企业的命脉，经济核算是企业的核心工作。为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，,要用经济核算确定最经济的设计方案,。,4.5 经济核算(,economic evaluations,),本课程中，各单元操作的计算、设备的选,25,任何一个科研成果都要通过工程技术才能得以大规模生产，才能实现它的社会价值，造福于广大的人民群众。,食品工程原理是将实验室科研成果转入工业化生产的基础理论课程。,任何一个科研成果都要通过工程技术才,26,绪论完,绪论完,27,1教材：李云飞，葛克山。食品工程原理，北京：中国农业大学出版社，2002。2主要参考书1 无锡轻工学院等。食品工程原理上、下册，北京：轻工业出版社，1985。,2 谭军。食品工程原理实验讲义，武汉：华中农业大学教务处，1992。3 天津大学化工原理教研室编，化工原理上、下册，北京：天津科技出版社1983。4 上海化工学院等编，化学工程一、二册，北京：化学工业出版社，1980。5. 谭天恩等编，化工原理上、下册，北京：化学工业出版社1984。6 Stanley E. Charm, The Fundamentals of Food Engineering. AVI Publishing inc 19787 Dennis R.Heldman. Food Process Engineering. AVI Publishing Company inc:1981,1教材：李云飞，葛克山。食品工程原理，北京：中国农业大,28,3.期刊,1 农业工程学报：中国农业工程学会主办，北京：农业工程学报编辑部出版，全国中文核心期刊。（EI收录）2 农业机械学报，中国农业机械学会主办，北京：农业机械学报编辑部出版，全国中文核心期刊。（EI收录）,3 食品科学，北京市食品研究所主办，中国食品杂志出版社出版。中国核心期刊4 食品工业科技，北京市食品研究所主办，北京：食品工业科技编辑部出版，中国中文核心期刊，轻工总会优秀期刊。5 食品发酵工业，中国食品发酵工业研究所、全国食品与发酵工业信息中心主办，北京：北京百善印刷厂发行，全国中文核心期刊、国家优秀技术期刊。6 中国粮油学报，中国粮油学会主办，北京：中国粮油学报编辑部出版，全国食品工业类中文核心期刊。7 华中农业大学学报，华中农业大学主办，武汉：华中农业大学编辑部出版，中文核心期刊。8 化学工程，全国化工化学工程设计技术中心主办，西安：化学工程编辑部编辑，陕西省邮政报刊发行局发行，核心期刊。9 粮食与饲料工业，国家粮食储备局武汉科学研究设计院，无憾：粮食与饲料工业杂志社出版，中文核心期刊。10 Cereal Chemical 11 Journal of Food Science 12 Journal of Food Engineering 13 Transactions of the American Society of Agriculture engineering14 Journal of Text Study,3.期刊1 农业工程学报：中国农业工程学会主办，北京：,29,返回,1 ,化工原理网上自学教材,2,化工原理实验室近年主要成果及奖励,化工原理多媒体课件,3,化工原理概念题导师系统,4,清华大学,1998,年研究生入学考试：化工原理试题,.,5,化工原理自学考试大纲,6,天津大学,1999,硕士入学化工原理试题,7,化工原理网上课堂,8,化工原理网络多媒体课件系统,9,2000,年中国矿业大学硕士生入学考试化工原理试卷,10,1999,山东大学化工原理试题,11,化工原理,期末复习提要,12,重金求购石油大学物化和化工原理试题,13,2000,年南京理工大学硕士生入学考试化工原理试卷,14,中国科学院过程工程研究所,2000,化工原理试题,15,化工原理网上课堂,16,上海交通大学研究生院,17,南京工业大学,2002,年硕士研究生入学考试化工原理,.,18,中国科学技术专家传略,19,山东农业大学,-,食品学院,4.相关网站,返回1 化工原理网上自学教材4.相关网站,30,乳粉厂工艺流程图,冷冻盐水,自 来 水,饱和蒸汽,返回,乳粉厂工艺流程图 冷冻盐水返回,31,乳品加工现场,返回,乳品加工现场,乳品加工现场返回乳品加工现场,32,