食品工程原理绪论精.ppt
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1、食品工程原理绪论食品工程原理绪论食品工程原理绪论食品工程原理绪论第1页,本讲稿共43页2粮油食品学院主讲人:彭丹主讲人:彭丹主讲人:彭丹主讲人:彭丹2011201120112011年年年年9 9 9 9月月月月第2页,本讲稿共43页3课程简介课程简介 学时:学时:学时:学时:60606060学时学时学时学时 教材:教材:教材:教材:杨同舟杨同舟.食品工程原理食品工程原理,中国农业出版社,中国农业出版社 性质性质性质性质 基础基础基础基础 内容内容内容内容 任务任务工程性、实践性强工程性、实践性强工程性、实践性强工程性、实践性强 专业基础课专业基础课专业基础课专业基础课 具有桥梁作用具有桥梁作用
2、具有桥梁作用具有桥梁作用高等数学、高等数学、高等数学、高等数学、物理化学、物理化学、物理化学、物理化学、机械制图等机械制图等机械制图等机械制图等“三传理论三传理论三传理论三传理论”“单元操作单元操作单元操作单元操作”开发、设计、开发、设计、开发、设计、开发、设计、操作、强化操作、强化操作、强化操作、强化 开发:开发:开发:开发:选择合适的选择合适的选择合适的选择合适的过程及设备(按经过程及设备(按经过程及设备(按经过程及设备(按经济合理性、技术可济合理性、技术可济合理性、技术可济合理性、技术可行性、污染小、能行性、污染小、能行性、污染小、能行性、污染小、能耗低)耗低)耗低)耗低)设计:设计:设
3、计:设计:选择设选择设选择设选择设备的型号及主备的型号及主备的型号及主备的型号及主要尺寸(根据要尺寸(根据要尺寸(根据要尺寸(根据工艺对设备的工艺对设备的工艺对设备的工艺对设备的要求)要求)要求)要求)操操操操 作:作:作:作:如何进如何进如何进如何进行操作和调节行操作和调节行操作和调节行操作和调节以适应生产的以适应生产的以适应生产的以适应生产的不同要求不同要求不同要求不同要求强强强强 化:化:化:化:改造现有的改造现有的改造现有的改造现有的生产过程和设备以生产过程和设备以生产过程和设备以生产过程和设备以提高效率(包括增提高效率(包括增提高效率(包括增提高效率(包括增产、降耗、节能)产、降耗、
4、节能)产、降耗、节能)产、降耗、节能)第3页,本讲稿共43页4李云飞,葛克山李云飞,葛克山.食品工程原理,中国农业大学出版社,食品工程原理,中国农业大学出版社,2002.2002.高福成高福成.食品工程原理,中国轻工业出版社食品工程原理,中国轻工业出版社.1998.1998 冯骉冯骉.食品工程原理,中国轻工业出版社食品工程原理,中国轻工业出版社.2005.2005 姚玉英,黄凤廉,陈常贵等姚玉英,黄凤廉,陈常贵等.化工原理,上下册,天津:科学化工原理,上下册,天津:科学技术出版社,技术出版社,19991999 赵思明,熊善柏,林向东等赵思明,熊善柏,林向东等.食品工程原理,科学出版社,食品工程
5、原理,科学出版社,20092009参参 考考 书书第4页,本讲稿共43页5http:/www.sino- 食品工程原理的研究内容食品工程原理的研究内容 食品工程原理的基本概念食品工程原理的基本概念 单位与单位换算单位与单位换算绪绪 论论第6页,本讲稿共43页7食品工业食品工业:利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成食物利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成食物的工业。的工业。包括的门类繁多,如粮食加工、食用油脂、肉类加工、乳品、糕点、包括的门类繁多,如粮食加工、食用油脂、肉类加工、乳品、糕点、制糖、制盐、制茶、卷烟、酿酒、罐头等二十多个不同行业。制糖、制盐、制茶、卷烟、酿酒、罐头等二十
6、多个不同行业。特点特点:原料来源广泛;生产具有季节性;产品销售具有普遍性;生产原料来源广泛;生产具有季节性;产品销售具有普遍性;生产具有一定的地方性具有一定的地方性 。一、食品工程原理的研究内容一、食品工程原理的研究内容一、食品工程原理的研究内容一、食品工程原理的研究内容第7页,本讲稿共43页8原料特点 热敏性:如蛋白质遇热容易变性,要求温度低、时间热敏性:如蛋白质遇热容易变性,要求温度低、时间短。短。易氧化性:如脂肪成分在高温下易氧化变质,要求易氧化性:如脂肪成分在高温下易氧化变质,要求少量空气、少量空气、O O2 2少,时间短、不锈钢。少,时间短、不锈钢。易腐败性:如微生物生长繁殖。易腐败
7、性:如微生物生长繁殖。产品要求 营养卫生,色、香、味营养卫生,色、香、味 经济性经济性工序 一个生产过程是由许多生产工序组合而成一个生产过程是由许多生产工序组合而成第8页,本讲稿共43页9从原料到成品(产品)这个过程叫食品的生产过程从原料到成品(产品)这个过程叫食品的生产过程从原料到成品(产品)这个过程叫食品的生产过程从原料到成品(产品)这个过程叫食品的生产过程原料原料前处理前处理食品加工食品加工后处理后处理产品产品除去杂质达到除去杂质达到必要的纯度,必要的纯度,物理变化过程物理变化过程除物理操作外,除物理操作外,生成新的物质,生成新的物质,化学变化过程,化学变化过程,如食品风味形成如食品风味
8、形成精制、分离达精制、分离达必要的纯度,必要的纯度,物理变化过程物理变化过程食品生产过程包括食品生产过程包括化学反应过程化学反应过程化学反应过程化学反应过程和和物理加工过程物理加工过程物理加工过程物理加工过程。食品工程原理研究食品工程原理研究食品工程原理研究食品工程原理研究:食品生产过程中除化学反应的食品生产过程中除化学反应的物理过程物理过程物理过程物理过程。第9页,本讲稿共43页10举例:全脂乳粉生产的工艺流程F12%F12%80808585,30s30sF40F4045%45%空气温度空气温度空气温度空气温度180180200200,牛,牛,牛,牛乳温度乳温度乳温度乳温度40404545第
9、10页,本讲稿共43页11再如:大豆萃取法制油的工艺流程 大豆预处理(筛选、粉碎、去皮、压片)浸取(正己烷)过滤 蒸发脱溶剂 离心脱胶 碱炼(脱酸)脱色(白土)脱臭 检验成品(产品)第11页,本讲稿共43页12 上述产品的产品的原料形式原料形式、加工工艺加工工艺都有很大的不同,但都都有很大的不同,但都包含了包含了流体的输送流体的输送、物质的分离物质的分离、加热加热等不同的等不同的物理操作物理操作过程。过程。这些工序就是单元操作单元操作。单元操作原理、设备结构是食品工程原理研究的范畴。1 1、单元操作、单元操作第12页,本讲稿共43页13v均为物理操作物理操作物理操作物理操作,只改变物料的状态或
10、物理性质,不改变其化学性质。v食品生产过程中共有的操作共有的操作共有的操作共有的操作,例如:加热操作,在奶粉生产中浓缩需要加热,在大豆油生产中脱臭也需要加热。vv设备可通用设备可通用设备可通用设备可通用。例如上面的奶粉和制油工业中,虽然生产过程不同,但都可以使用同样的加热器进行加热。单元操作单元操作的特点的特点第13页,本讲稿共43页14按操作的理论基础划分:按操作的理论基础划分:以以动量传递动量传递动量传递动量传递理论为基础理论为基础流体输送、搅拌、沉降、流体输送、搅拌、沉降、过滤,离心分离过滤,离心分离以以热量传递热量传递热量传递热量传递理论为基础理论为基础加热、冷却、蒸发、冷凝加热、冷却
11、、蒸发、冷凝以以质量传递质量传递质量传递质量传递理论为基础理论为基础蒸馏、吸收、吸附、萃取蒸馏、吸收、吸附、萃取单元操作的分类单元操作的分类上述三种理论,我们称之为上述三种理论,我们称之为“三传理论三传理论”。第14页,本讲稿共43页15举例举例名称原 理设 备传递原理流体输送依据外力的作用将流体从一个设备输送到另一个设备泵风机动量传递传热使冷热物料间由于温度差而发生热量传递,以改变物料的温度或相态的操作换热器热量传递吸收利用均相气体混合物在液体溶剂中溶解度的不同以实现气体混合物的分离操作吸收塔(填料)质量传递精馏利用均相液体混合物中各组分的挥发度不同使液体混合物分离的操作蒸馏塔(板式)质量传
12、递第15页,本讲稿共43页16动量传递(动量传递(momentum transfer):流体流动时,其内部伴随着动量传递,故流体流动过流体流动时,其内部伴随着动量传递,故流体流动过 程也称程也称为为动量传递过程动量传递过程。凡遵循流体流动基本规律的单元操作均可。凡遵循流体流动基本规律的单元操作均可用动量传递理论研究用动量传递理论研究热量传递(热量传递(hear transfer):物料的加热或冷却过程也称为物料的加热或冷却过程也称为物体的传热过程物体的传热过程。凡遵循传热基本。凡遵循传热基本理论的单元操作均可用热量传递理论研究。理论的单元操作均可用热量传递理论研究。质量传递(质量传递(mass
13、 transfer):两相间的传递过程称为两相间的传递过程称为质量传递质量传递。凡遵循传质基本理。凡遵循传质基本理 论规论规律的单元操作均可用质量传递理论研究。律的单元操作均可用质量传递理论研究。2 2、三传理论、三传理论第16页,本讲稿共43页17 单元操作和三传理论都是食品工程技术的单元操作和三传理论都是食品工程技术的理论和理论和实践基础实践基础。三传理论是单元操作的三传理论是单元操作的理论基础理论基础;单元操作是三传理;单元操作是三传理论在生产中的论在生产中的具体应用具体应用。有些单元操作都会包含有些单元操作都会包含两种或两种以上两种或两种以上的传递理论。的传递理论。单元操作与三传理论的
14、关系单元操作与三传理论的关系第17页,本讲稿共43页18茶饮料生产工艺流程茶饮料生产工艺流程茶饮料生产工艺流程茶饮料生产工艺流程 第18页,本讲稿共43页19二、食品工程原理的基本概念二、食品工程原理的基本概念 物料衡算物料衡算 能量衡算能量衡算 物系的平衡关系物系的平衡关系 传递速率传递速率 经济核算经济核算第19页,本讲稿共43页201 1、物料衡算、物料衡算(material balancematerial balance)为弄清生产过程中原料、成品及损失的物料数量,必须进行物料衡算。质量守恒定律:在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。对于物料衡算来说,
15、则是进入与离开某一加工过程的物料质量之差等于该过程中积累的物料质量。第20页,本讲稿共43页21 物料衡算是质量守恒定律的一种表达形式,即物料衡算是质量守恒定律的一种表达形式,即GG=G=G0 0+G+GA A 式中式中GG-输入物料的总和,输入物料的总和,GG0 0-输出物料的总和,输出物料的总和,GGA A-积积累的物料量。累的物料量。若积累的物料量为零,即连续生产或定态过程,则若积累的物料量为零,即连续生产或定态过程,则 GG=G=G0 0第21页,本讲稿共43页22物料衡算的步骤:物料衡算的步骤:1)画出过程框图,用进入箭头表示输入的物料,用引出箭头表示输出的物料。在每个箭头上标出物料
16、的名称,物料量,成分含量,温度,密度等。所有数据都标在图上。2)选择计算基准。多数情况下,图中给出一种物料的量,可以以它作为计算基准。否则,可指定一种物料量为100kg作基准。3)作物料衡算。衡算可以是对总量的,也可对某种成分的。第22页,本讲稿共43页23例例0-1 0-1 将含将含4%4%脂肪的原料乳通过离心分离得到脂肪的原料乳通过离心分离得到脂肪含量为脂肪含量为0.45%0.45%的脱脂乳和脂肪含量为的脱脂乳和脂肪含量为45%45%的的奶油。生产任务规定奶油。生产任务规定6h6h要求处理原料乳要求处理原料乳35000kg35000kg,试求产品脱脂乳和奶油的流量。,试求产品脱脂乳和奶油的
17、流量。以以1h1h原料乳的流量为计算基准对整个体系(如图虚线框原料乳的流量为计算基准对整个体系(如图虚线框所示)进行物料衡算。所示)进行物料衡算。离心机离心机原料乳原料乳 35000/6 kg/h脂肪脂肪 4%脱脂乳脱脂乳ckg/h脂肪脂肪 0.45%奶油奶油wkg/h脂肪脂肪45%解:解:设设脱脂乳的流量为脱脂乳的流量为c(kg/hkg/h),奶油的流量为,奶油的流量为w(kg/hkg/h)。第23页,本讲稿共43页24对脂肪进行物料衡算对脂肪进行物料衡算:进入系统的脂肪含量进入系统的脂肪含量=离开系统的脂肪含量离开系统的脂肪含量将上两式联立可解得将上两式联立可解得c=5368kg/h,w=
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