食品工程原理-緒論

食品工程原理PrinciplesoffoodEngineering第一頁，共六十六頁。食品工業(yè)與食品工程原理食品工業(yè)：將自然界的物質(zhì)加工成可食用的生活資料的工業(yè)。食品工程：解決實(shí)現(xiàn)食品的工業(yè)化生產(chǎn)問題。食品工程原理：研究食品加工中工程技術(shù)的基本理論、實(shí)踐方法的一門科學(xué)，主要解決三傳理論和單元操作的基本問題。第二頁，共六十六頁。1、食品工業(yè)的發(fā)展2、食品工程原理的研究內(nèi)容3、食品工程原理的基本概念

4、單位與單位換算緒論3第三頁，共六十六頁。.1、食品工業(yè)的誕生1.2、國外的食品工業(yè).3、我國食品工業(yè)的發(fā)展與成就1.4、食品工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位作用1.5、對(duì)食品工程技術(shù)人才的需要1、食品工業(yè)的發(fā)展第四頁，共六十六頁。18世紀(jì)歐美化學(xué)、機(jī)械及工程學(xué)的發(fā)展，促使食品工業(yè)的誕生18世紀(jì)末，英國有以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的面粉廠；1810年法國阿培爾發(fā)表“食品貯藏法”，提出排氣、密封和殺菌的基本方法，1829年世界上建成第一個(gè)罐頭廠；1872年美國發(fā)明噴霧式奶粉生產(chǎn)工藝，1885年乳品已工業(yè)化生產(chǎn)。1.1、食品工業(yè)的誕生第五頁，共六十六頁。國際食品工業(yè)狀況：世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家都非常重視農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)和食品工業(yè)的發(fā)展，均投入大量資金和人力，將現(xiàn)代新的科學(xué)技術(shù)引入食品工業(yè)領(lǐng)域，建立了現(xiàn)代化的食品工業(yè)體系；食品加工的范圍和深度不斷擴(kuò)展，利用的科學(xué)技術(shù)也越來越先進(jìn)。2005年世界食品工業(yè)銷售額約4萬億美元，其中美國占25、歐洲占20、日本占10；美國、法國、荷蘭、日本等國的食品工業(yè)產(chǎn)值均居制造業(yè)之首，食品工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。1.2、國外的食品工業(yè)第六頁，共六十六頁。產(chǎn)業(yè)狀況：巴西是南美最大的甜橙種植園、全球最大的橙汁加工國。橙汁出口量占全球橙汁出口量50%，其中冷凍濃縮橙汁出口占國際冷凍濃縮橙汁市場的80%。成功之處：加工轉(zhuǎn)化率高。2000~2001年巴西甜橙總產(chǎn)量為1448萬噸，其中1081萬噸加工成濃縮汁或原汁，加工率達(dá)70%以上。種植加工高度集約化。在巴西圣保羅州及鄰近地區(qū)，年產(chǎn)值超過120億美元；甜橙專業(yè)協(xié)會(huì)組織種植、加工，統(tǒng)一面向國內(nèi)市場和出口。巴西的橙汁加工業(yè)第七頁，共六十六頁。產(chǎn)業(yè)狀況乳品總產(chǎn)量只占世界總量2%，但90%以上產(chǎn)品均出口國外;在全世界115個(gè)國家銷售黃油、奶酪、奶粉、乳蛋白等800多種產(chǎn)品。乳制品貿(mào)易量約占世界總量的1/3。最成功之處優(yōu)質(zhì)乳源的建設(shè)和管理，如新西蘭有約14,000個(gè)農(nóng)場為全國30多家乳品加工廠供應(yīng)牛奶。乳品貿(mào)易的全球化定位和有序管理。新西蘭的乳業(yè)第八頁，共六十六頁。我國自古有“民以食為天”的諺語，食品消費(fèi)歷來就備受重視。自給自足，食品消費(fèi)以直接的農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)為主。我國食品加工和保藏的歷史悠久，在生產(chǎn)實(shí)踐中積累大量的食品加工經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了許多國際知名產(chǎn)品及其生產(chǎn)技術(shù)白酒固體發(fā)酵、固態(tài)蒸餾技術(shù)；豆豉和醬油的固態(tài)制曲、半固態(tài)發(fā)酵技術(shù)；飴糖的麥芽酶解、熬煮濃縮與塑壓成型技術(shù)；蔬菜的腌制泡制加工技術(shù)；肉類的煙熏保藏技術(shù)等。1.3、我國食品工業(yè)的發(fā)展與成就第九頁，共六十六頁。直到19世紀(jì)末，才開始建立食品加工廠起步晚發(fā)展慢技術(shù)水平低核心技術(shù)依靠進(jìn)口隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，近年來食品工業(yè)的發(fā)展也非常迅猛。20世紀(jì)50年代初以來，我國的食品工業(yè)發(fā)展科分為三個(gè)階段。我國近代食品工業(yè)的起步大概比西方國家遲100年10第十頁，共六十六頁。階段1：平穩(wěn)緩慢增長階段（1952~1990年）勞動(dòng)生產(chǎn)率比較低技術(shù)依賴進(jìn)口食品消費(fèi)以初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品為主國家對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展不夠重視。11第十一頁，共六十六頁。階段2：食品工業(yè)的覺醒階段（1990~2003年）引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，新增投資，整體發(fā)展水平突然邁上了一個(gè)新臺(tái)階。1991年食品工業(yè)的增速與上年同期相比增長95.96%，1991~1997年的6年間，我國食品工業(yè)以每年33.82%的速度在增長。1998~2003年間年均產(chǎn)值增長654.63億元。12第十二頁，共六十六頁。階段3：食品工業(yè)飛速發(fā)展階段（2003年-現(xiàn)在）國家重視，大力支持重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)。年均增速20%以上。與世界發(fā)達(dá)國家差距縮小，部分領(lǐng)域接近國際先進(jìn)，個(gè)別領(lǐng)域達(dá)到領(lǐng)先。整體水平仍然較低，與世界先進(jìn)水平有較大差距，國內(nèi)市場廣闊，發(fā)展空間巨大。中國食品工業(yè)發(fā)展迅速：已建成了包括食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、飲料制造業(yè)和煙草加工業(yè)等四大類、62個(gè)小類的現(xiàn)代食品工業(yè)體系。13第十三頁，共六十六頁。目前我國食品工業(yè)主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是主要產(chǎn)品總產(chǎn)量居世界前列。(食用植物油、飲料等，啤酒產(chǎn)量世界第一。)二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了進(jìn)展。各類食品在質(zhì)量、品種、檔次、功能、及包裝等方面基本滿足了不同層次的需求，新興的方便、休閑、保健、冷凍食品等市場份額繼續(xù)擴(kuò)大。三是優(yōu)勢企業(yè)實(shí)力增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高。四是企業(yè)改革取得新進(jìn)展，科技創(chuàng)新成就喜人。五是高新技術(shù)廣泛應(yīng)用，技術(shù)裝備水平提高。信息技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)、新工藝、新材料轉(zhuǎn)化為新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)品。食品工業(yè)，乳品、啤酒、方便面等行業(yè)的裝備技術(shù)水平已與世界先進(jìn)水平同步。14第十四頁，共六十六頁。2016年中國部分大型食品企業(yè)銷售收入中

糧

集

團(tuán)：645億美元伊利集

團(tuán)：603億元娃哈哈集團(tuán)：529億元雙

匯

集

團(tuán)：518億元第十五頁，共六十六頁。1.4、食品工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位作用食品工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)年份食品工業(yè)總產(chǎn)值（萬億元）占全國工業(yè)總產(chǎn)值的比例（%）19660.06726.420021.089.720052.168.220106.108.8201511.3412.0第十六頁，共六十六頁。溫家寶總理在2002年中國國際農(nóng)產(chǎn)品深加工--食品工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上講話：食品工業(yè)是人類的生命產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)古老而又永恒不衰的常青產(chǎn)業(yè)；食品工業(yè)的現(xiàn)代化水平已經(jīng)成為反映人民生活質(zhì)量高低及國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要標(biāo)志。我國著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家于光遠(yuǎn)先生將食品工業(yè)稱為“天”工業(yè)：“民以食為天”：質(zhì)量、安全及數(shù)量的重要性；以“天”形容食品工業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。17第十七頁，共六十六頁。1.5、對(duì)食品工程技術(shù)人才需要規(guī)模大型化；技術(shù)高新化；裝備自動(dòng)化；產(chǎn)銷國際化；沒有食品工程與食品機(jī)械的配套，就沒有食品工業(yè)的現(xiàn)代化。食品工業(yè)發(fā)展趨勢18第十八頁，共六十六頁。1、食品工業(yè)的發(fā)展2、食品工程原理的研究內(nèi)容3、食品工程原理的基本概念

4、單位與單位換算緒論19第十九頁，共六十六頁。2、食品工程原理的研究內(nèi)容2.1、課程簡介2.2、研究內(nèi)容20第二十頁，共六十六頁。課程簡介學(xué)時(shí)：60學(xué)時(shí)教材：趙思明.食品工程原理(第二版)，科學(xué)出版社，2016.性質(zhì)

基礎(chǔ)

內(nèi)容任務(wù)工程性、實(shí)踐性強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課具有橋梁作用高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等“三傳理論”“單元操作”開發(fā)、設(shè)計(jì)、操作、強(qiáng)化

開發(fā)：選擇合適的過程及設(shè)備（按經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)可行性、污染小、能耗低）設(shè)計(jì)：選擇設(shè)備的型號(hào)及主要尺寸（根據(jù)工藝對(duì)設(shè)備的要求）操作：如何進(jìn)行操作和調(diào)節(jié)以適應(yīng)生產(chǎn)的不同要求強(qiáng)化：改造現(xiàn)有的生產(chǎn)過程和設(shè)備以提高效率（包括增產(chǎn)、降耗、節(jié)能）21第二十一頁，共六十六頁。李云飛，葛克山.食品工程原理（第三版），中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2014.劉偉民，趙杰文.食品工程原理，中國輕工業(yè)出版社，2017.馮骉.食品工程原理（第二版），中國輕工業(yè)出版社，2013.楊同舟.食品工程原理（第二版），中國農(nóng)業(yè)出版社，2011.參考書22第二十二頁，共六十六頁。相關(guān)網(wǎng)站23第二十三頁，共六十六頁。食品工業(yè)：利用物理和化學(xué)方法將自然界的各種物質(zhì)加工成食物的工業(yè)。

包括的門類繁多，如糧食加工、食用油脂、肉類加工、乳品、糕點(diǎn)、制糖、制鹽、制茶、卷煙、釀酒、罐頭等二十多個(gè)不同行業(yè)。特點(diǎn)：原料來源廣泛；生產(chǎn)具有季節(jié)性；產(chǎn)品銷售具有普遍性；生產(chǎn)具有一定的地方性。

2、食品工程原理的研究內(nèi)容24第二十四頁，共六十六頁。原料特點(diǎn)⑴熱敏性：如蛋白質(zhì)遇熱容易變性，要求溫度低、時(shí)間短。⑵易氧化性：如脂肪成分在高溫下易氧化變質(zhì)，要求少量空氣、O2少，時(shí)間短、不銹鋼。⑶易腐敗性：如微生物生長繁殖。產(chǎn)品要求⑴營養(yǎng)衛(wèi)生，色、香、味⑵經(jīng)濟(jì)性工序一個(gè)生產(chǎn)過程是由許多生產(chǎn)工序組合而成25第二十五頁，共六十六頁。從原料到成品（產(chǎn)品）這個(gè)過程叫食品的生產(chǎn)過程原料前處理食品加工后處理產(chǎn)品除去雜質(zhì)達(dá)到必要的純度，物理變化過程除物理操作外，生成新的物質(zhì)，化學(xué)變化過程，如食品風(fēng)味形成精制、分離達(dá)必要的純度，物理變化過程食品生產(chǎn)過程包括化學(xué)反應(yīng)過程和物理加工過程。食品工程原理研究：食品生產(chǎn)過程中除化學(xué)反應(yīng)的物理過程。26第二十六頁，共六十六頁。舉例：全脂乳粉生產(chǎn)的工藝流程F≥12%80～85℃，30sF≥40～45%空氣溫度180～200℃，牛乳溫度40～45℃27第二十七頁，共六十六頁。再如：大豆萃取法制油的工藝流程大豆→預(yù)處理（篩選、粉碎、去皮、壓片）→浸?。ㄕ和椋^濾→蒸發(fā)脫溶劑→離心脫膠→堿煉（脫酸）→脫色（白土）→脫臭→…→檢驗(yàn)→成品（產(chǎn)品）28第二十八頁，共六十六頁。

上述產(chǎn)品的原料形式、加工工藝都有很大的不同，但都包含了流體的輸送、物質(zhì)的分離、加熱等不同的物理操作過程。這些工序就是單元操作。

單元操作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)是食品工程原理研究的范疇。1、單元操作29第二十九頁，共六十六頁。均為物理操作，只改變物料的狀態(tài)或物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。食品生產(chǎn)過程中共有的操作，例如：加熱操作，在奶粉生產(chǎn)中濃縮需要加熱，在大豆油生產(chǎn)中脫臭也需要加熱。設(shè)備可通用。例如上面的奶粉和制油工業(yè)中，雖然生產(chǎn)過程不同，但都可以使用同樣的加熱器進(jìn)行加熱。單元操作的特點(diǎn)30第三十頁，共六十六頁。按操作的理論基礎(chǔ)劃分：以動(dòng)量傳遞理論為基礎(chǔ)——流體輸送、攪拌、沉降、過濾，離心分離以熱量傳遞理論為基礎(chǔ)——加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)——蒸餾、吸收、吸附、萃取單元操作的分類上述三種理論，我們稱之為“三傳理論”。31第三十一頁，共六十六頁。舉例名稱原理設(shè)備傳遞原理流體輸送依據(jù)外力的作用將流體從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備泵風(fēng)機(jī)動(dòng)量傳遞傳熱使冷熱物料間由于溫度差而發(fā)生熱量傳遞，以改變物料的溫度或相態(tài)的操作換熱器熱量傳遞吸收利用均相氣體混合物在液體溶劑中溶解度的不同以實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離操作吸收塔（填料）質(zhì)量傳遞精餾利用均相液體混合物中各組分的揮發(fā)度不同使液體混合物分離的操作蒸餾塔（板式）質(zhì)量傳遞32第三十二頁，共六十六頁。動(dòng)量傳遞（momentumtransfer）:流體流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部伴隨著動(dòng)量傳遞，故流體流動(dòng)過程也稱為動(dòng)量傳遞過程。凡遵循流體流動(dòng)基本規(guī)律的單元操作均可用動(dòng)量傳遞理論研究。熱量傳遞（heartransfer）:物料的加熱或冷卻過程也稱為物體的傳熱過程。凡遵循傳熱基本理論的單元操作均可用熱量傳遞理論研究。質(zhì)量傳遞（masstransfer）:兩相間的傳遞過程稱為質(zhì)量傳遞。凡遵循傳質(zhì)基本理論規(guī)律的單元操作均可用質(zhì)量傳遞理論研究。2、三傳理論33第三十三頁，共六十六頁。

單元操作和三傳理論都是食品工程技術(shù)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。三傳理論是單元操作的理論基礎(chǔ)；單元操作是三傳理論在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。有些單元操作都會(huì)包含兩種或兩種以上的傳遞理論。單元操作與三傳理論的關(guān)系34第三十四頁，共六十六頁。茶飲料生產(chǎn)工藝流程

35第三十五頁，共六十六頁。1、食品工業(yè)的發(fā)展2、食品工程原理的研究內(nèi)容3、食品工程原理的基本概念

4、單位與單位換算緒論36第三十六頁，共六十六頁。3、食品工程原理的基本概念3.1、物料衡算3.2、能量衡算3.3、物系的平衡關(guān)系3.4、傳遞速率3.5、經(jīng)濟(jì)核算37第三十七頁，共六十六頁。3.1、物料衡算（materialbalance）

為弄清生產(chǎn)過程中原料、成品及損失的物料數(shù)量，必須進(jìn)行物料衡算。質(zhì)量守恒定律：

在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成各物質(zhì)的質(zhì)量總和。

對(duì)于物料衡算來說，則是進(jìn)入與離開某一加工過程的物料質(zhì)量之差等于該過程中積累的物料質(zhì)量。

38第三十八頁，共六十六頁。物料衡算是質(zhì)量守恒定律的一種表達(dá)形式，即ΣGΙ=ΣG0+ΣGA

式中ΣGΙ-輸入物料的總和，ΣG0-輸出物料的總和，ΣGA-積累的物料量。若積累的物料量為零，即連續(xù)生產(chǎn)或定態(tài)過程，則ΣGΙ=ΣG039第三十九頁，共六十六頁。物料衡算的步驟：

1）畫出過程框圖，用進(jìn)入箭頭表示輸入的物料，用引出箭頭表示輸出的物料。在每個(gè)箭頭上標(biāo)出物料的名稱，物料量，成分含量，溫度，密度等。所有數(shù)據(jù)都標(biāo)在圖上。2）選擇計(jì)算基準(zhǔn)。多數(shù)情況下，圖中給出一種物料的量，可以以它作為計(jì)算基準(zhǔn)。否則，可指定一種物料量為100kg作基準(zhǔn)。3）作物料衡算。衡算可以是對(duì)總量的，也可對(duì)某種成分的。40第四十頁，共六十六頁。例0-1將含4%脂肪的原料乳通過離心分離得到脂肪含量為0.45%的脫脂乳和脂肪含量為45%的奶油。生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定6h要求處理原料乳35000kg，試求產(chǎn)品脫脂乳和奶油的流量。

以1h原料乳的流量為計(jì)算基準(zhǔn)對(duì)整個(gè)體系（如圖虛線框所示）進(jìn)行物料衡算。離心機(jī)原料乳35000/6kg/h脂肪4%脫脂乳c

kg/h

脂肪0.45%奶油wkg/h

脂肪45%解：設(shè)脫脂乳的流量為c（kg/h），奶油的流量為w（kg/h）。41第四十一頁，共六十六頁。對(duì)脂肪進(jìn)行物料衡算：進(jìn)入系統(tǒng)的脂肪含量=離開系統(tǒng)的脂肪含量將上兩式聯(lián)立可解得c=5368kg/h，w=465kg/h對(duì)脂肪的物料衡算：總物料衡算：42第四十二頁，共六十六頁。例0-2雪利酒的配制，以下列a、b、c三種原料酒配制含酒精16.0%、糖3.0%的雪利酒。

abc含酒精（%）14.616.717.0含糖（%）0.21.012.0解：以產(chǎn)品雪利酒的量ms=100kg作計(jì)算基準(zhǔn)?；炫溲├?00kg（ms）酒精16%糖3%b,mb,kg酒精16.7%糖1.0%c,mc,kg酒精17%糖12%a,ma,kg酒精14.6%糖0.2%43第四十三頁，共六十六頁?？偽锪虾馑悖簃a+mb+mc=100kg對(duì)酒精的物料衡算：0.146ma+0.167mb+0.170mc=0.16*100對(duì)糖的物料衡算：0.002ma+0.01mb+0.12mc=0.03*100將式（1）、（2）、（3）聯(lián)立可解得：ma=36.8kg;mb=42.4kg;mc=20.8kg.44第四十四頁，共六十六頁。3.2、能量衡算（energybalance）

能量以各種形式存在，如機(jī)械能、熱能、電磁能、化學(xué)能、原子能等。本課程所用到的能量主要有機(jī)械能和熱能。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。熱量衡算的步驟與物料衡算的基本相同。動(dòng)能和勢能的總和能量守恒定律:能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。45第四十五頁，共六十六頁。

能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律，對(duì)熱量衡算可以寫成：ΣQΙ=ΣQ0+ΣQL式中，ΣQΙ—隨物料進(jìn)入系統(tǒng)的總熱量，kJ或kw;ΣQ0—隨物料離開系統(tǒng)的總熱量，kJ或kw;ΣQL—向系統(tǒng)周圍散失的熱量，kJ或kw。46第四十六頁，共六十六頁。

熱量計(jì)算公式

Q=m△H式中，m—物料的質(zhì)量，kg；H—物料的焓，kJ/kg。焓是一個(gè)相對(duì)量與基準(zhǔn)溫度有關(guān)，一般以0℃為基準(zhǔn)，焓為零。Q=mcp△t式中，m—物料的質(zhì)量，kg；t—溫度，℃(K)；cp—等壓比熱容，kJ／(kg·℃)47第四十七頁，共六十六頁。例0-3番茄醬的冷卻，將固形物含量為40%的番茄醬以100kg/h的流量輸入冷卻器，使其由90℃有冷卻到20℃，隔著金屬壁冷卻用水由15℃升至25℃，求冷卻水的流量。解：畫出過程框圖以0℃作溫度基準(zhǔn)進(jìn)入系統(tǒng)的熱流量離開系統(tǒng)的熱流量：

番茄醬qm1=100kg/h90℃,w=40%,c115℃水c2qm225℃

20

℃

48第四十八頁，共六十六頁。因過程在系統(tǒng)中無積累熱量，故，則水的比熱容為J/(kg·K),而番茄醬的比熱容要由其中固形物的比熱容和水的比熱容按照上述計(jì)算。若食品中非脂肪成分的比熱容取837J/(kg·K)，則番茄醬的比熱容：J/(kg·K)因此，冷卻水的流量kg/h49第四十九頁，共六十六頁。例0-4高壓滅菌鍋中裝有1000罐青豆罐頭。滅菌時(shí)罐頭被加熱到100℃，離開滅菌鍋前要求被冷卻到40℃

。已知冷卻水進(jìn)口溫度為15℃

，出口溫度為35℃

，試計(jì)算共需要多少冷卻水。已知青豆罐頭的比熱為4.1kJ/kg·℃,金屬罐的比熱為0.50kJ/kg·℃

，每一金屬罐的重量是60g，罐頭凈重0.45kg。假設(shè)將滅菌鍋鍋壁降到40℃需要1.6×104kJ，且忽略熱量損失。進(jìn)入系統(tǒng)的熱量：金屬罐的熱量=罐的質(zhì)量×比熱×降低的溫度

=1000×0.06×0.50×（100-40）=1.8×103kJ青豆的熱量=1000×0.45×4.1×（100-40）=1.1×105kJ進(jìn)口處冷卻水的能量=w×4.186×（15-40）=-104.6wkJ解：設(shè)需要冷卻水的質(zhì)量為w，以罐頭的最終溫度40℃作溫度基準(zhǔn)50第五十頁，共六十六頁。離開系統(tǒng)的熱量：金屬罐的熱量=1000×0.06×0.50×（40-40）=0

kJ青豆的熱量=1000×0.45×4.1×（40-40）=0

kJ出口處冷卻水的能量=w×4.186×（35-40）=-20.9wkJ進(jìn)入系統(tǒng)的總熱量=離開系統(tǒng)的總熱量，即：1800+110000+16000-104.6w=-20.9ww=1527kg51第五十一頁，共六十六頁。例0-5食物的直接蒸汽加熱，將100kg溫度為5℃的食品物料引入加熱鍋中，通入溫度為120.2℃的水蒸氣直接加熱，最后終溫度為81.2℃，若食品物料的比熱容J/(kg·K)，求蒸汽的消耗量。解：畫出過程框圖以0℃作溫度基準(zhǔn)。水蒸氣冷凝放出凝結(jié)熱后又降溫至81.2℃放熱，兩部分放熱之和可由始、終態(tài)的焓差直接求得。食物+冷凝水81.2℃水蒸氣,x(kg)120.2℃食物,100(kg),5℃52第五十二頁，共六十六頁。查書末附錄4的飽和蒸氣表，120.2℃水蒸氣的比焓為2709.2kJ/kg,而81.2℃液體水的比焓為339.8kJ/kg。設(shè)蒸汽消耗量為xkg，則蒸汽共放熱而食品物料吸熱：因，則蒸汽消耗量53第五十三頁，共六十六頁。3.3、物系的平衡關(guān)系(relationshipofsystembalance)平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。

以食鹽的溶解和結(jié)晶為例：食鹽濃度>飽和濃度：結(jié)晶食鹽濃度<飽和濃度：溶解一定溫度下的飽和濃度為該物系的平衡濃度。

平衡關(guān)系可用來判斷過程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度。54第五十四頁，共六十六頁。3.4、傳遞速率以食鹽的溶解為例：不飽和食鹽溶液：溶解速率大；食鹽濃度高時(shí)，溶解速率小。飽和食鹽溶液：溶解速率為零

——平衡狀態(tài)

溶液濃度越是遠(yuǎn)離平衡濃度，其溶解速率就越大；溶液濃度越是接近平衡濃度，其溶解速率就越小。溶液濃度與平衡濃度之差值，可以看作是溶解過程的推動(dòng)力（drivingforce）。55第五十五頁，共六十六頁。顆粒大小和攪拌對(duì)溶解速率有影響。

原因：由大塊改為許多小快，能使固體食鹽與溶液的接觸面積增大；由不攪拌改為攪拌，能使溶液質(zhì)點(diǎn)對(duì)流。其結(jié)果能減小溶解過程的阻力。傳遞速率與推動(dòng)力成正比，與阻力成反比，即

過程的傳遞速率是決定設(shè)備的重要因素，傳遞速率增大時(shí)，設(shè)備尺寸可以變小。56第五十六頁，共六十六頁。推動(dòng)力質(zhì)量傳遞的推動(dòng)力：濃度差（對(duì)氣體而言是分壓差）熱量傳遞的推動(dòng)力：溫度差動(dòng)量傳遞的推動(dòng)力：壓強(qiáng)差57第五十七頁，共六十六頁。3.5、經(jīng)濟(jì)核算(economicevaluations)本課程中，各單元操作的計(jì)算、設(shè)備的選型等工作都將圍繞上述五個(gè)方面進(jìn)行，并以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益作為最終的設(shè)計(jì)方案。

在設(shè)計(jì)具有一定生產(chǎn)能力的設(shè)備時(shí)，選用不同的材料，不同的設(shè)備型式及操作條件，可以提出多種不同的設(shè)計(jì)方案,但最終應(yīng)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行比較。生產(chǎn)費(fèi)用設(shè)備費(fèi)：設(shè)備的造價(jià)、操作的難易、耐用年限操作費(fèi)：人力、水電和燃料的消耗58第五十八頁，共六十六頁。1、食品工業(yè)的發(fā)展2、食品工程原理的研究內(nèi)容3、食品工程原理的基本概念4、單位與單位換算緒論59第五十九頁，共六十六頁。4、單位與單位換算

基本單位：選擇幾個(gè)獨(dú)立的物理量，根據(jù)方便的原則規(guī)定出它們的單位，這些物理量的單位稱為基本單位。

導(dǎo)出單位：根據(jù)基本物理方程由基本單位導(dǎo)出，并給予專有名稱的單位。60第六十頁，共六十六頁。單位制基本單位導(dǎo)出單位物理單位制（CGS制）長度（cm）、質(zhì)量（g）時(shí)間（s）力（dyn）[F]=[ma]=g·cm/s2=dyn絕對(duì)單位制（MKS制）長度（m）、質(zhì)量（kg）時(shí)間（s）力（N）