現(xiàn)代食品工程技術第一章緒論ppt

現(xiàn)代食品工程合肥師范學院束磊課程簡介本課程共36個課時（其中理論24，實驗12）考核方式：閉卷平時成績：包括平時作業(yè)(30%)+考勤(30%)+課堂(提問、測驗)(40%)

實驗成績：考勤(30%)+平時表現(xiàn)(30%)+實驗報告成績(40%)

期末考試：閉卷筆試總成績=平時(30%)+實驗(20%)+期末(50%)上課要求1、不遲到，不早退，不曠課2、請假需出示班主任批準的假條3、遵守課堂紀律4、認真完成課后布置作業(yè)5、不懂之處可以在輔導答疑課上向老師咨詢6、特別強調：上課認真聽講，記好筆記。課后及時復習推薦教材教材：《現(xiàn)代食品工程技術》，謝巖黎主編，鄭州大學出版社，2011參考書：《食品工程高新技術》，高福成，鄭建仙主編，中國輕工業(yè)出版社，2009《食品工程原理》，袁仲，化學工業(yè)出版社，2008《食品工藝學實驗技術》，趙征，化學工業(yè)出版社，2009第一章緒論一食品工程原理二現(xiàn)代食品工程概述6德州扒雞天津狗不理包子北京烤鴨長沙臭豆腐河南燴面桂林米粉東北小雞燉蘑菇四川水煮魚7食品工程原理的研究內(nèi)容食品工程原理的基本概念單位與單位換算一、食品工程原理8食品工業(yè)：利用物理和化學方法將自然界的各種物質加工成食物的工業(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、制糖、制鹽、制茶、卷煙、釀酒、罐頭等二十多個不同行業(yè)。特點：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。（一）食品工程原理的研究內(nèi)容9原料特點⑴熱敏性：如蛋白質遇熱容易變性，要求溫度低、時間短。⑵易氧化性：如脂肪成分在高溫下易氧化變質，要求少量空氣、O2少，時間短、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)濟性工序一個生產(chǎn)過程是由許多生產(chǎn)工序組合而成10從原料到成品（產(chǎn)品）這個過程叫食品的生產(chǎn)過程原料前處理食品加工后處理產(chǎn)品除去雜質達到必要的純度，物理變化過程除物理操作外，生成新的物質，化學變化過程，如食品風味形成精制、分離達必要的純度，物理變化過程食品生產(chǎn)過程包括化學反應過程和物理加工過程。食品工程原理研究：食品生產(chǎn)過程中除化學反應的物理過程。11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℃12再如：大豆萃取法制油的工藝流程大豆→預處理（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→成品（產(chǎn)品）13

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、設備結構是食品工程原理研究的范疇。1、單元操作14均為物理操作，只改變物料的狀態(tài)或物理性質，不改變其化學性質。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行加熱。單元操作的特點15按操作的理論基礎劃分：以動量傳遞理論為基礎——流體輸送、攪拌、沉降、過濾，離心分離以熱量傳遞理論為基礎——加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝以質量傳遞理論為基礎——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”。16舉例名稱原理設備傳遞原理流體輸送依據(jù)外力的作用將流體從一個設備輸送到另一個設備泵風機動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現(xiàn)氣體混合物的分離操作吸收塔（填料）質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）質量傳遞17動量傳遞（momentumtransfer）:流體流動時，其內(nèi)部伴隨著動量傳遞，故流體流動過程也稱為動量傳遞過程。凡遵循流體流動基本規(guī)律的單元操作均可用動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。質量傳遞（masstransfer）:兩相間的傳遞過程稱為質量傳遞。凡遵循傳質基本理論規(guī)律的單元操作均可用質量傳遞理論研究。2、三傳理論18推動力質量傳遞的推動力：濃度差（對氣體而言是分壓差）熱量傳遞的推動力：溫度差動量傳遞的推動力：壓強差19

單元操作和三傳理論都是食品工程技術的理論和實踐基礎。三傳理論是單元操作的理論基礎；單元操作是三傳理論在生產(chǎn)中的具體應用。有些單元操作都會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系20茶飲料生產(chǎn)工藝流程

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（二）食品工程原理的基本概念物料衡算能量衡算物系的平衡關系傳遞速率經(jīng)濟核算221、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，必須進行物料衡算。質量守恒定律：

在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和。

對于物料衡算來說，則是進入與離開某一加工過程的物料質量之差等于該過程中積累的物料質量。23物料衡算是質量守恒定律的一種表達形式，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=ΣG024物料衡算的步驟：

1）畫出過程框圖，用進入箭頭表示輸入的物料，用引出箭頭表示輸出的物料。在每個箭頭上標出物料的名稱，物料量，成分含量，溫度，密度等。所有數(shù)據(jù)都標在圖上。2）選擇計算基準。多數(shù)情況下，圖中給出一種物料的量，可以以它作為計算基準。否則，可指定一種物料量為100kg作基準。3）作物料衡算。衡算可以是對總量的，也可對某種成分的。25例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原料乳的流量為計算基準對整個體系（如圖虛線框所示）進行物料衡算。脫脂乳c

kg/h

脂肪0.45%離心機原料乳35000/6kg/h脂肪4%奶油wkg/h

脂肪45%解：設脫脂乳的流量為c（kg/h），奶油的流量為w（kg/h）。26對脂肪進行物料衡算：進入系統(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對脂肪的物料衡算：總物料衡算：5833wc=+5833×4%＝w×45%＋c

×0.45%當堂練習采用蒸發(fā)器濃縮溶液，每小時有5t12%（質量分數(shù)）的溶液進入蒸發(fā)器，濃縮到50%后排出。試求每小時蒸發(fā)的水量及濃縮后溶液的量。282、能量衡算（energybalance）

能量以各種形式存在，如機械能、熱能、電磁能、化學能、原子能等。本課程所用到的能量主要有機械能和熱能。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。動能和勢能的總和能量守恒定律:能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變。29

能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律，對熱量衡算可以寫成：ΣQΙ=ΣQ0+ΣQL式中，ΣQΙ—隨物料進入系統(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。30

熱量計算公式

Q=m△H式中，m—物料的質量，kg；H—物料的焓，kJ/kg。焓是一個相對量與基準溫度有關，一般以0℃為基準，焓為零。Q=mcp△t式中，m—物料的質量，kg；t—溫度，℃(K)；cp—等壓比熱容，kJ／(kg·℃)31例2高壓滅菌鍋中裝有1000罐青豆罐頭。滅菌時罐頭被加熱到100℃，離開滅菌鍋前要求被冷卻到40℃

。已知冷卻水進口溫度為15℃

，出口溫度為35℃

，試計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。假設將滅菌鍋鍋壁降到40℃需要1.6×104kJ，且忽略熱量損失。進入系統(tǒng)的熱量：金屬罐的熱量=罐的質量×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進口處冷卻水的能量=w×4.186×（15-40）=-104.6wkJ解：設需要冷卻水的質量為w，以罐頭的最終溫度40℃作溫度基準32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=1527kg333、物系的平衡關系(relationshipofsystembalance)平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。

以食鹽的溶解和結晶為例：食鹽濃度>飽和濃度：結晶食鹽濃度<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。

平衡關系可用來判斷過程能否進行，以及進行的方向和能達到的限度。344、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，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力（drivingforce）。35顆粒大小和攪拌對溶解速率有影響。

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，能使溶液質點對流。其結果能減小溶解過程的阻力。

傳遞速率與推動力成正比，與阻力成反比，即

過程的傳遞速率是決定設備的重要因素，傳遞速率增大時，設備尺寸可以變小。365、經(jīng)濟核算(economicevaluations)本課程中，各單元操作的計算、設備的選型等工作都將圍繞上述五個方面進行，并以最優(yōu)經(jīng)濟效益作為最終的設計方案。

在設計具有一定生產(chǎn)能力的設備時，選用不同的材料，不同的設備型式及操作條件，可以提出多種不同的設計方案,但最終應從技術經(jīng)濟的觀點出發(fā)進行比較。生產(chǎn)費用設備費：設備的造價、操作的難易、耐用年限操作費：人力、水電和燃料的消耗37四、單位與單位換算

基本單位：選擇幾個獨立的物理量，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。

導出單位：根據(jù)基本物理方程由基本單位導出，并給予專有名稱的單位。38單位制基本單位導出單位物理單位制（CGS制）長度（cm）、質量（g）時間（s）力（dyn）[F]=[ma]=g·cm/s2=dyn絕對單位制（MKS制）長度（m）、質量（kg）時間（s）力（N）[F]=[ma]=kg·m/s2=N工程單位制長度（m）、力（kgf）時間（s）質量[m]=[F]/[a]=kgf·s2/m國際單位制（SI制）長度（m）、質量（kg）時間（s）、溫度（K）物質的量（mol）力（N）[F]=[ma]=kg·m/s2=