食品工程原理七传质原理及应用PPT课件
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食品工程原理实验 ppt课件
➢叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。
泵压头(扬程H)的测定
如右图所示，在泵的进出 口处分别安装真空表和压力 表，在真空表与压力表之间 列柏努得方程式，即
压强表 真空计
离心泵
储槽
H h p m p v u 2 2 u 1 2 0 g 2 g
H f
（2-1）
式中：pM —压力表读出压力（表压），N/m2； pV—真空表读出的真空度，N/m2；
图上绘有三种曲线
Ｈ－Q曲线 Ｎ－Q曲线 η－Q曲线
4B20
26
n=2900r/min
η
80
24
70
22
H
60
20
50
18
8 40
16
N
6 30
14
4 20
12
2 10
10
00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 Ｑ,l/s
0 20 40 60 80 100 120 m3/s
离心泵的特性曲线
三、实验装置
1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式干燥器；6－气流均布器； 7－称重传感器； 8－湿毛毡； 9－玻璃视镜门； 10，11，12－蝶阀 图1 实验装置流程示意图
四、实验步骤
➢ 1.放置托盘，开启总电源，开启风机电源； ➢ 2.打开仪表电源，旋转加热按钮至适当加热电压。在U型
湿漏斗中加入一定水量，并关注湿球温度，干燥室温度 （干球温度）要求达到恒定温度（例如70℃）； ➢ 3.将恒重过的毛毡加入一定量的水并使其润湿均匀，注意 水量不能过多或过少；
➢ 4.当干燥室温度恒定在70℃时, 将湿毛毡十分小心地放置 于称重传感器上；
➢ 5.立刻记录时间和脱水量，每分钟记录一次重量数据；每 两分钟记录一次干球温度和湿球温度；
泵压头(扬程H)的测定
如右图所示，在泵的进出 口处分别安装真空表和压力 表，在真空表与压力表之间 列柏努得方程式，即
压强表 真空计
离心泵
储槽
H h p m p v u 2 2 u 1 2 0 g 2 g
H f
（2-1）
式中：pM —压力表读出压力（表压），N/m2； pV—真空表读出的真空度，N/m2；
图上绘有三种曲线
Ｈ－Q曲线 Ｎ－Q曲线 η－Q曲线
4B20
26
n=2900r/min
η
80
24
70
22
H
60
20
50
18
8 40
16
N
6 30
14
4 20
12
2 10
10
00
0 4 8 12 16 20 24 28 32 Ｑ,l/s
0 20 40 60 80 100 120 m3/s
离心泵的特性曲线
三、实验装置
1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式干燥器；6－气流均布器； 7－称重传感器； 8－湿毛毡； 9－玻璃视镜门； 10，11，12－蝶阀 图1 实验装置流程示意图
四、实验步骤
➢ 1.放置托盘，开启总电源，开启风机电源； ➢ 2.打开仪表电源，旋转加热按钮至适当加热电压。在U型
湿漏斗中加入一定水量，并关注湿球温度，干燥室温度 （干球温度）要求达到恒定温度（例如70℃）； ➢ 3.将恒重过的毛毡加入一定量的水并使其润湿均匀，注意 水量不能过多或过少；
➢ 4.当干燥室温度恒定在70℃时, 将湿毛毡十分小心地放置 于称重传感器上；
➢ 5.立刻记录时间和脱水量，每分钟记录一次重量数据；每 两分钟记录一次干球温度和湿球温度；
食品工程原理第七章 传质原理PPT课件
第七章 传质原理
第一节 传质基础
一、食品工业中的传质过程
1．气体吸收和脱吸 饮料冲气（CO2）、通气发酵、挥发性香精回收、油脂氢 化、糖汁饱充、天然油料脱臭等。 2．空气调节 空气的增湿与减湿。 3．吸附 动、植物油脱色、自来水净化等。
整体概况
概况一
点击此处输入 相关文本内容
01
概况二
点击此处输入 相关文本内容
换算的要点：取一定量的混合物作为基准，然后根据组成 定义再作换算。
三、相平衡及其计算
两相接触时，组分在两相间传递，最后达到平衡，此时两 相中各组分的组成不再发生变化。平衡时组分在两相中的 组成关系称为组分在两相间的平衡关系。表示两相间平衡 关系的曲线称为平衡线。 在相图上，传递的推动力为体系实际状态与平衡状态间的 差距，可以用表示两相组成的状态点与平衡线的水平距离 表示，也可以用此点与平衡线的垂直距离表示。
描述分子扩散通量的方程——Fick第一定律：
jA DABddrzA
JA
DAB
dcA dz
DAB=DBA
jB DBAddrzB
JB
DB
dcB A dz
Fick第一定律只适用于由于分子无规则热运动而引起的
扩散。若在扩散的同时伴有混合物的主体流动，则实际
传递通量除分子扩散通量外，还应考虑由于主体流动而
形成的通量。
02
概况三
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03
4．结晶 蔗糖、葡萄糖、蜂蜜中糖分、冰淇淋中乳糖等。 5．固——液萃取 从油料种子中提取油脂、从甘蔗（甜菜）中提糖等。 6．干燥 果蔬干制、奶粉制造、面包和饼干的焙烤、淀粉制造、以 及酒糟、酵母、麦芽、砂糖的干燥等。 7．蒸馏 在酿酒工业中是应用最早的单元操作。
第一节 传质基础
一、食品工业中的传质过程
1．气体吸收和脱吸 饮料冲气（CO2）、通气发酵、挥发性香精回收、油脂氢 化、糖汁饱充、天然油料脱臭等。 2．空气调节 空气的增湿与减湿。 3．吸附 动、植物油脱色、自来水净化等。
整体概况
概况一
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01
概况二
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换算的要点：取一定量的混合物作为基准，然后根据组成 定义再作换算。
三、相平衡及其计算
两相接触时，组分在两相间传递，最后达到平衡，此时两 相中各组分的组成不再发生变化。平衡时组分在两相中的 组成关系称为组分在两相间的平衡关系。表示两相间平衡 关系的曲线称为平衡线。 在相图上，传递的推动力为体系实际状态与平衡状态间的 差距，可以用表示两相组成的状态点与平衡线的水平距离 表示，也可以用此点与平衡线的垂直距离表示。
描述分子扩散通量的方程——Fick第一定律：
jA DABddrzA
JA
DAB
dcA dz
DAB=DBA
jB DBAddrzB
JB
DB
dcB A dz
Fick第一定律只适用于由于分子无规则热运动而引起的
扩散。若在扩散的同时伴有混合物的主体流动，则实际
传递通量除分子扩散通量外，还应考虑由于主体流动而
形成的通量。
02
概况三
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03
4．结晶 蔗糖、葡萄糖、蜂蜜中糖分、冰淇淋中乳糖等。 5．固——液萃取 从油料种子中提取油脂、从甘蔗（甜菜）中提糖等。 6．干燥 果蔬干制、奶粉制造、面包和饼干的焙烤、淀粉制造、以 及酒糟、酵母、麦芽、砂糖的干燥等。 7．蒸馏 在酿酒工业中是应用最早的单元操作。
食品工程原理课件课件
。
物理污染控制
防止食品受到杂质、尘 埃、碎屑等物理污染。
03
食品工程原理
流体流动原理
1 2
3
牛顿流体定律
描述流体在剪切力作用下的流动行为，即剪切应力与剪切速 率成正比。
流体静压力
流体在静止状态下所受到的压力，与流体深度和重力加速度 有关。
伯努利方程
表示流体在流动过程中，流速、压强和位置之间的关系，是 流体动力学的基本方程。
质量传递
涉及物质浓度的变化和物质传递的过程，是化学 工程中的重要概念。
04
食品工程应用
食品加工过程控制
温度控制
温度是影响食品加工过程的关键因素 ，需要精确控制以保持食品的品质和 安全。
液态食品的流动与传热
通过控制加工过程，可以改变食品的 质地、口感、营养成分等，以满足消 费者需求。
压力控制
在某些食品加工过程中，压力控制也 是重要的，如高压杀菌和真空处理等 。
总结词
环保、安全、功能性
详细描述
随着消费者对环保和食品安全意识的提高，新型食品包装材料的应用越来越受到关注。 新型包装材料应具备环保、安全和功能性等特点，如可降解材料、无毒油墨和抗菌包装 等。这些材料可以降低环境污染和危害人体健康的风险，同时提高产品的附加值和市场
竞争力。
06
总结与展望
总结
内容回顾
食品工程的重要性
食品工程是保障食品安全和品质的重 要手段，通过科学的方法和技术手段， 提高食品生产的效率和产品质量。
食品工程的发展对于满足人们日益增 长的食品需求和提高生活水平具有重 要意义。
食品工程的历史与发展
01
食品工程的历史可以追溯到古 代的食品加工技术，如制糖、 酿酒等。
物理污染控制
防止食品受到杂质、尘 埃、碎屑等物理污染。
03
食品工程原理
流体流动原理
1 2
3
牛顿流体定律
描述流体在剪切力作用下的流动行为，即剪切应力与剪切速 率成正比。
流体静压力
流体在静止状态下所受到的压力，与流体深度和重力加速度 有关。
伯努利方程
表示流体在流动过程中，流速、压强和位置之间的关系，是 流体动力学的基本方程。
质量传递
涉及物质浓度的变化和物质传递的过程，是化学 工程中的重要概念。
04
食品工程应用
食品加工过程控制
温度控制
温度是影响食品加工过程的关键因素 ，需要精确控制以保持食品的品质和 安全。
液态食品的流动与传热
通过控制加工过程，可以改变食品的 质地、口感、营养成分等，以满足消 费者需求。
压力控制
在某些食品加工过程中，压力控制也 是重要的，如高压杀菌和真空处理等 。
总结词
环保、安全、功能性
详细描述
随着消费者对环保和食品安全意识的提高，新型食品包装材料的应用越来越受到关注。 新型包装材料应具备环保、安全和功能性等特点，如可降解材料、无毒油墨和抗菌包装 等。这些材料可以降低环境污染和危害人体健康的风险，同时提高产品的附加值和市场
竞争力。
06
总结与展望
总结
内容回顾
食品工程的重要性
食品工程是保障食品安全和品质的重 要手段，通过科学的方法和技术手段， 提高食品生产的效率和产品质量。
食品工程的发展对于满足人们日益增 长的食品需求和提高生活水平具有重 要意义。
食品工程的历史与发展
01
食品工程的历史可以追溯到古 代的食品加工技术，如制糖、 酿酒等。
食品工程原理第七章 传质原理
对于两组分系统，有：
j=jA+jB
3．以主体流动速度表示的传质通量
主体流动速度与浓度的乘积称为以主体流动速度表示的 传质通量： 质量通量：rAu=rA(rAuA+rBuB)/r=wA(nA+nB)
rBu=wB(nA+nB)
摩尔通量：cAum=cA(cAuA+cBuB)/c=xA(NA+NB) cBum=xB(NA+NB)
第七章 传质原理
第一节 传质基础
一、食品工业中的传质过程
1．气体吸收和脱吸 饮料冲气（CO2）、通气发酵、挥发性香精回收、油脂氢 化、糖汁饱充、天然油料脱臭等。 2．空气调节 空气的增湿与减湿。
3．吸附
动、植物油脱色、自来水净化等。
4．结晶 蔗糖、葡萄糖、蜂蜜中糖分、冰淇淋中乳糖等。 5．固——液萃取 从油料种子中提取油脂、从甘蔗（甜菜）中提糖等。
rB=cBMB=0.05×28=1.4kg/m3 r=rA+rB=0.88+1.4=2.28kg/m3
c=cA+cB=0.02+0.05=0.07kmol/m3 u=(rAuA+rBuB)/r
=(0.88×0.002+1.4×0.003)/2.28
=2.614×10-3m/s
um=(cAuA+cBuB)/c
6．干燥
果蔬干制、奶粉制造、面包和饼干的焙烤、淀粉制造、以 及酒糟、酵母、麦芽、砂糖的干燥等。
7．蒸馏
在酿酒工业中是应用最早的单元操作。
二、混合物组成的表示方法
1. 质量浓度——单位体积混合物中某组分的质量。
rA=mA/V
2. 物质的量浓度——单位体积混合物中某组分的物质的量。 cA=nA/V 质量浓度与物质的量浓度间的关系： cA=rA/MA 3. 质量分数——某组分的质量mA与混合物总质量m之比。 wA=mA/m 归一方程： SwAi=1
食品工程原理(全套课件366P)
大气压强，符号pa，简称大气压。 （1）绝对压强 以绝对零压计算的压强(p)
（2）相对压强 :以当地大气压强为基准用测压仪表测出的压强，
分为表压强pg 和真空度pvm。
其中： pg = p － pa
pvm = pa － p
注意：pg 、p、pa、pvm 的范围，而且pvm = －pg
p
pg
pvm
2、液位的测量与控制 3、液封高度的计算
止流体内部，任一点处流体静压强在
各个方向上都相等。
2、压强的单位
SI单位N/m2，称帕斯卡，符号Pa。 1atm=1．033kgf/cm2=760mmHg
=10.33mH2O=1．0133×105Pa=1．0133bar
1at=1kgf/cm2=735．6mmHg=10mH2O=9．81×104Pa=0．981bar 3、压强的表示方法
食品加工科学化进展的一个重 要方面是在食品加工领域引入和应用 了化工单元操作过程，它促使食品工 业朝着大规模、连续化、自动化的工 业生产方向发展。
一、食品工程与单元操作
将食品加工与化工单元操作 过程科学而巧妙地结合起来，形成了 食品科学与工程学科，食品工程的基 础之一就是单元操作——食品加工过 程中普遍采用的、操作原理相同、设 备相近、具有相同作用的一些物理性 典型操作过程。
流体-----液体和气体的通称。 流体特性：流动性、可压缩性、粘性等。 食品加工过程所处理的原辅料、半成品、产品，很大一部分
以流体状态存在，操作过程往往是在流动条件下进行。因此 流体的输送、流动的状态、流量的控制、过程进行的程度、 操作效率等都与流体的流动有关，本章讨论流体流动的基本 原理，重点流体在管内流动时m的规律及其应用。 讨论前提：流体为连续介质。V
（2）相对压强 :以当地大气压强为基准用测压仪表测出的压强，
分为表压强pg 和真空度pvm。
其中： pg = p － pa
pvm = pa － p
注意：pg 、p、pa、pvm 的范围，而且pvm = －pg
p
pg
pvm
2、液位的测量与控制 3、液封高度的计算
止流体内部，任一点处流体静压强在
各个方向上都相等。
2、压强的单位
SI单位N/m2，称帕斯卡，符号Pa。 1atm=1．033kgf/cm2=760mmHg
=10.33mH2O=1．0133×105Pa=1．0133bar
1at=1kgf/cm2=735．6mmHg=10mH2O=9．81×104Pa=0．981bar 3、压强的表示方法
食品加工科学化进展的一个重 要方面是在食品加工领域引入和应用 了化工单元操作过程，它促使食品工 业朝着大规模、连续化、自动化的工 业生产方向发展。
一、食品工程与单元操作
将食品加工与化工单元操作 过程科学而巧妙地结合起来，形成了 食品科学与工程学科，食品工程的基 础之一就是单元操作——食品加工过 程中普遍采用的、操作原理相同、设 备相近、具有相同作用的一些物理性 典型操作过程。
流体-----液体和气体的通称。 流体特性：流动性、可压缩性、粘性等。 食品加工过程所处理的原辅料、半成品、产品，很大一部分
以流体状态存在，操作过程往往是在流动条件下进行。因此 流体的输送、流动的状态、流量的控制、过程进行的程度、 操作效率等都与流体的流动有关，本章讨论流体流动的基本 原理，重点流体在管内流动时m的规律及其应用。 讨论前提：流体为连续介质。V
《食品技术原理》课件
食品质量：食品技 术原理可以提高食 品的质量和口感
食品创新：食品技 术原理可以推动食 品的创新和发展
食品加工：食品技 术原理可以提高食 品加工的效率和效 益
食品加工技术
食品加工技术的分类
热加工技术：如蒸煮、烘烤、油炸等
生物加工技术：如酶解、发酵、生物转化等
冷加工技术：如冷冻、冷藏、真空包装等 化学加工技术：如腌制、发酵、提取等
食品保藏技术的原理
食品腐败 变质的原 因：微生 物、酶、 氧化等
食品保藏 技术的分 类：低温 保藏、高 温保藏、 干燥保藏、 真空保藏 等
低温保藏的 原理：降低 微生物活性， 抑制酶的活 性，减缓氧 化反应
高温保藏 的原理： 杀死微生 物，破坏 酶的活性， 减缓氧化 反应
干燥保藏的 原理：降低 水分含量， 抑制微生物 生长，减缓 酶的活性
食品保藏技术
食品保藏技术的分类
低温保藏：通过降低温度 来抑制微生物生长和酶活 性
高温保藏：通过高温处理 来杀死微生物和酶
干燥保藏：通过降低水分 含量来抑制微生物生长和 酶活性
化学保藏：通过添加化学 物质来抑制微生物生长和 酶活性
气调保藏：通过控制气体 成分来抑制微生物生长和 酶活性
辐照保藏：通过辐射处理 来杀死微生物和酶
智能化：利用人工智能、大数据等 技术，实现食品生产、加工、配送 等环节的智能化
个性化：根据消费者需求，提供定 化、个性化的食品产品和服务
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
绿色化：注重环保、可持续发展， 采用绿色、有机、无污染的食品原 料和生产方式
健康化：关注食品的营养、健康和 安全，研发低糖、低脂、低盐、高 纤维等健康食品
食品添加剂的作用原理
食品工程原理课件第七章
干燥
例7-3 已知图7-2中A代表一定状态的湿空气，试查取 湿度H、焓值I、水汽分压p、露点ｔd 、湿球温度tw值。 解 ①湿度H，由A点沿等湿线向下与水平辅助轴的交点H， 即可读出Ａ点的湿度值。
②焓值I，通过A点作等焓线的平行线，与纵轴交于Ｉ 点，即可读得A点的焓值。
③水汽分压p，由பைடு நூலகம்点沿等湿度线向下交水蒸汽分压线 于Ｃ，在图右端纵轴上读出水汽分压值。
干燥
现将图中各种曲线分述如下: ①等湿线(即等H线)。等湿线是一组与纵轴平行的直线， 在同一根等H线上不同的点都具有相同的温度值，其值在
辅助水平轴上读出。图7-1中Ｈ的读数范围为0～0.2kg/kg绝
干气。 ②等焓线(即等I线)。等焓线是一组与斜轴平行的直线。
在同一条等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但
干燥
例7-4 某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg
绝干气，试求：
（1）相对湿度、水汽分压及焓；
（2）若将上述空气在常压下加热到50℃，再求上述各性质
参数。
解 (1)相对湿度
由附录查得30℃时水的饱和蒸汽压ps＝4.2474kPa。用式7-5 求相对湿度，即
H 0.622 ps
p ps
干燥
7.1 干燥基本原理 7.2 干燥过程的计算 7.3 干燥设备
干燥
7.1 干燥基本原理
干燥是利用热能使湿物料中水分等湿分被汽化去除， 从而获得固体产品的操作。
7.1.1 干燥的目的和方法
1．干燥的目的 从物料中除去湿分的操作（湿分：水分或其他溶剂）， 延长货架期，便于储运及工艺需要。
干燥
2．干燥方法 （1）按照热能供给湿物料的方式，干燥法可分为： ①传导干燥。热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 物料中的湿分被汽化带走，或用真空泵排走。例如纸制品 可以铺在热滚筒上进行干燥。 ②对流干燥。使干燥介质直接与湿物料接触，热能以 对流方式加入物料，产生的蒸汽被干燥介质带走。
传质原理及应用 ppt课件
16
固定截面上包括运动的分子对称面，则有：JA=-JB N总体流动通量，由两部分组成
N CA N CB N CC
总体流动中携 带的组分A
总体流动中携 带的组分B
PPT课件
17
在截面F与两相界面间做物料衡算
对组分A：
JA
CA C
N
NA
对组分B：
CB C
N
JB
1’
1
pA1
JA N JB
力相当的de厚的层流膜(虚拟膜、当量膜、有效膜) 内，
对流传质的作用就折合成了相当于物质通过de距离的分子
扩散过程，这种简化处理的P理PT课件论称为膜模型。
28
（2）对流传质速率方程
对于气相
NA
DG
RTdG
P pBm
pA1 pA2
令： kG
DG
RTdG
P pBm
对于液相
NA
PPT课件
7
一、分子扩散
1、分子扩散概述与费克定律
PPT课件
8
PPT课件
9
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在 浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较 高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。
分子运动论：随机运动,道路曲折,碰撞频繁 扩散速 率很慢
(1)费克定律 a.扩散通量：
kL 2
DL
渗透模型参数，是气液相每次接触的时间
PPT课件
33
溶质渗透理论比膜模型理论更符合实际，指明 缩短τ可提高液膜传质系数。故，增加液相的湍动程 度、增加液相的表面积均为强化传质的途径。
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分子扩散：因浓度差引起的仅靠分子无规则热 运动而产生的宏观统计结果的传质现象。
A＋B
cA1
cB1
JB
A＋B JA cA2
cB2
Fick law
JA
DAB
dc A dz
JB
DBA
dcB dz
7－2－1
传质速率与浓度梯度的大小成正比。
q dt w / m2 dx
du N / m2 dy
7－2－3
⑵、单向扩散 主体流动（总体流动），单向扩散描述
JA JB
NA
NA
Nm 1
JB 2
主体流动与扩散流的区别：扩散流是微观运动
的宏观表现，传递的是组分A或B；主体流动
是宏观运动，携 A、B流向界面2。
空气+ 酸
酸酸
Nm NA NB
NA JA xANA NB
碱液
NA
D
dcA dz
kg / ( ㎡·s)
n=S ni
Ni =ci ui kmol / ( ㎡·s)
b.以扩散速度表示： N = S N i
j = S ji
j i = i (u i － u) kg / ( ㎡·s)
J = S Ji
J i = c i (u i －u ) kmol / (㎡·s)
§2 传 质 原 理
一、质量传递的方式 相间质量传递三步骤 1、分子传质（分子扩散）
P / PBM (C/CBM)的作用如顺水推舟。证明主体流 动将加强分子扩散，使其通量加大，故将其称
“漂流因子”或移动因子。当 A 组分浓度很
小时，P / PBM ≈1，则单向扩散近于等分子扩散。 P
理想态的精馏、离子交换
PB2
属于等分子双向扩散；结 PB1
晶、吸收、吸附、浸取属 PA1
于单向扩散。
物质从一相向另一相转移的过程 ——质量传递
食品工程中重要的传质过程：
吸收、吸附、 离子交换、膜 分离
食品的干燥
传质过程
浸提、萃取、 超临界流体萃取
蒸馏、精馏
相际间传质
建立模型
传质推动力
浓度差 (温度,压力,电场)
相际传质过程的极限是相际平衡。
以扩散为基础，与换热器中对流间壁式传热有 很多相似之处，但比传热过程更加复杂。
NA NB NA JA xANA NB
A
B
pA1>
JA
pA2
pB1<
JB
pB2
NA
JA
D
dcA dz
D RT
dpA dz
p = p A+ p B
pA1A2
距离
N A
z2 dz D
z1
dc c A 2
c A1
A
NA
D
Z
cA1
cA2
D
N A RT Z pA1 pA2
重点描述传质过程中的速率及主要的影响因素。
膜分离、离子交换、超临界流体萃取。
§1 传 质 学 基 础
扩散作用（现象）： 一、混合物组成的表示法
1、质量浓度与摩尔浓度
A
mA V
CA
nA V
2、质量分数与摩尔分数
CA
A
MA
wA
mA m
xA
nA n
yA
nA n
3、质量比与摩尔比 惰性组分——指传质过程中不在相际传递的物质。 即在传质过程中质量不发生变化的物质。
u B－ u
(u B－ um)
uB
扩散速度
混合物面
静止平面
主体流动速度
绝对速度
绝对速度 ＝ 主体流动速度 ＋ 扩散速度 uA ＝ um ＋ (uA － um)
2、传质通量 ——— 传质速率
单位时间内，通过垂直于传质方向上单位面
积物质的量。用传质速度与浓度的乘积表示。
a.以绝对速度表示：n i = i u i
xA N A
D
dcA dz
cA c
NA
NA
Dc c cA
dc A dz
为便于比 较与单分 子扩散的 差别，需 替换p或c
NA
Dc
Z
ln
c cA2 c cA1
NA
Dp
RTz
ln
p p
pA2 p A1
pB1 pA1 p pB2 pA2
pB2 pB1 pA1 pA2
N A
概 述：
食品工程原理以单元操作为单位划分又综 合形成完整的系统；概括为“三传”过程。
非均相(质点流体力学)、均相 (物质传递) 对均相物系，要定向进行分离，一般是采
用平衡分离。但需利用另外一相，依组分物质 在两相中的性质 (溶解度、挥发度等)产生的差 异，将其中的某物转向另一相而实现分离。
另一分离称速率分离，气体扩散、电泳等
组分的实际传质通量＝分子扩散通量＋主体流动通量
2、涡流扩散： 依靠流体湍动和漩涡而引起的 质点物质的扩散。
du
dy
q
H
dt
dx
J Ae
De
dcA dz
3、对流传质： 指两相界面间因流体流动引起 的物质传递过程。
N A k cA kmol/(m2 s)
二、分子传质（扩散） 1、气体中的稳态分子扩散（双向、单向） ⑴、 等分子双向扩散：二元气体混合物在总压 和温度不变时，两组分的扩散通量相等。
cT cA cB 常数
dcA dcB dz dz
JA JB
JA
DAB
dcA dz
DBA
dcB dz
DAB DBA
cA
nA V
pA RT
JA
D RT
dp A dz
JA
cA uA
um
D
dcA dz
cAu A
D
dc A dz
cAum
um
cAuA cBuB c
NA
NB c
N A J A xA N A NB 7－2－2
Dp pA1 pA2
RTz pB2 pB1
ln
pB2 pB1
N A
Dp pA1 pA2
RT z pBM
( pBM
pB2 ln
pB1 ) pB2
pB1
NA
D Z
c cBM
cA1 cA2
cBM
cB2 cB1 ln cB2
N
A
D
Z
cA1
cA2
cB1
NA
D
RT
Z
pA1 pA2
7－2－3
Z
PA2
2、液态中的稳态分子扩散
NA
J
A
cA c
N A
NB
NA
D dcA dz
2013.06
第七章 传质原理及应用
本章教学目的与要求 学习传质的基本概念，分子扩散与涡流 扩散、扩散系数的影响因素；掌握稳定分子 扩散的基本计算及应用、吸收与解吸的基本 原理；掌握蒸馏与精馏的概念，填料塔和板 式塔的流体力学特性及各自的特点；掌握两 组分连续精馏的基本原理，理解理论塔板数 的确定方法及塔效率的概念。
WA
mA m mA
X
A
n
nA nA
YA
n
nA nA
4、气体总压与组分的分压
yA
pA p
YA
yA 1 yA
二、相平衡及计算
NH230在℃空氨在气空相气与与水水相两相中间的的平平衡衡关关系系
0.7
0.5
101.3KPa
三、传质速度与传质通量
1、传质速度
uA
u A－ u (u A－ um) u m (u)
A＋B
cA1
cB1
JB
A＋B JA cA2
cB2
Fick law
JA
DAB
dc A dz
JB
DBA
dcB dz
7－2－1
传质速率与浓度梯度的大小成正比。
q dt w / m2 dx
du N / m2 dy
7－2－3
⑵、单向扩散 主体流动（总体流动），单向扩散描述
JA JB
NA
NA
Nm 1
JB 2
主体流动与扩散流的区别：扩散流是微观运动
的宏观表现，传递的是组分A或B；主体流动
是宏观运动，携 A、B流向界面2。
空气+ 酸
酸酸
Nm NA NB
NA JA xANA NB
碱液
NA
D
dcA dz
kg / ( ㎡·s)
n=S ni
Ni =ci ui kmol / ( ㎡·s)
b.以扩散速度表示： N = S N i
j = S ji
j i = i (u i － u) kg / ( ㎡·s)
J = S Ji
J i = c i (u i －u ) kmol / (㎡·s)
§2 传 质 原 理
一、质量传递的方式 相间质量传递三步骤 1、分子传质（分子扩散）
P / PBM (C/CBM)的作用如顺水推舟。证明主体流 动将加强分子扩散，使其通量加大，故将其称
“漂流因子”或移动因子。当 A 组分浓度很
小时，P / PBM ≈1，则单向扩散近于等分子扩散。 P
理想态的精馏、离子交换
PB2
属于等分子双向扩散；结 PB1
晶、吸收、吸附、浸取属 PA1
于单向扩散。
物质从一相向另一相转移的过程 ——质量传递
食品工程中重要的传质过程：
吸收、吸附、 离子交换、膜 分离
食品的干燥
传质过程
浸提、萃取、 超临界流体萃取
蒸馏、精馏
相际间传质
建立模型
传质推动力
浓度差 (温度,压力,电场)
相际传质过程的极限是相际平衡。
以扩散为基础，与换热器中对流间壁式传热有 很多相似之处，但比传热过程更加复杂。
NA NB NA JA xANA NB
A
B
pA1>
JA
pA2
pB1<
JB
pB2
NA
JA
D
dcA dz
D RT
dpA dz
p = p A+ p B
pA1A2
距离
N A
z2 dz D
z1
dc c A 2
c A1
A
NA
D
Z
cA1
cA2
D
N A RT Z pA1 pA2
重点描述传质过程中的速率及主要的影响因素。
膜分离、离子交换、超临界流体萃取。
§1 传 质 学 基 础
扩散作用（现象）： 一、混合物组成的表示法
1、质量浓度与摩尔浓度
A
mA V
CA
nA V
2、质量分数与摩尔分数
CA
A
MA
wA
mA m
xA
nA n
yA
nA n
3、质量比与摩尔比 惰性组分——指传质过程中不在相际传递的物质。 即在传质过程中质量不发生变化的物质。
u B－ u
(u B－ um)
uB
扩散速度
混合物面
静止平面
主体流动速度
绝对速度
绝对速度 ＝ 主体流动速度 ＋ 扩散速度 uA ＝ um ＋ (uA － um)
2、传质通量 ——— 传质速率
单位时间内，通过垂直于传质方向上单位面
积物质的量。用传质速度与浓度的乘积表示。
a.以绝对速度表示：n i = i u i
xA N A
D
dcA dz
cA c
NA
NA
Dc c cA
dc A dz
为便于比 较与单分 子扩散的 差别，需 替换p或c
NA
Dc
Z
ln
c cA2 c cA1
NA
Dp
RTz
ln
p p
pA2 p A1
pB1 pA1 p pB2 pA2
pB2 pB1 pA1 pA2
N A
概 述：
食品工程原理以单元操作为单位划分又综 合形成完整的系统；概括为“三传”过程。
非均相(质点流体力学)、均相 (物质传递) 对均相物系，要定向进行分离，一般是采
用平衡分离。但需利用另外一相，依组分物质 在两相中的性质 (溶解度、挥发度等)产生的差 异，将其中的某物转向另一相而实现分离。
另一分离称速率分离，气体扩散、电泳等
组分的实际传质通量＝分子扩散通量＋主体流动通量
2、涡流扩散： 依靠流体湍动和漩涡而引起的 质点物质的扩散。
du
dy
q
H
dt
dx
J Ae
De
dcA dz
3、对流传质： 指两相界面间因流体流动引起 的物质传递过程。
N A k cA kmol/(m2 s)
二、分子传质（扩散） 1、气体中的稳态分子扩散（双向、单向） ⑴、 等分子双向扩散：二元气体混合物在总压 和温度不变时，两组分的扩散通量相等。
cT cA cB 常数
dcA dcB dz dz
JA JB
JA
DAB
dcA dz
DBA
dcB dz
DAB DBA
cA
nA V
pA RT
JA
D RT
dp A dz
JA
cA uA
um
D
dcA dz
cAu A
D
dc A dz
cAum
um
cAuA cBuB c
NA
NB c
N A J A xA N A NB 7－2－2
Dp pA1 pA2
RTz pB2 pB1
ln
pB2 pB1
N A
Dp pA1 pA2
RT z pBM
( pBM
pB2 ln
pB1 ) pB2
pB1
NA
D Z
c cBM
cA1 cA2
cBM
cB2 cB1 ln cB2
N
A
D
Z
cA1
cA2
cB1
NA
D
RT
Z
pA1 pA2
7－2－3
Z
PA2
2、液态中的稳态分子扩散
NA
J
A
cA c
N A
NB
NA
D dcA dz
2013.06
第七章 传质原理及应用
本章教学目的与要求 学习传质的基本概念，分子扩散与涡流 扩散、扩散系数的影响因素；掌握稳定分子 扩散的基本计算及应用、吸收与解吸的基本 原理；掌握蒸馏与精馏的概念，填料塔和板 式塔的流体力学特性及各自的特点；掌握两 组分连续精馏的基本原理，理解理论塔板数 的确定方法及塔效率的概念。
WA
mA m mA
X
A
n
nA nA
YA
n
nA nA
4、气体总压与组分的分压
yA
pA p
YA
yA 1 yA
二、相平衡及计算
NH230在℃空氨在气空相气与与水水相两相中间的的平平衡衡关关系系
0.7
0.5
101.3KPa
三、传质速度与传质通量
1、传质速度
uA
u A－ u (u A－ um) u m (u)