食品工程原理 笔记
食品工程原理(修订版)
复习题：1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。
2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？3 何为不可压缩流体和可压缩流体？4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。
5 简述静力学方程式的应用。
6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。
7 何为稳定流动和不稳定流动？8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。
9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。
10应用伯努利方程可以解决哪些问题？11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。
13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。
14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？15 Re的物理意义是什么？如何计算？16流体的流动类型有哪几种？如何判断？17简述离心泵的工作原理及主要部件。
18气缚现象和汽蚀现象有何区别？19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？21何为管路特性曲线？何为工作点？22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？25扬程和升扬高度是否相同？26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失）27比较往复泵和离心泵，各有何特点？28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？30何为均相物系？何为非均相物系？31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？32简述板框压滤机的工作过程。
33过滤有几种方式？34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？36旋风分离器的工作原理？37 沉降室（降尘室）的工作原理。
38传热的基本方式有几种？39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。
食品工程原理_冯骉_第四章混合单元操作
于10时为层流，而当装有轴向流式叶轮的搅拌槽内Re数大于
105，或装有径向流式叶轮的搅拌槽内Re数大于104时，其流动
为湍流。
（五）排液量与循环量
搅拌操作时，液体在槽内作循环运动。叶轮排出液体的体积
流量称为叶轮的排液量qvp，参与循环流动的所有液体的体积 流量称为循环量qvc。由于叶轮排出液的夹带作用，循环量可
（3）计算s2=0.01时的混合时间：由
0.01= s02e-0.0848q 得 q=22.9min
二、搅拌器的流动特征
（一）搅拌系统
1—搅拌槽 2—搅拌叶轮 3—加料管 4—电机 5—减速箱 6—温度计套管 7—挡板 8—搅拌轴
பைடு நூலகம் 搅拌的作用
（二）搅拌叶轮
轴向叶轮：
径向叶轮：
打旋现象
消除打旋的措施1——安装挡板
1. 分离尺度小于检验尺度，分离强度小于允许偏差；
2. 分离尺度大于检验尺度，分离强度充分小于允许偏差；
3. 分离强度大于允许偏差，分离尺度充分小于检验尺度。
取n个大小符合检验尺度的试样，其浓度为ci。若平 均浓度的真值wm为已知，则分离强度为：
2
1 n
n i 1
(wi
wm )2
若wm为未已知，则求n个试样浓度的算术均值 w，分离强
1—螺旋桨，无挡板；2—螺旋桨，4块宽度为0.1D的挡板；3—螺旋桨，螺距等于 2倍直径，无挡板； 4—螺旋桨，螺距等于2倍直径，4块宽度为0.1D的挡板；5— 6平叶片涡轮，无挡板；6—6平叶片涡轮，4块宽度为0.1D的挡板；7—6弯叶片涡 轮，4块宽度为0.1D的挡板；8—扇形涡轮，8叶片，45°角，4块宽度为0.1D的挡 板；9—平桨，2叶片，4块宽度为0.1D的挡板。
食品工程知识点总结
食品工程知识点总结1. 食品成分及其作用食品成分是食品的主要组成部分，包括水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等。
不同的食品成分在食品中起着不同的作用，如蛋白质是构成食品结构的主要成分，脂肪可以增加食品的口感和香味，碳水化合物是食品的主要能量来源，维生素和矿物质对身体健康起着重要的作用。
2. 食品加工技术食品加工技术是指将原料经过一系列加工工艺和操作，达到改善食品品质、保持食品新鲜、提高食品营养价值等目的的过程。
常见的食品加工技术包括蒸煮、炒炸、腌制、烘干、冷冻、真空包装等。
3. 食品安全与卫生食品安全与卫生是食品工程中至关重要的知识点。
食品安全问题直接关系到公共健康，因此食品工程师需要了解食品微生物学、食品毒理学、食品卫生学等知识，掌握食品安全检测与监测技术，合理控制食品生产加工的环境卫生与食品卫生质量。
4. 食品质量控制食品质量控制是指通过一系列的质量控制措施，保证食品在生产加工过程中达到一定的品质标准。
控制食品质量需要从原料采购、生产加工过程中的卫生控制、环境监测等方面进行严格控制。
5. 食品营养与功能食品营养与功能是指食品对身体健康和功能的影响。
食品工程师需要了解食品中的营养成分含量以及其在加工过程中的变化，开发新型的功能性食品，如富含蛋白质、纤维素等的功能性食品。
6. 食品包装与储藏食品包装与储藏是食品工程中的重要环节，合理的包装可以延长食品的保质期，提高食品的卫生安全性，降低食品的损耗。
食品工程师需要了解各种包装材料的特性和应用，掌握食品储藏的技术和方法。
7. 食品工程原理与设备食品工程原理是食品工程师需要掌握的基本理论知识，包括食品加工原理、热力学原理、传热传质原理、流体力学原理等。
在食品加工中，需要使用各种设备，食品工程师需要了解不同设备的原理和使用方法，如榨油机、杀菌设备、冷冻设备等。
8. 食品工程的新技术随着科学技术的不断发展，食品工程领域也出现了许多新技术，如高压灭菌技术、膜分离技术、特种膨化技术、生物发酵技术等。
食品工程原理6-3——卡片2
（2）解析法解析法有两种，只适用于在所涉及的浓度区间内平衡关系可用直线方程*y mx b =+表示的情形，一种是对数平均推动法，一种是脱吸因数法。
①对数平均推动法当相平衡线为直线时，因操作线也为直线，故*()y y y ∆=-对y 的关系也为线性，有：1212()y y d y dy y y ∆-∆∆=-常数=1212()y y dy d y y y -=∆∆-∆代入OG N 表达式：112212121*12122()ln y y OG y y y y y y y dy d y N y y yy y y y y ∆∆--∆∆==⋅=∆-∆∆∆-∆∆-⎰⎰令**121122*111*222()()ln ln m y y y y y y y y y y y y y ∆-∆---∆==∆-∆-12OG my y N y -=∆m y ∆为对数平均推动力，当12122y y ∆<<∆时，m y ∆可用算术平均推动力代替。
同理：12OL mx x N x -=∆**121122*111*222()()ln ln m x x x x x x x x x x x x x ∆-∆---∆==∆-∆-m y ∆和m x ∆的求法。
当平衡线为弯曲程度不大的曲线时，若近似采用对数平均推动力法计算低浓度气体吸收时的传质单元数须作如下处理：将相平衡线分段，每段以直线代替进行计算，OG N 具有加和性。
各分段的OG N 中的m 可将整个平衡线段视为直线求得，但y 1－y 2范围内的m y 不能采用将范围内的平衡线视为直线的方法求得，因这样做使得操作线和平衡线之间的距离与近似前相比发生了较大的变化。
采用分级计算时，若用计算机算，分隔间距可小一点，若用笔算，以2—5段为宜。
x x 1x 2yY y 1y 2y 1*y 2*B T Δy 2Δy 10xx 1*x 1x 2*x 2y 2y 1y B T Δx 1Δx 2逆流时用对数平均推动力法求OG N 和OLN。
食品工程原理
食品工程原理食品工程是一门涉及食品加工、保存和营养学的学科，它综合了食品科学、生物工程学和化学工程学的知识，关注如何将原材料加工成安全、营养丰富、口感良好的食品。
在食品工程中，有许多基本原理和方法是我们需要了解的。
热处理原理热处理是食品工程中至关重要的一部分。
它包括加热、制冷、干燥等过程，目的是通过控制温度和时间来杀灭食品中的微生物，延长食品的保质期。
热处理可以分为热处理、灭菌和杀菌三种方式，每种方式都有其适用的食品和操作条件。
真空包装技术真空包装技术是一种常用于食品保存的方法。
通过将食品放入真空袋中，抽出袋内空气并密封，可以延长食品的保质期。
真空包装技术的原理是减少氧气含量，降低微生物活性，避免氧化反应，从而保持食品的新鲜度和口感。
酶促反应酶是一种生物催化剂，在食品加工中起着重要作用。
酶促反应是指在适当的温度和pH条件下，酶能够促使食品分子之间发生特定的化学反应，改变食品的性质。
通过控制酶促反应的条件和酶的种类，可以实现食品的改良和加工。
水活性水活性是指食品中水分子活跃性的程度，它对食品的微生物生长、口感和保存有着重要影响。
水活性越高，微生物生长速度越快，食品越容易变质；水活性越低，食品越容易保存。
在食品工程中，控制食品的水活性是保障食品质量和安全的重要手段。
营养学原理食品工程的最终目标是为消费者提供安全、营养丰富的食品。
了解食品中不同营养成分的特点，掌握食品加工过程对营养成分的影响，是食品工程师的基本要求。
通过合理设计食品原料和加工工艺，使食品既美味可口又满足人体所需的营养需求。
总的来说，食品工程是一门综合性学科，涉及多个学科领域的知识。
只有掌握了食品工程的基本原理和方法，才能更好地保证食品的品质和安全，满足人们对健康饮食的需求。
食品工程原理1-23——卡片4
1.10.4.2稀薄气体流动的型态
流体连续的假定在高真空时已不再适用，有自己的运动规律。
气体动量的传递是依靠分子与壁面的碰撞，而没有分子间的碰撞传递的状态称为气体的分子态。
气体分子态传递的动量不是气体粘度的函数。
气体流动型态有分子流、中间流（粘性－分子流）、层流和湍流。
流动型态由诺森数（Knudsen number ）判定，或由pd 判定。
n d
K λ
=粘性流：湍流Re>2000
层流Re>1100，100,0.665
d
pd λ>>过渡中间流
1100,0.020.6653d pd λ<<<<Pa ·m 稀薄分子流
10.023d pd λ<<Pa ·m λ——分子平均自由程，2
1
2n λπξ=，n 为单位体积分子个数，ξ为分子直径。
食品工程原理第一章 流体流动
（2）当流量增至8L/s或减至2L/s时，平均流速如何 变化？ d1
d2
d3
解 (1)根据式(1-15)，则
u1
V A1
4103 ( 2.510 2 ) 2 4
8.15m / s
(2) 各截面流速比例保持不变，流量增至8L/s时，流量增 为原来的2倍，则各段流速亦增加至2倍，即
K：热力学温度（绝对温度）
2液体混合物:
液体混合时，体积往往有所改变。若混合
前后体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的
体积之和，则可由下式求出混合液体的密度ρ m。
m
1
1
n
a1
2
a2
n
an
式中 α 1、α 2、…，α
kg/m3；
——
n
液体混合物中各组分的质量分率；
ρ 1、ρ 2、…，ρ ρ
帕斯卡, Pa, N/m2 (法定单位);
标准大气压, atm;
某流体在柱高度; bar（巴）或kgf/cm2等。
换算关系： 1标准大气压(atm)=101300Pa =10330kgf/m2 =1.033kgf/cm2(bar, 巴) =10.33mH2O =760mmHg
压力可以有不同的计量基准。
m
——
液体混合物中各组分的密度，
——
液体混合物的平均密度，kg/m3
相对密度 流体在某温度下的密度与4℃纯水的密度比值
3 比体积 v
单位质量流体的体积，称为流体的比体积 ， 用符号v表示，单位为m3/kg，则
v
V m
1
亦即流体的比容是密度的 倒数。
食品工程原理5-1——卡片2
5.1对流传质的基本概念
物质传递是自然界最普遍现象之一。
食品工业生产中许多操作过程涉及物质传递。
了解传质的规律并加以运用，是本门课程的重要任务之
一。
首先对传质的一些基本概念进行了解。
（1）质量分率和摩尔分率
(()(A A A A A m A kg n A mol w x y m kg n mol ==的数）组分数），（或用（总数）总数）
传质常出现两相，各相的组成表示符号在文献中有多种多样，在本门课中难于统一，也无须统一。
要善于从物理意义理解符号的含义。
（2）质量比和摩尔比
A
A B m W m =，1A
A A w W w =-（对双组分物系）
,,11A A A A A A A B A B A
n x n y X X Y n x n y ====--请注意，很多地方也用X,Y 表示两相组成的质量比，而弃用W 。
（3）质量浓度和物质量浓度（mol 浓度）
A
A m V =，A
A n c V
=组成各种表达方法要能够孰练进行换算。
食品工程原理4-3——卡片2
4.4.1.2蒸汽压缩制冷循环所需补充能量分析
为连续取出c T 处热量Q ，并向h T 处释放，使用一种工作介质（制冷
剂如3NH ），在c T 处气化吸热取出Q ，低温气经压缩补充能量Q '，在高温
h T 处冷凝放走热量，冷凝液再经降温以准备在c T 处汽化。
理想情况下，制冷剂经历了物理学上的逆卡诺循环过程。
1→2：低温低压蒸汽压缩（绝热压缩，等熵过程）至高温高压蒸汽；2→3：高温高压蒸汽在冷凝器中等温冷凝，向冷凝介质释放热量；3→4：高温高压冷凝液绝热膨胀成低温低压液体；
4→1：低温低压液体（制冷剂）在低温处吸热汽化。
由p-V 图知：过程所需补充的功为12341所围面积。
由T-S 图：单位质量制冷剂从外界吸热114()c c q T S T S S =∆=-单位质量制冷剂向外界放热214()
h h q T S T S S =∆=-外界向单位质量制冷剂输入的功2114()()
h c n q q T T S S =-=--外加能量效率即理论制冷效率1121c h c
T q q n q q T T ε===--要使ε↑，应使h T ↓，c T ↑。
食品工程原理第6章 制冷与食品冷冻、保鲜
➢ 氨：目前使用最为广泛的一种低凝固点的中压中温制冷 剂。
– 优点：比重和粘度小，价格便宜，易于获得，导热系数 高，压缩机对其做功所需压力适中，单位制冷量大，几 乎不溶解于油，流动阻力小，泄漏时易发现，具有较理 想的制冷性质。
（三）常用载冷剂
– 用途： – 可使制冷系统集中在较小的场所，因而可以减少
制冷系统的容积和制冷剂的充灌量；
– 载冷剂的热容量大，可利用载冷剂进行蓄冷。 – 常用载冷剂有： – 水、氯化钠水溶液、氯化钙水溶液和有机载冷剂，
食品工业中使用最广泛的是氯化钠水溶液。表6-1为 常用载冷剂的冰点温度。
表6-1 常用载冷剂溶液的冰点温度
qV
q0 v0
h1 h4 v0
h1
0
h3（6-2）
式中： 为单位质量制冷剂在蒸发器中所吸收的热量， kJ/kgq0；
为单位容积制冷剂在蒸发器中所吸收的热量，
KJq/vm3； 4的焓值，kJ/kg；
h1、h2、h3 分别为点1、3、
为制冷剂在吸入压力下的比容，m3/ kJ ；
– 理论比功: w0 h2 h1（6-3）
然后，经分油器使其中所携带的润滑油分离出来，再 进入冷凝器与冷却水进行热交换后凝结成高压中温的液 态制冷剂并流入贮液器。
该高压液体通过调节站，经膨胀阀节流降压降温后， 再次进入汽液分离器。
从汽液分离器出来的低压低温液体，进入蒸发器吸热蒸 发产生冷效应，使冷冻室内的空气及物料的温度下降， 从而完成一个制冷循环。
– 点3 表示制冷剂出冷凝器时的状 态，它是在冷凝压力pk，冷凝 温度tk的饱和液体。通过压力 pk的等压力线和饱和液体线的 交点即为点3的状态。
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第五章 传 热
1
1.温度梯度
温度梯度的物理意义是指某时刻温度场在该点向温度增加方向的温度变化率，它表示该点温
度变化的剧烈程度，其值沿温度增加方向为正，沿温度降低方向为负。
2.传热速率（热流量）：单位时间通过传热面积的热量。用Φ/Q表示，单位为W (J/s)。
热通量（热流密度）：单位时间通过单位传热面积的热量q ，单位为W/m2
式中，R—热阻，K/W
3.傅立叶定律
单位时间内传导的热量与温度梯度及垂直于热流方向的截面积成正比
λ--- 导热系数，w/m·k
金属固体 > 非金属固体 > 液体 >
气体
物理意义：某物质在单位温度梯度时所通过的热流密度。
式中的负号指热流方向和温度梯度方向相反
4.通过平壁的稳态传热
---- R=b/λ 为单位面积的热阻
对于面积为A的平壁，热流量Φ为
通过多层平壁的稳态传热
在稳定导热过程中 穿过各层的热通量q必相等
5.通过圆筒壁的稳态传热
通过多层圆筒壁的稳态传热----- 注：对于圆筒壁的稳定热传导，通过各层的热传导速率Φ
都是相同的，但是热流密度却不相等。
nTnTgradTn
0lim
dt
dQ
Q
dsdtdQdS
q
热阻（阻力）
传热温度差（推动力）
传热速率＝
R
T
nT
q
RTbTTTTb
2121)(q
AbTqA/
n1ii11111Rqnnii
i
i
n
ttbtt
1
2
21
ln
2rrttLQ
第五章 传 热
2
6.对流传热系数（表面传热系数）[α]
▲影响对流传热的因素
1. 流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变。有相变时对流传热系
数比无相变化时大的多；
2. 流体的物理性质：影响较大的物性如密度ρ、比热cp、导热系数λ、粘度μ等，体
膨胀系数av；
3. 流体的运动状况：层流、过渡流或湍流；
4. 流体对流的状况：自然对流，强制对流；
5. 传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、管径、管长、管子排列方式、垂
直放置或水平放置等。
第五章 传 热
3
7.流体有相变的对流传热包括沸腾传热和冷凝传热
8.换热器
9.传热基本方程式
Φ＝KA∆Tm
在传热过程中，单位时间内通过换热器传递的热量和传热面积成正比，与冷、热流体间的温
度差成正比。[K—传热系数，w/m2·k]不要与导热系数λ混淆。∆Tm—冷，热流体的平均温
度差[就是换热的平均温度差]
单层平壁的传热系数[K]
多层平壁包括壁面上有垢层的情况，传热系数
▲单层圆管壁的传热系数
10.换热平均温差[∆Tｍ]
ch
K111
1111
cni
iih
K
cmhcmhAAAAKAAAAK111111
第五章 传 热
4
1）恒温传热时的传热温差——∆Tｍ＝∆T= Th- Tc
2）变温传热时的平均温度差
并流[最小]，逆流[最大]
[适用于并流，逆流]
[11]一些名词解释
热射线—能被物体吸收而转变成热能的辐射线称作热射线。
黑体—当α=1时，表示物体能全部吸收辐射能，该物体为绝对黑体，简称黑体
灰分—当α＜1时，且对所有波长的辐射都具有相同吸收率的物体，成为灰分。不透过辐射
能，即τ=0 ，α+ρ=1
1
2
12
ln
TTTTTm
第五章 传 热
5
辐能流率
传热的基本方式—热传导，热对流，热辐射
热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之接触的温度较低的另
一物体的过程称为热传导，简称导热。
指流体质点发生相对位移而引起的热量传递过程或者是流体微团改变空间位置所引起的流
体和固体壁面之间的热量传递过程。称为热对流。分为—强制对流传热和自然对流传热
物体放热时，热能变为辐射能，以电磁波的形式发射而在空间传播，当遇到另一低温物体时，
则部分地或全部地被其吸收，重新又转变为热能。叫做热辐射。是一种以电磁波传递能量的
现象。