食品工程原理 固体干燥
食品工程原理中国农业大学出版社ppt课件全篇
质量传递(mass transfer): 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，到可以用质量传递的理论去研究。
食品工程原理
Principles of food Engineering
教材简介
学时安排
李云飞，葛克山主编，食品工程原理，中国农业大学出版社。
总学时：64计划学时
高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。1998。 姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出版社。1999。 王志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，1987。 [美]J 金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。1985。 华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。 姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，1998。
4.5 经济核算(economic evaluations)
食品工程原理—绪 论
绪论结束！
1．教材：李云飞，葛克山。《食品工程原理》，北京：中国农业大学出版社，2002。 2．主要参考书 [1] 无锡轻工学院等。《食品工程原理》上、下册，北京：轻工业出版社，1985。
[2] 谭军。《食品工程原理实验讲义》，武汉：华中农业大学教务处，1992。 [3] 天津大学化工原理教研室编，《化工原理》上、下册，北京：天津科技出版社1983。 [4] 上海化工学院等编，《化学工程》一、二册，北京：化学工业出版社，1980。 [5]. 谭天恩等编，《化工原理》上、下册，北京：化学工业出版社1984。 [6] Stanley E. Charm, The Fundamentals of Food Engineering. AVI Publishing inc 1978 [7] Dennis R.Heldman. Food Process Engineering. AVI Publishing Company inc:1981
本科食品工程原理试题库
本科《食品工程原理》试题库填空：1）在食品工程上，如：流体输送、气体压缩、真空技术、搅拌、均质等操作都属于（动量单元操作）过程。
2）在食品工程上，如：传热、蒸发、冷冻等操作都属于（热量传递过程）。
3）在食品工程上象干燥、蒸馏、吸收、浸出等操作都属于（质量）传递过程。
4）食品工程上的单元操作,其特征是（物理性操作）。
5）食品工业的原料大多是（农）、（林）、（牧）、（副）、（渔）业的（动植物）产品，这些原料的（结构）和（成分）非常复杂。
6）食品工业的原料是活的（生物体），其成分不仅随（土壤）、（气候）等条件而变化，而且在（成熟）、（输送）和（贮藏）过程中也在不断变化。
7）食品工业原料的某些成分，如（蛋白质）、（酶）之类是生物（活性）物资，在加工条件下会引起（变性）、（钝化）甚至（破坏）。
8）食品工业原料的某些成分，如（色素）、（脂肪）等，在有氧气存在的条件下，会发生（变色）或（哈败）。
9）（热敏性）和易氧化（变质）是食品工业动植物原料的共有特点。
10）食品加工的目的，就在于如何抑制（微生物）和（酶）的活动，以便于提高制品的保藏性。
11）（浓缩）食品、（干制）食品、（冷冻）和（速冻）食品已成为目前食品加工工业的重要产品。
12）在食品工程中应用的物理量，使用国际单位制，它的基本单位有（m）（kg）、（s）、（K）、（mol）（cd）、（A）13) 1at=(735.6)mmHg=(10)mH2O=(1)Kg•f/cm2=(98070)Pa.14) 1atm=(760)mmHg=（10.33)mH2O=(1.033)kg••f/cm2=(1.013*105)Pa.15) 流体的物理性质有：(密度)、( 粘度 )、( 比热 )、( 压强 )和(可压缩性和温度膨胀性 )。
16) 对于同一种气体，有( 定压 )比热大于( 定容 )比热。
17) 流体的流动状态类型可用雷诺数来表示，当(Re<2000)时，流体流动属于(层流)，当(Re>4000)时，流体流动属于(湍流)，当(2000<Re<4000)之间时，流体流动属于(过渡状态)。
食品工程原理
1.蒸馏的目的答：蒸发是利用溶质和溶剂挥发度的差异，将溶液加热至沸腾，使其中的一部分溶剂汽化，并被排除以提高溶液中溶质浓度的操作。
多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在气相中得到较纯易挥发组分，在液相中得到较纯难挥发组分，叫精馏。
目的：①获得浓缩的溶液直接化为化工产品的半成品②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物③除杂质，获得纯净的溶剂2.为什么采用真空蒸发答：由于料液的沸点与工作压力有关，工作压力低，所以料液就较低的沸点，有利于处理热敏性物料，所以食品工业经常采取。
（1）、真空浓缩降低了牛乳蒸发时的沸腾温度。
呵避免其牛的热敏性物料受高温影响而使产品质量下降。
（2）、沸腾温度的降低，提高加热蒸汽与沸腾流体之间的温度差，增大了传热量，使蒸发过程加快，生产能力提高。
（3）、为利用二次蒸汽、节约能源创造了条件（4）、真空浓缩操作是在较低的温度下进行的用时的热量损失。
3.蒸发过程中，为什么温度差损，沸点升高答：①料液中溶质的存在产生的沸点升高而引起②由于液层解压效应而引起③由于蒸汽流动中的阻力和热损失而引起。
沸点升高数值随溶液浓度及蒸发器中溶液液住高度而变，浓度越高，液住越高，沸点升高值越大4.蒸发过程中如何强化传热答：1、研究应用强化传热技术,扩展传热面积和提高传热表面的传热性能; 2、改变换热器折流板结构(折流杆技术等)以提高壳程的传热膜系数,增加介质的湍流性,防止介质走短流; 3换热管内外表面防污垢技术(防污垢涂层技术).4、应用数值传热技术的研究：扩展传热面积(F);加大传热温差△t;提高传热系数(K).5.什么是精馏的必要条件答：塔顶蒸汽冷凝回流和塔釜溶液再汽化。
6.恒摩尔流的假设恒縻尔溢流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。
恒縻尔汽化流：在精馏塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的汽体的千縻尔流量皆相等，提馏段内也是如些，但两段不一定相等。
食品工程原理习题
第一章 流体力学【1-1】 椰子油流过一内径为20mm 的水平管道，其上装有一收缩管，将管径逐渐收缩至12mm ，如果从未收缩管段和收缩至最小处之间测得的压力差为800Pa ，试求椰子油的流量。
【1-2】 牛奶以2×10－3m 3/s 的流量流过内径等于27mm 的不锈钢管，牛奶的粘度为2.12×10－3Pa.s ，密度为1030kg/m 3，试确定管内流动是层流还是紊流。
【1-3】 用泵输送大豆油，流量为1.5×10－4m 3/s ，管道内径为10mm ，已知大豆油的粘度为40×10－3Pa.s ，密度为940kg/m 3。
试求从管道一端至相距27m 的另一端之间的压力降。
【1-4】试求稀奶油以6m/s 的速度流过管道时，因摩擦而引起的压力降。
管道直径mm ，长100m ，为水力光滑的不锈钢管。
已知稀奶油的密度为1000kg/m 5238.×φ3，粘度为12×10－3Pa.s 。
【1-7】某离心泵安装在高于井内水面 5.5m 的地面上，吸水量为40m 3/h 。
吸水管尺寸为mm ，包括管路入口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5J/kg 。
试求泵入口处的真空度。
（当地大气压为1.0133×104114×φ5Pa ）【1-8】用离心泵将密度为1200kg/m 3的水溶液由敞开贮槽A 送至高位槽B 。
已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和J/kg 、压出管路的∑=10s ,f L ∑=30D ,f L J/kg 。
两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m 。
每小时溶液的输送量为30m 3。
若离心泵效率为0.65，求泵的轴功率。
【1-9】每小时将10m 3常温的水用泵从开口贮槽送至开口高位槽。
管路直径为mm ，全系统直管长度为100m ，其上装有一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以不计的活接头。
两槽液面恒定，其间垂直距离为20m 。
食品工程原理(赵思明编)思考题与习题参考答案
思考题与习题参考答案绪论一、填空1、经济核算2、物料衡算、经济核算、能量核算、物系的平衡关系、传递速率3、液体输送、离心沉降、混合、热交换、蒸发、喷雾干燥二、简答1、在食品工程原理中，将这些用于食品生产工艺过程所共有的基本物理操作过程成为单元操作。
例如，奶粉的加工从原料乳的验收开始，需要经过预热杀菌、调配、真空浓缩、过滤、喷雾干燥等过程；再如，酱油的加工，也包含大豆的浸泡、加热、杀菌、过滤等工序，这两种产品的原料、产品形式、加工工艺都有较大的不同，但却包含了流体的输送、物质的分离、加热等相同的物理操作过程。
2、“三传理论”即动量传递、热量传递和质量传递。
（1）动量传递理论。
随着对单元操作的不断深入研究，人们认识到流体流动是一种动量传递现象，也就是流体在流动过程中，其内部发生动量传递。
所以凡是遵循流体流动基本规律的单元操作都可以用动量传递理论去研究。
（2）热量传递理论。
物体在加热或者冷却的过程中都伴随着热量的传递。
凡是遵循传热基本规律的单元操作都可以用热量传递的理论去研究。
（3）质量传递理论。
两相间物质的传递过程即为质量传递。
凡是遵循传质基本规律的单元操作都可以用质量传递的理论去研究。
例如，啤酒的灭菌（热量传递），麦芽的制备（动量传递，热量传递，质量传递）等。
三传理论是单元操作的理论基础，单元操作是三传理论具体应用。
3、单元操作中常用的基本概念有物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率和经济核算。
物料衡算遵循质量守恒定律，是指对于一个生产加工过程，输入的物料总量必定等于输出的物料总质量与积累物料质量之和。
能量衡算的依据是能量守恒定律，进入过程的热量等于离开的热量和热量损失之和。
平衡状态是自然界中广泛存在的现象。
平衡关系可用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。
过程的传递速率是决定化工设备的重要因素，传递速率增大时，设备尺寸可以减小。
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。
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
《食品工程原理二》精选计算题
《食品工程原理二》精选计算题（学完《化工原理》第四版的气体吸收、精馏和固体干燥后使用）专业：班别：学（长）号：姓名：1、在逆流操作吸收塔内，用清水吸收氨—空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度y1=0.01（摩尔分率），吸收率为90%，操作压力为100kPa。
溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律。
在操作温度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压为90kPa。
试求：（1）溶液最大出塔浓度；（2）操作液气比与最小液气比的比值；（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，传质单元数为多少？（4）当传质单元高度为0.5m时，填料层的高为多少米？2、在连续精馏塔中，精馏段操作线方程为y=0.75x+0.2075，q线方程为y= -0.5x+1.5x F。
试求：（1）回流比R；（2）馏出液组成x D；（3）进料液热状态参数q；（4）当进料组成为x F=0.5时，精馏段操作线方程与提馏段操作线方程交点处x q值为多少？（5）要求判断进料状态。
3、已知湿空气的总压为101.33kPa、干球温度为20℃、相对湿度50%。
求其它湿空气的参数。
包括绝对湿度、湿球温度、绝热饱和温度、露点、湿比热、比体积及焓值。
4、某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质。
若进塔气中含有害物质5%（体积%），要求吸收率为90%，气体流率为32 kmol/（m2·h），液体流率为24 kmol/（m2·h），此液体流率为最小流率的 1.5倍。
如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度H L=0.44m，气相体积分传质系数k ya=0.06 kmol/（m3·s），该塔在常温下逆流等温操作。
试求：（1）塔底排出液的组成；（2）所需填料层高度。
5、某精馏塔用于分离苯—甲苯混合液，泡点进料，进料量为30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比1.5倍，操作条件下可采取系统的平均相对挥发度α=2.40。
《食品工程原理》习题及答案
《食品工程原理》习题及答案一、选择题1. 下列哪个选项不是食品工程原理的基本组成部分？A. 流体力学B. 热力学C. 生物学D. 机械工程答案：C2. 在食品加工过程中，以下哪种单元操作主要用于分离固体和液体？A. 过滤B. 离心C. 蒸发D. 结晶答案：A3. 下列哪种食品加工过程属于热加工？A. 冷冻B. 真空包装C. 灭菌D. 真空干燥答案：C二、填空题1. 食品工程原理中的“单元操作”是指______。
答案：在食品加工过程中，将原料或半成品转化为成品所采取的各个基本操作过程。
2. 在食品加工过程中，常用的传热方式有______、______和______。
答案：传导、对流、辐射3. 热力学第一定律表明，能量不能被______，只能从一种形式转化为另一种形式。
答案：创造或消失三、判断题1. 食品加工过程中，所有单元操作都可以通过机械方法实现。
（）答案：错误。
并非所有单元操作都可以通过机械方法实现，例如热加工、生物加工等。
2. 在食品加工过程中，传热速率与传热面积成正比。
（）答案：正确。
3. 在食品工程中，流体力学主要研究流体的运动和平衡。
（）答案：正确。
四、简答题1. 简述食品工程原理中传热的基本方式。
答案：食品工程原理中传热的基本方式有三种：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的微观粒子传递；对流是指热量通过流体运动传递；辐射是指热量通过电磁波传递。
2. 简述食品加工过程中常用的分离方法。
答案：食品加工过程中常用的分离方法有：过滤、离心、蒸发、结晶、萃取等。
这些方法分别用于分离固体和液体、气体和液体、液体和液体等。
五、计算题1. 某食品加工过程中，一个圆柱形设备的外径为0.6米，壁厚为0.02米，导热系数为45 W/(m·K)，设备内部温度为100℃，外部温度为20℃。
求单位时间内通过设备壁的热量。
答案：首先计算设备壁的传热面积：$S = \pi \times (0.6 + 0.02) \times 0.02 =0.0377 \, \text{m}^2$然后根据传热公式计算热量：$Q = S \times \lambda \times (T_{\text{内}}- T_{\text{外}}) = 0.0377 \times 45 \times (100 - 20) = 123.435 \, \text{W}$所以，单位时间内通过设备壁的热量为123.435 W。
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固体干燥
一、填空题
1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力_大于
干燥介质中水汽（或其他蒸汽）的分压___。
2.固体物料的干燥，一般分为___恒速和降速___两个阶段。
3.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为__临界点___；其对应的物料含水
量称为____临界含水量_____。
4.工程上要提高湿空气中______蒸汽含量________称为增湿。
5.在生产过程中，湿物料在干燥前，都先尽量将湿物料经压榨，过滤或离心分
离等机械方法以除其中大部分湿分，后再通过干燥而制成符合含水量的产品，其主要目的是__节省能源_____。
6.对不饱和湿空气，干球温度___＞__湿球温度，露点温度_＜____湿球温度。
（〈，＝，〉）
7.干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后，湿度_不变_，温度
__升高___。
当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于__该空气的湿球温度_ __温度。
8.对不饱和空气通过间壁换热器进行加热，使温度由ｔ1升至ｔ2，此时其湿球
温度_上升__，相对湿度__下降___，露点_不变____，湿度__不变___。
9.一定湿度的气体，总压P加大时，露点温度ｔd___ 升高__。
而当气体温
度ｔ升高时，则ｔd____ 不变__。
10.以空气作为湿物料的干燥介质当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡
水份相应___ 较大__，自由水份相应___ 较小__。
11.非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。
二、选择题：
1.在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为（D ），
不能除去水分为（ C ）。
A. 结合水分；
B. 非结合水分；
C. 平衡水分；
D. 自由水分。
2.影响恒速干燥速率的主要因素是（ C ）。
A. 物料的性质；
B. 物料的含水量；c湿空气的状态
3.湿空气在预热过程中不变化的参数是（ C ）
A. 焓；
B. 相对湿度；
C. 露点温度；
D. 湿球温度。
4.对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度：（A ）。
A. 愈高；
B. 愈低；
C. 不变；
D. 不一定，尚与其它因素有关。
5.一定湿度的湿空气，随着总压的降低，露点相应地：（ B ）。
A. 升高；
B. 降低；
C. 不变；D不一定，还与其它因素有关。
6.物料的平衡水份一定是（C ）
A. 非结合水份
B. 自由水份
C. 结合水份
D. 临界水份
7.在恒定干燥条件下，将含水20％的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，
当干燥至含水量为5％时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.0 5％，则物料的临界含水量为（ A ）
A. 5％
B. 20％
C. 0.05％
D. 4.55％
8.干燥热敏性物料时，为提高干燥速率，可采取的措施是（ B ）
A.提高干燥介质的温度；
B. 增大干燥面积；
C降低干燥介质相对湿度；D. 增大干燥介质流速
9.同一物料，如恒速段的干燥速率增加，则临界含水量（C ）。
A. 减小；
B. 不变；
C. 增大；
D. 不一定。
10.同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，则临界含水量（ B ）。
A. 愈低；
B. 愈高；
C. 不变；
D. 不一定。
11.在下列哪些线上露点温度相等（C ）
A. 等相对湿度线
B. 等热焓线
C. 等湿度线
D. 绝热冷却线
三、判断题
1.当空气状态一定时，可用物料的结合水分来判断干燥能否进行的最大限度。
（）
2.相对湿度φ值大小可以反映空气的吸水汽的能力。
若φ值大时，表示此空气
吸水汽的能力强。
（）
3.在一定温度下，物料中的结合水分与非结合水分的划分只与物料本身性质有
关，而与空气状态无关（）
4.物料的临界含水量是划分等速干燥和降速干燥阶段的分界点。
（）
5.恒速干燥阶段，所除去的水分为结合水分。
（）
6.对于饱和湿空气，其露点，湿球温度和干球温度都相等。
（）
7.可以根据湿空气的露点和湿含量来确定湿空气的状态。
( )
8.固体物料当干燥到临界含水量以后，此时可用提高空气流速来提高其干燥速
率，以减少干燥时间。
（）
9.物料中的自由水分包括物料中的吸附水分和藏于粗毛细管内的水分。
（）
10.固体物料与一定的湿空气接触进行干燥时，可获得绝干物料。
（）
11.空气的湿度愈低，气速愈大，则降速干燥阶段的干燥速率愈快。
（）
12.等速干燥阶段又称表面汽化控制阶段。
（）
13.降速干燥阶段又称内部扩散控制阶段。
（）
四、问答题
1.有人说：“自由水分即为物料的非结合水分”。
这句话对吗？（扼要说明原因）答：不全对。
因为物料的自由水分包括非结合水分和能除去的结合水分。
2.固体物料与一定状态的湿空气进行接触干燥时，可否获得绝干物料？为什
么？
答：不行。
因物料即使干燥至极限时还含有水分，此水分即为平衡水分。
在一定干燥条件下此水分是不能除去的。
3.为什么湿空气进入干燥器前，都先经预热器预热？
答：一是使湿空气的φ值下降，以增大其吸取水汽的能力；二是提高其温度（即增大焓值），使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需之热。
4.物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否除去？
答：物料中的非结合水分指附着水分和粗毛细管内的水分。
此水分在干燥过程中能除去。
5.何谓空气的湿球温度，如何测定?
答：（湿物料）达到稳定状态的温度。
在湿球温度时，气相向液相的传热速率与液相向气相传质时带走的潜热速率达到平衡，此时液相（水）的温度不再变化温度计的感温泡用湿沙布包裹，并始终保持表面湿润，这样温度计测得温度为湿球温度。
6.简述干燥过程机理。
答：水分能够迅速到达物料表明（即内部扩散速率远大于表面汽化速率），使物料表面保持充分的润湿状态。
要强化该阶段的干燥速率，对对流干燥而言，提高空气的温度，降低相对湿度，改善空气与物料的接触和流动情况，均有助于提高干燥速率。
内部扩散控制：湿物内部的水分无法及时到达物料表面（即内部扩散速率远小于表面汽化速率），汽化表面不断向内部转移，物料表面温度不断升高。
要强化该阶段的干燥速率，必须从改善内部扩散着手，如：减少物料厚度、使物料堆积疏松、搅拌或翻动物料、采用微波干燥等。