食品工程原理 杨同舟 第三版
食品工程原理第六章
物质传递的三个步骤：
界面
气相 主体
组分
组分
液相 主体
二、分子扩散与菲克定律
1 分子扩散
A
BB
A A
B B
分子扩散：在一相内部存在浓度差或浓度梯度的情 况下，由于分子的无规则运动而导致的物质传递现 象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。 扩散通量：单位时间内单位面积上扩散传递的物质量， 其单位为kmol/(m2· s)。
子”。显然P/pBm>1，漂流因子的大小直接反映了总体
流动在传质中所占分量的大小，即漂流因子体现了总
体流动对传质速率的影响。
例 如图所示，细金属管底部的水保持恒温 42℃，绝对干燥空气流的温度为42℃，压力 为1atm。水在表面1蒸发的水蒸汽扩散到管 口2被空气流带走。若1和2间的距离为15cm， 42℃和1atm时水蒸气在空气中的扩散系数 D=2.88×10-5m2/s，计算管中水蒸汽的扩散 通量。 空气（B）
2 单向扩散
p pB1
pA1 pA2
总压p
界面 在气体吸收中溶质A溶 pB2
解于溶剂中，惰性气体B不
溶解于溶剂中，则液相中 不存在组分B，此过程为组 分A通过另一“静止”组 分B的单向扩散。
气 相 主 体
N
cA C
cB C
N
JB JA
z
液相
0
cA Ny A N C cA NA JA N C cB NB J B N C NB 0
2 菲克（Fick）定律 当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处 物质A的扩散通量与该位置上A的浓度梯度成正 比，即：
J A DAB
dCA dz
二、气相中的稳定分子扩散
1 等分子反向扩散
食品工程原理 吸收与蒸馏(一)
表示。 对于单纯的等分子反向扩散，物质A的传递速率应等于A的
扩散通量。
NA
JA
D
dcA dz
D RT
dpA dz
注意：在上述条件下，扩散为稳定过程，NA为常数； pA—z呈线性关系。
P
P
pA1
pB2
pB1
pA2
z1
z2
上式分离变量并积分，
积分条件为：z1=0，pA=pA1；z2=z，pA=pA2
D N A RTz ( pA1 pA2 )
三、分子扩散系数
➢分子扩散系数是物质的物性常数之一，表示物质在介质中
的扩散能力；
➢扩散系数取决于扩散质和介质的种类及温度等因素。 ➢对于气体中的扩散，浓度的影响可以忽略； ➢对于液体中的扩散，浓度的影响不可以忽略，而压强的影
响不显著。
物质的扩散系数可由实验测得，或查有关资料，或借助于 经验或半经验公式进行计算。
pi——相界面处溶质A的分压,kPa； pBM——惰性组分B在气相主体中与相界面处的分压的对数平均
值,kPa；
在液相中的传质速率为
NA
DC zLcSm
(ci
c)
kL (ci
c)
式中 zL——液相有效滞流膜层厚度，m； c——液相主体中的溶质A浓度，kmol/m3； ci——相界面处的溶质A浓度， kmol/m3； cSm——溶剂S在液相主题与相界面处的浓度的对数均 值， kmol/m3； kL——液膜吸收系数或液膜传质系数
食品工程原理课件--绪论
3. 课程任务
《食品工程原理应用》是食品工程专业学生的必修课， 其主要任务是： 介绍三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；
掌握主要单元操作的典型案例、操作原理、计算及选型及
实验研究方法；ຫໍສະໝຸດ 培养学生运用基础理论分析和解决食品工程单元操作中各
种工程实际问题(计算、选型及实验研究方法)的能力。
食品工程原理
绪
本章重点和难点
论
掌握“三传理论”概念及相关单元操作分类； 掌握量纲和单位换算；
了解“系统”的概念和在工程原理中的应用。
• 食品工程原理(Principles of Food Engineering)是一 门以力学、热力学、动力学、传热和传质为理论 基础的课程，是化工单元操作和化工原理在食品 工业的具体应用。
2. 单元操作的应用及特点
若干个单元操作串联起来组成一个工艺过程。
均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，不改变 其化学性质。 同一食品生产过程中可能会包含多个相同的的单元操作。
单元操作用于不同的生产过程其基本原理相同，进行该操作 的设备也可以通用。
有食品安全、卫生、保持食品色、香、味的特殊要求。
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。
3. 传递速率（Rate of transfer process）
以食盐的溶解为例： 不饱和食盐溶液：溶解速率（单位时间内溶解的食盐质量）大；食盐浓 度高时，溶解速率小。 饱和食盐溶液（即平衡状态）：溶解速率为零 (实际是动态的溶解和结晶 平衡) 溶液浓度越是远离平衡浓度，其溶解速率就越大；溶液浓度越是接近平 衡浓度，其溶解速率就越小。溶液浓度与平衡浓度之差值，可以看作是溶解
二、食品加工过程及单元操作
2020年上海理工大学攻读硕士学位研究生初试参考书目
《食品化学》王璋等编，中国轻工业出版社，1999
①《中国文化概论》(修订版)，张岱年、方克立，北京：北京 师范大学出版社，2007 年；②《中国文化史》，冯天瑜等，北 京：高等教育出版社，2005 年 ①《汉英翻译基础教程》 冯庆华主编，高等教育出版社；②《新 编汉英翻译教程》，陈宏微，上海外语教育出版社 ①《工程热力学》第 5 版，廉乐明、李力能、吴家正、谭羽飞 编.北京：中国建筑工业出版社，2007； ②《工程热力学》第 1 版，刘宝兴主编. 北京：机械工业出版社，2006
考试科目 代码 848 849 850
851
852 854 855 856 857
考试科目名称 数据结构及操作系统
微机原理及应用 计算机与数字媒体基础
传媒经济管理
材料科学基础 C 程序设计 化工原理 B
艺术学综合考试 化工原理 A
参考书目
① 数据结构：《数据结构》（C 语言版），严蔚敏，清华大学 出版社，2012 年；② 操作系统：《计算机操作系统》（第四 版），汤小丹，西安电子科技大学出版社，2014 年 ①《微型计算机原理与接口技术》，周荷琴 等编，第三版， 中国科技大学出版社，2004；②《微型计算机系统原理及应用》， 周明德，第五版，清华大学出版社，2007 ①《数字媒体技术与应用》，李绯，北京：清华大学出版社， 2012 年；②《数字媒体技术导论》，刘清堂，北京：清华大学 出版社，2016 年 ①《媒介经济与管理学导论》，（；②《媒介经济学》，赵曙光 著，清 华大学出版社 2014 年 9 月第 2 版；③《传媒经济学教程》， 喻国明、丁汉青、支庭荣、陈端，中国人民大学出版社，2009 年版
有关专业学位教指委编制考试大纲（或考试指导性意见）
中国农大食品工程原理 第9章(6) 浸出和萃取
第9章 浸出和萃取浸出和萃取是指加溶剂于混合物，利用溶剂对不同物质具有不同溶解度，从而使混合物得到完全或部分分离的过程。
如果被处理的混合物为固体，则称为浸出或浸取；如果被处理的混合物为液体，则称为液—液萃取或萃取。
分离的依据：组分的溶解度不同。
1 浸出1．1 浸出理论1．1．1 浸出体系组成的表示方法浸出体系为三组分体系：①溶质A ；②溶剂S ；③惰性固体B 。
组成关系用等腰直角三角形相图表示，如下图所示：在三角形相图中：①三个顶点分别表示三种纯组分（100%）； ②三角形的任一边表示一个两组分混合物； ③三角形内的任一点表示一个三组分混合物；④平行于任意一边的直线表示其所对顶角组分的一个恒定组成，如图中的JK 直线上的任一点均表示B 组分的组成为40%。
按以上规定，得图中M 点的组成为： x A = 0.30；x B = 0.40；x S = 0.301.1.2 浸出系统的平衡关系浸出平衡：固体空隙中溶液的浓度等于固体周围溶液的浓度。
理论级：能够达到浸出平衡的浸出级（器）。
1．1．3 溢流与底流平衡关系的表达溢流：浸出完成后，从浸出器顶部排出的均相溶液（清液）； 组成：A+S 。
底流：从浸出器底部排出的残渣； 组成：B+A+S 。
在三角形相图上，溢流的组成点位于AS 边上（图中E 点）；底流的组成位于BE 联线上（图中R 点）。
下列符号的意义：（或y）-溢流中溶质A的组成；yA（或x）-底流中溶质A的组成。
xA1．1．4 杠杆规则表达组成与该点质量的关系。
对BME线段：EMER=（M为支点）RMM=（R为支点）ERMREM=（ E为支点）RREME对FMS线段：F=（M为支点）FMMSS1.1.5 单级浸出过程的表示一定量的原料F（含A，B）与一定量的纯溶剂S混合，物系点M位于SF连线上；其位臵由S/F决定；浸出平衡后，得溢流E和底流R。
基本物料关系：F+S=M=R+E平衡关系：R=RMEME上两式联立可解得R，E。
食品工程原理2-3——卡片1
2.1.2重力沉降
沉降是指颗粒在流体中因某种推动力的作用（重力、离心力）而与流体发生相对运动，从而被分离的过程。
分离过程的实质还是流体经颗粒的运动（因是相对运动，故可将颗粒看作不动，流体经颗粒流动流体的这一运动仍产生阻力，与颗粒所受阻力成作用力与反作用力。
流体流
经一形体所受阻力可表示成
2
2
p
u
A
ρ
ζ⋅⋅
，u为相对运动速度。
颗粒运动所
受阻力就可写成
2
2
p
u
A
ρ
ζ⋅⋅。
列出颗粒的受力方程式，即可计算颗粒的沉
降速度，从而可以计算完成一定沉降任务所需的时间及设备的大小。
食品工程原理 第七章制冷
低温液体冻结装置 液氮冻结装置(Liquid Nitrogen Freezer) 液氮冻结装置大致有浸渍式、喷淋式和冷气循环 式三种。 液氮喷淋冻结装置 (Liquid Nitrogen Spraying Freezer) 液氮浸渍冻结装置 (Liquid Nitrogen Immersion Freezer)
冻结方法
空气冻结法
间接接触冻结法
直接接触冻结法
空气冻结法
在冻结过程中，冷空气以自然对流或强制对流的方式与食品 换热。由于空气的导热性差，与食品间的换热系数小，故所 需的冻结时间较长。但是，空气资源丰富，无任何毒副作 用，其热力性质早已为人们熟知，所以，用空气作介质进行 冻结仍是目前应用最广泛的一种冻结方法。 空气冻结法
制冷工质的发展与CFCS的替代
一、制冷工质的发展
乙醚（1850） 二氧化硫（1874） 二氧化碳（1886） 氨（1870） 1930，CCl2F2(Freon12,F12)
氟、氯、氢类制冷工质的分类： 1）CFCS： Chlorofluorocarbons 2）HCFCS: HydroChlorofluorocarbons 3）HFCS: Hydrofluorocarbons
（八）低温制冷方法
双级压缩制冷循环
两级串联制冷循环 1-高温压缩机 2-高温冷凝器 3-高温膨胀阀 4-中间换热器 5-低温压缩机 6-低温膨胀阀 7-低温蒸发器
7-3 蒸气压缩式制冷循环
食品工程原理课件讲义1-0
1N
因任何换算因素都是两个相等的量之比，所 以任何换算因素（包括单位在内）在本质上是 纯数1。任何物理量乘以或除以换算因素，都不 会改变量的大小。
例0-1 在英制绝对单位制中，粘度的单位为 1b／(ft·s)，在法定计量单位中粘度的单位 为Pa·s。试求两者间的关系。
食品工程原理课件1-0
精品jin
绪论 ( Introduction)
一、《食品工程原理》的发展历程 二、食工原理的性质、任务与内容 *三、单位制与单位换算 *四、物料衡算 *五、能量衡算 六、过程的平衡与速率 七、课程安排
一、 《食品工程原理》的发展历程
食品工程原理是由化工原理中引入的。 大约在80年以前，开发石油面临着各种重 要的课题，从这个时期开始就逐渐发展起来一 门工程学——化学工程学。 在20世纪初明确地提出了单元操作的概念 （ Unit Operation ） 。 化工生产过程中，除了化学反应以外，其 余均可归纳为若干基本的物理过程，如流体输 送与压缩、沉降、过滤、搅拌、传热、蒸发、 结晶、干燥、吸收、冷冻等，这些基本的物理 过程称为Unit Operations。
∑wi—∑wo=dmA/dθ (0—2) W kgi／，sW，o——每一股输入、输出物料的质量流量， dmA/dθ——物料质量积累速率，kg／s。 （2）连续稳定过程 所以设，备内不应有任何物料积累，即：dmA/dθ=0，
∑wi—∑wo=0
(0—3)
例题0—3 浓度为20％(质量百分数)的KNO3， 水溶液以1000kg／h的流量送入蒸发器。在
1. 绝对单位制
基本量：长度、质量、时间。
自然科学领域广泛使用。 2. 重力单位制
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。
食品工程原理课程设计
⾷品⼯程原理课程设计⾷品⼯程原理课程设计果汁低温浓缩⼯艺装置设计姓名：*******所属学院：⽣命科学学院专业：⾷品科学与⼯程班级：⾷科14-1班指导⽼师：杨****⽇期：2012.12.12—2012.12.16塔⾥⽊⼤学⽬录⼀、果汁低温浓缩⼯艺装置设计任务书 (2)1.1设计课题：果汁低温浓缩⼯艺装置的设计计算 (2) 1.2设计条件： (2)1.3要求： (3)1.4⼚址的选择 (3)1.5设计说明书内容： (3)⼆.概述及⽅设计案简介 (3)2.1概述 (3)2.2设计拟定的⼯作内容 (4)三、⼯艺流程图 (4)四、真空浓缩系统的选择及设备的初步确定 (5)4.1 蒸发设备的初步确定 (5)4.2 蒸发系统的流程图 (5)五数据计算 (5)5.1、原料处理量: (5)5.2、初步估算蒸发⽔量 (6)5.3、成品产量： (6)5.4、加热蒸汽耗量 (6)5.5、换热⾯积的计算 (7)5.6.物料和蒸汽管道直径的计算 (8)5.6.1物料的管径计算 (8)5.6.2加热蒸汽的管径计算 (8)六、设备的选型 (9)七、参考⽂献 (9)⼀、果汁低温浓缩⼯艺装置设计任务书1.1设计课题：果汁低温浓缩⼯艺装置的设计计算1.2设计条件：1.处理物料（原料）量：3600㎏/h2.物料温度：25℃3.原料固形物含量：11.0%（约为11.00Brix）4.浓缩液固形物含量：36%5.原料最⾼许可温度：78℃6.物料平均⽐热为3.5KJ/㎏?K忽（略浓缩热）7.车间底层海拔⾼程为20m;冷凝⽔分离排除地沟⽔封液⾯海拔⾼程为19.5 m1.3要求：1.设计⼀套（单效或双效）蒸发系统（满⾜上述⼯艺要求并包括料液输送系统，蒸发系统，冷凝⽔分离排除系统及真空系统）；2.提交设计说明书⼀份（应包括⽬录、设计计算任务书，设计⽅案的确定、各系统的设计计算及设备选型、简略的技术经济分析、参考⽂献资料等，需打印）；3.⼯艺布置简图⼀幅（可附在设计计算书上）；4注意收集、阅读参考⽂献资料，形成设计⽅案；1.4⼚址的选择1.5设计说明书内容：1.封⾯（课程设计题⽬、学⽣班级、姓名、指导教师、时间）⽬录2.设计任务书3.概述与设计⽅案简介4.⼯艺及设备设计计算5.辅助设备的计算机选型⼆.概述及⽅设计案简介2.1概述蒸发浓缩是通过加热使物料中⽔分沸腾汽化的浓缩⽅式。
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食品工程原理杨同舟第三版
【原创版】
目录
1.食品工程原理的概述
2.杨同舟的背景和贡献
3.第三版的特点和更新内容
4.食品工程原理的主要内容
5.对食品工业的重要性和应用价值
正文
1.食品工程原理的概述
食品工程原理是一门研究食品生产、加工、包装、储存、运输等过程中物理、化学和生物学原理的应用科学。
它旨在提高食品的品质、安全性、营养价值以及降低生产成本，从而满足消费者的需求。
2.杨同舟的背景和贡献
杨同舟是我国食品科学与工程领域的著名专家，他在食品工程原理的研究和教学方面做出了巨大贡献。
杨同舟教授致力于推动食品工业的发展，通过深入研究食品工程原理，为我国食品工业的科技进步和产业发展提供了理论支持。
3.第三版的特点和更新内容
《食品工程原理》第三版在保留前两版精华的基础上，进行了全面修订和更新。
本版特点如下：
（1）结构更加合理，内容更加系统。
第三版对各章节进行了调整，
使得内容更加连贯，便于读者理解和掌握。
（2）更新了部分章节的内容，增加了近年来食品工程领域的新理论、
新技术和新方法。
例如，增加了食品纳米技术、食品生物技术、食品安全等方面的内容。
（3）强化了理论与实践的结合，注重培养读者的实际操作能力。
书中列举了大量实例，以便读者更好地理解和应用食品工程原理。
4.食品工程原理的主要内容
《食品工程原理》第三版共分为十章，主要包括以下内容：
（1）食品的物理性质：色、香、味、形等感官特性；热学性质；力学性质；电学性质等。
（2）食品的化学性质：水分；营养成分；食品添加剂；食品中的有害物质等。
（3）食品的生物学性质：微生物；食品腐败变质；食品保藏等。
（4）食品加工：食品预处理；食品加热；食品冷却；食品干燥；食品浓缩等。
（5）食品包装：包装材料；包装设计；包装技术等。
（6）食品储存与运输：冷藏；冷冻；气调；辐射；食品的运输等。
5.对食品工业的重要性和应用价值
《食品工程原理》对食品工业的发展具有重要意义。
通过深入研究食品工程原理，可以提高食品的品质、安全性、营养价值，降低生产成本，从而提高企业的竞争力。
此外，食品工程原理的研究成果还可为我国食品工业的法规制定、标准修订等提供科学依据，促进行业的健康发展。