食品工程原理（簡體書）

《食品工程原理》由劉成梅、羅舜菁、張繼鑒主編，充分考慮到食品學科和行業的實際特點和少課時數的要求，課程內容設置上針對食品工程的需要和特點進行強化，增加了制冷與食品冷凍章節，強化了食品粉碎、乳化、結晶和現代傳質分離過程等內容，減少了在化學工業中應用較多而食品加工中應用相對較少的吸收蒸餾等章節的篇幅，使得內容更能夠突出食品加工的單元操作的特點和重點，篇幅經過精心總結與提煉，全書50余萬字篇幅適合目前大部分的少學時教學要求。 實踐性環節是使學生將知識轉化為能力的重要途徑，只有將所學知識不斷地在實際問題中加以運用，才能增強他們理論聯系實際的能力。本書注重加強學生運用理論知識解決生產實際問題能力的培養，各章習題基本結合生產實踐情況編寫，在大部分章節還結合食品工程理論實際應用，編寫了工程訓練以強化學生的工程應用能力。教師在授課時可以將工程訓練作為案例教學來進行課程安排，通過案例教學幫助學生掌握工程性強的理論知識，理解工程性問題難點，提高學習的熱情和興趣。 本教材編寫宗旨是著重闡明本學科的基本原理，同時盡可能地反映代表本學科發展趨勢的新技術，在各章節都安排了一定篇幅介紹食品工程原理在食品工業中的應用，讓學生了解本學科的新理論、新知識、新技術。

食品工程原理是食品類專業的一門重要專業基礎課程，食品加工雖然就其發展歷史遠遠長於化學加工，但在漫長的發展過程中並沒有形成系統的食品工程理論，食品工程原理課程在一段時期中也沒有合適教材，使用化工原理教材的學校不在少數。食品加工中的原料結構和成分具有復雜性，加工中往往涉及諸如熱敏性、易氧化性、易腐蝕性等特殊性，食品加工所用原料形態多為液態、固態，與化工過程中多用氣態和液態原料有明顯差異，這些特點使得食品加工過程大部分單元操作都有相應的特定要求，也決定了與化工過程比較，食品加工過程單元操作有自身明顯的特點。

 

近年來，高等教育改革趨勢是理論課程學時數不斷減少，以增加學生探索研究和參與實踐活動的時間和機會，所以目前全國高校食品工程原理課程學時數都不同程度地減少，為適應這種少學時的要求，食品工程原理教材必須精選內容做相應的調整。

 

本書充分考慮到食品學科和行業的實際特點和少課時數的要求，課程內容設置上針對食品工程的需要和特點進行強化，增加了製冷與食品冷凍章節，強化了食品粉碎、乳化、結晶和現代傳質分離過程等內容，減少了在化學工業中應用較多而食品加工中應用相對較少的吸收蒸餾等章節的篇幅，使得內容更能夠突出食品加工的單元操作的特點和重點，篇幅經過精心總結與提煉，全書50餘萬字篇幅適合目前大部分的少學時教學要求。

 

實踐性環節是使學生將知識轉化為能力的重要途徑，只有將所學知識不斷地在實際問題中加以運用，才能增強他們理論聯繫實際的能力。本書注重加強學生運用理論知識解決生產實際問題能力的培養，各章習題基本結合生產實踐情況編寫，在大部分章節還結合食品工程理論實際應用，編寫了工程訓練以強化學生的工程應用能力。教師在授課時可以將工程訓練作為案例教學來進行課程安排，通過案例教學幫助學生掌握工程性強的理論知識，理解工程性問題難點，提高學習的熱情和興趣。

 

本教材編寫宗旨是著重闡明本學科的基本原理，同時盡可能地反映代表本學科發展趨勢的新技術，在各章節都安排了一定篇幅介紹食品工程原理在食品工業中的應用，讓學生了解本學科的新理論、新知識、新技術。

 

本書共分為12章，編寫分工如下：緒論、第十章，劉成梅；第一章，劉蓉；第二、三、六章，羅舜菁；第四章，張繼鑑、陳臣；第五、九、十一章，張繼鑑；第七、十二章，衷平海；第八章，張彬。

 

本書凝聚了多位老師多年教學的講義資料、科研成果和解決食品工程實際問題的經驗總結，同時取材國內外有關專著和各類文獻。本書成書過程中，得到了化學工業出版社的有力支持，編者所屬院校也在工作上給予了各種協助，參加編寫的博士生、碩士生有陳婷婷、陳發榮、嚴杰琳、尹曼、黃波、高鵬等。編者對以上幫助表示深深的謝意！

 

本書缺點和不足在所難免，希望廣大讀者不吝賜教，以便日後修訂改正，編者將不勝感激。

 

編者

 

2010年11月

緒論1
一、食品工業與食品工程原理1
二、食品工程原理的主要研究內容1
三、學好本課程的主要方法2
第一章流體流動和輸送3
第一節流體的物理性質3
一、流體的密度3
二、流體的靜壓強4
三、流體的黏性4
第二節流體流動的基本概念6
一、流體靜力學6
二、穩定流動與非穩定流動7
三、流量與流速7
四、流體流動類型與雷諾數8
五、流體在圓管內的速度分佈9
六、邊界層和邊界層的分離11
第三節流體流動的物料衡算和
能量衡算12
一、物料衡算——連續性方程式12
二、機械能衡算——柏努利
方程式13
第四節流體流動的阻力損失15
一、直管阻力損失的計算15
二、局部阻力損失的計算19
第五節管路計算21
一、簡單管路21
二、複雜管路23
第六節流體流動原理在食品
工業中的應用25
一、流速與流量測量25
二、流體輸送機械27
工程訓練34
習題34
第二章機械分離38
第一節過濾38
一、概述38
二、過濾的基本理論40
三、過濾計算44
第二節沉降46
一、重力沉降46
二、離心沉降52
三、離心分離56
第三節機械分離原理在食品
工業中的應用57
一、概述57
二、常用的食品工業機械分離
設備57
三、食品工業機械分離新技術62
工程訓練——操作方式對過濾機
生產能力的影響63
習題63
第三章粉碎與混合64
第一節粉碎與篩分64
一、粉碎能耗64
二、粉碎過程的顆粒變化67
三、篩分69
第二節混合70
一、混合的基本理論71
二、液體介質的攪拌混合74
三、高黏度漿體和塑性固體的
混合77四、固體粒子的混合78
第三節乳化78
第四節粉碎與混合原理在食品
工業中的應用80
一、粉碎設備80
二、混合設備84
三、乳化設備86
工程訓練88
習題88
第四章固體流態化89
一、基本概念89
二、流化過程91
三、流化床中氣體流速的計算93
四、流化床的結構94
五、流化床中的傳熱96
習題97
第五章傳熱98
第一節概論98
第二節熱傳導98
一、熱傳導速率方程式98
二、熱導率99
三、多層平壁穩定熱傳導計算99
四、圓筒壁的穩定熱傳導100
第三節對流傳熱102
一、對流傳熱分析102
二、對流傳熱特徵數方程式103
三、流體強制對流時的對流
傳熱係數104
四、蒸汽冷凝時的對流傳熱係數107
五、液體沸騰的對流傳熱係數108
第四節輻射傳熱109
一、熱輻射基本概念109
二、熱輻射的基本定律110
三、物體間的輻射傳熱111
第五節傳熱過程的計算113
一、間壁換熱器的傳熱方程113
二、污垢熱阻計算114
三、換熱器傳熱量計算115
四、換熱器平均溫度差Δtm的
計算116
五、加熱與冷卻方法123
六、傳熱過程的強化123
七、流體間的間歇換熱124
第六節傳熱設備125
一、間壁式換熱器125
二、混合式換熱器129
工程訓練130
習題130
第六章製冷與食品冷凍、保鮮132
第一節冷凍原理132
一、製冷的基本原理132
二、常用製冷劑和載冷劑134
三、食品工業中常用的製冷方法135
第二節食品的冷凍139
一、食品的冷凍過程139
二、凍結對食品熱物理性質與
品質的影響141
三、食品凍藏中的其他變化142
四、食品凍結的速度與時間144
第三節食品氣調保鮮147
一、氣調保鮮原理147
二、氣調保藏的分類147
三、常用的氣調方法148
四、氣調貯藏的特點150
第四節製冷及氣調保鮮原理在食品工業中的應用150
一、概述150
二、常用的食品工業製冷及氣調
保鮮裝置150
三、食品工業保鮮新技術154
工程訓練——冷藏鏈各環節溫度對食品保質期的影響157
習題157
第七章蒸發與結晶158
第一節蒸發158
一、蒸發的基本概念158
二、單效蒸發158
三、多效蒸發163
四、冷凍濃縮171
五、蒸發與冷凍濃縮設備172
六、蒸發操作在工業中的應用174
第二節結晶175
一、基本概念175
二、結晶原理175
三、結晶操作在工業中的應用180
習題180
第八章傳質導論與吸收181
第一節概述181
第二節傳質基礎理論181
一、分子擴散和菲克定律181
二、分子擴散速率182
第三節吸收184
一、吸收的基本概念184
二、氣液相平衡185
三、吸收傳質速率187
第四節吸收塔的計算191
一、物料衡算和操作線方程192
二、低濃度氣體吸收塔填料層
高度的計算194
第五節吸收塔及其吸收操作
應用舉例199
一、填料吸收塔簡介199
二、吸收操作在食品工業中的
應用舉例201
習題202
第九章蒸餾203
第一節雙組分溶液的氣、液
相平衡203
一、相律和拉烏爾定律203
二、雙組分理想溶液的氣、液
平衡圖204
三、雙組分非理想溶液的氣、液
平衡圖205
四、揮發度與相對揮發度206
第二節簡單蒸餾207
第三節精餾原理和流程208
一、精餾原理208
二、精餾塔和精餾操作流程210
第四節雙組分連續精餾的計算210
一、理論板概念及恆摩爾流假定211
二、物料衡算與操作線方程211
三、進料熱狀態的影響213
四、理論塔板數的求解215
五、塔板效率與實際塔板數218
六、回流比的影響及選擇220
七、簡捷法求理論塔板數222
八、精餾塔操作型問題討論224
第五節其他蒸餾方式225
一、水蒸氣蒸餾225
二、間歇蒸餾226
第六節氣、液傳質設備228
一、板式塔228
二、填料塔229
三、塔設備的比較和選用230
工程訓練230
習題230
第十章食品乾燥231
第一節濕空氣的性質及濕度圖231
一、濕空氣的性質232
二、空氣濕度圖236
三、濕度圖的用法237
第二節乾燥過程的衡算239
一、濕物料中含水率的表示方法239
二、乾燥系統的物料衡算239
三、乾燥系統的熱量衡算240
四、乾燥過程的圖解及應用241
第三節乾燥速度與乾燥過程243
一、物料中的水分243
二、恆定乾燥條件下的干燥
速度與時間計算245
第四節噴霧乾燥249
第五節冷凍乾燥251
第六節乾燥原理在食品工業
中的應用253
一、概述253
二、常用的食品乾燥設備254
三、食品工業乾燥新技術256
工程訓練257
習題258
第十一章萃取259
第一節液液萃取259
一、液液萃取相平衡與相圖259
二、液液萃取過程計算263
第二節超臨界流體萃取271
一、超臨界萃取原理271
二、超臨界流體萃取流程273
三、超臨界流體萃取的工業應用274
第三節萃取設備274
一、混合澄清槽274
二、萃取塔275
習題277
第十二章其他傳質分離過程279
第一節膜分離技術279
一、分離膜279
二、膜組件280
三、膜分離技術282
四、膜分離技術設備286
五、膜分離技術在工業中的應用289
第二節離子交換290
一、離子交換樹脂291
二、離子交換的基本原理296
三、離子交換設備298
四、離子交換在工業中的應用301
附錄302
參考文獻328