食品工程單元操作

內(nèi)容概要

　　《食品工程單元操作》結(jié)合傳遞原理闡述了食品工業(yè)中常見單元操作的基本原理和主要應(yīng)用，注重學(xué)生工程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作能力培養(yǎng)，詳細(xì)介紹了處理食品工程問(wèn)題的常用方法，并配備了大量的例題和習(xí)題。考慮到教學(xué)中的實(shí)際需要，本書盡量以簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行敘述，突出應(yīng)用，簡(jiǎn)化理論推導(dǎo)?！　　妒称饭こ虇卧僮鳌房勺鳛楦叩仍盒Ｊ称房茖W(xué)與工程專業(yè)的教材或參考書，也可供從事食品、發(fā)酵、糧食加工、油脂、制糖及其他農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、科研人員閱讀。

書籍目錄

緒論1 0.1食品工程與單元操作1 0.2單位、量綱和換算2 0.2.1物理單位的換算2 0.2.2經(jīng)驗(yàn)公式的換算3 1流體流動(dòng)和輸送4 1.1流體的物理性質(zhì)4 1.1.1連續(xù)介質(zhì)假定4 1.1.2流體的密度4 1.1.3流體的可壓縮性和溫度膨脹性5 1.1.4流體的黏性5 1.2流體靜力學(xué)7 1.2.1流體的受力與靜壓強(qiáng)7 1.2.2流體靜力學(xué)基本方程7 1.2.3靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用8 1.3流體流動(dòng)的質(zhì)量衡算和能量衡算10 1.3.1流動(dòng)與流場(chǎng)10 1.3.2質(zhì)量衡算與連續(xù)性方程11 1.3.3能量衡算與柏努利方程12 1.4流體流動(dòng)的阻力16 1.4.1流動(dòng)的類型與雷諾數(shù)16 1.4.2邊界層和邊界層的分離18 1.4.3計(jì)算直管阻力損失的通式20 1.4.4直管內(nèi)的速度分布21 1.4.5直管阻力損失的計(jì)算22 1.4.6局部阻力損失的計(jì)算26 1.5流體輸送管路的計(jì)算31 1.5.1管徑的選擇31 1.5.2管路計(jì)算32 1.5.3管路特性曲線35 1.5.4可壓縮流體的管路計(jì)算36 1.6流速和流量的測(cè)定381.6.1測(cè)速管38 1.6.2孔板流量計(jì)與文丘里流量計(jì)40 1.6.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)42 1.7非牛頓流體的流動(dòng)43 1.7.1冪律流體在管內(nèi)層流時(shí)的速度分布和流量44 1.7.2冪律流體管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的阻力損失44 1.8液體輸送機(jī)械45 1.8.1離心泵45 1.8.2往復(fù)泵54 1.8.3其他類型泵56 1.9氣體輸送機(jī)械57 1.9.1通風(fēng)機(jī)57 1.9.2鼓風(fēng)機(jī)59 1.9.3壓縮機(jī)60 1.9.4真空泵62 本章主要符號(hào)64 本章習(xí)題64 2非均相混合物的分離71 2.1流體與粒子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)71 2.1.1顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)71 2.1.2流體通過(guò)固定床的流動(dòng)74 2.2沉降77 2.2.1重力沉降77 2.2.2離心沉降80 2.3過(guò)濾85 2.3.1過(guò)濾的基本概念85 2.3.2過(guò)濾設(shè)備86 2.3.3過(guò)濾計(jì)算89 2.4離心機(jī)96 2.4.1概論96 2.4.2沉降式離心機(jī)97 2.4.3過(guò)濾式離心機(jī)99 本章主要符號(hào)100 本章習(xí)題101 3以動(dòng)量傳遞為特征的混合單元操作104 3.1攪拌104 3.1.1混合的理論和攪拌器的流動(dòng)特性104 3.1.2攪拌器的功率消耗108 3.1.3相似理論和攪拌系統(tǒng)的放大110 3.1.4幾種特殊情況下的混合和攪拌113 3.2流態(tài)化和氣力輸送117 3.2.1流化床的流體力學(xué)特性117 3.2.2流化床的結(jié)構(gòu)和計(jì)算122 3.2.3氣力輸送123 3.3乳化和均質(zhì)127 3.3.1乳化128 3.3.2均質(zhì)129 3.3.3乳化和均質(zhì)設(shè)備131 本章主要符號(hào)133 本章習(xí)題134 4傳熱135 4.1傳熱基本方程135 4.1.1熱傳遞的基本方式135 4.1.2能量方程136 4.1.3實(shí)際的傳熱過(guò)程139 4.2熱傳導(dǎo)139 4.2.1溫度場(chǎng)和傅里葉（Fourier）定律139 4.2.2熱導(dǎo)率140 4.2.3平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)141 4.2.4圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)142 4.3對(duì)流傳熱145 4.3.1對(duì)流傳熱與對(duì)流傳熱系數(shù)及其主要的影響因素145 4.3.2流體無(wú)相變時(shí)的對(duì)流傳熱過(guò)程的量綱分析147 4.3.3流體無(wú)相變對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式149 4.3.4流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)153 4.3.5流化床中的對(duì)流傳熱157 4.4輻射傳熱158 4.4.1輻射的基本定律158 4.4.2兩固體間的相互傳熱161 4.4.3對(duì)流輻射聯(lián)合傳熱163 4.5穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程的計(jì)算164 4.5.1穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程的計(jì)算方法164 4.5.2穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程的操作型計(jì)算171 4.6非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程173 4.6.1內(nèi)熱阻可以忽略的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)173 4.6.2內(nèi)部和表面熱阻均不能忽略的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)174 4.6.3流體的間歇式換熱178 4.7換熱器179 4.7.1管式換熱器179 4.7.2板式換熱器182 4.7.3傳熱過(guò)程的強(qiáng)化184 本章主要符號(hào)186 本章習(xí)題186 5蒸發(fā)、結(jié)晶、熱殺菌與冷凍189 5.1蒸發(fā)189 5.1.1蒸發(fā)的原理與設(shè)備189 5.1.2蒸發(fā)過(guò)程的溫差損失195 5.1.3單效蒸發(fā)197 5.1.4多效蒸發(fā)198 5.2結(jié)晶204 5.2.1結(jié)晶的原理205 5.2.2結(jié)晶方法與設(shè)備207 5.3熱殺菌210 5.3.1微生物的耐熱性210 5.3.2罐裝食品的傳熱211 5.3.3熱殺菌時(shí)間的計(jì)算212 5.4食品的冷凍213 5.4.1制冷基本原理和常用制冷方法213 5.4.2食品的冷凍過(guò)程216 5.4.3食品冷凍的方法和裝置220 本章主要符號(hào)223 本章習(xí)題223 6傳質(zhì)原理226 6.1傳質(zhì)基礎(chǔ)226 6.1.1混合物組成的表示方法226 6.1.2相平衡與傳質(zhì)推動(dòng)力228 6.1.3傳質(zhì)速度與傳質(zhì)通量229 6.2傳質(zhì)原理229 6.2.1傳質(zhì)微分方程229 6.2.2分子傳質(zhì)231 6.2.3對(duì)流傳質(zhì)（擴(kuò)散）236 6.3流動(dòng)中的傳遞與相似類比241 6.3.1動(dòng)量、熱量與質(zhì)量傳遞之間的相似性241 6.3.2三傳類比表達(dá)式（類似律）242 本章主要符號(hào)243 本章習(xí)題244 7吸收、吸附與離子交換245 7.1吸收245 7.1.1氣體吸收的平衡關(guān)系246 7.1.2吸收速率方程248 7.1.3低濃度氣體吸收的計(jì)算249 7.1.4吸收系數(shù)257 7.2填料塔259 7.2.1填料塔的結(jié)構(gòu)與填料259 7.2.2填料塔的流體力學(xué)性能263 7.3吸附265 7.3.1吸附分離的基本理論265 7.3.2吸附計(jì)算269 7.3.3吸附設(shè)備272 7.4離子交換275 7.4.1離子交換的基本理論275 7.4.2離子交換操作與設(shè)備279 本章主要符號(hào)281 本章習(xí)題282 8蒸餾、萃取與浸取285 8.1蒸餾285 8.1.1兩組分系統(tǒng)的汽液平衡285 8.1.2平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾289 8.1.3兩組分連續(xù)精餾原理292 8.1.4兩組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算294 8.1.5精餾特例304 8.2板式塔307 8.2.1板式塔的結(jié)構(gòu)307 8.2.2板效率310 8.2.3塔徑和塔高計(jì)算311 8.2.4板式塔的流體力學(xué)性能和操作特性311 8.3液液萃取313 8.3.1液液萃取相平衡過(guò)程與三元相圖313 8.3.2液液萃取過(guò)程的計(jì)算316 8.3.3液液萃取設(shè)備322 8.4浸取325 8.4.1浸取平衡的表達(dá)325 8.4.2浸取操作的計(jì)算327 8.4.3浸取設(shè)備330 8.5超臨界萃取332 8.5.1超臨界萃取的原理332 8.5.2超臨界萃取的流程334 本章主要符號(hào)335 本章習(xí)題3369干燥與空氣調(diào)節(jié)340 9.1濕空氣的性質(zhì)340 9.1.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)341 9.1.2濕空氣性質(zhì)圖345 9.1.3濕空氣的基本狀態(tài)變化過(guò)程348 9.2干燥過(guò)程的衡算350 9.2.1濕物料的形態(tài)和含水量表示350 9.2.2干燥系統(tǒng)的衡算350 9.2.3空氣通過(guò)干燥器的狀態(tài)變化352 9.3干燥動(dòng)力學(xué)355 9.3.1物料中的水分355 9.3.2干燥機(jī)理357 9.3.3干燥速率358 9.3.4恒定干燥時(shí)間計(jì)算361 9.4干燥設(shè)備363 9.4.1干燥器的分類363 9.4.2對(duì)流干燥器363 9.4.3傳導(dǎo)干燥器和輻射干燥器368 9.4.4干燥器的選擇370 9.5噴霧干燥371 9.5.1噴霧干燥原理371 9.5.2噴霧器373 9.6冷凍干燥375 9.6.1冷凍干燥原理375 9.6.2冷凍干燥裝置379 9.7空氣調(diào)節(jié)381 9.7.1直流式空氣調(diào)節(jié)381 9.7.2回風(fēng)式空氣調(diào)節(jié)383 本章主要符號(hào)384 本章習(xí)題385 10膜分離過(guò)程388 10.1膜分離過(guò)程概論388 10.1.1膜分離過(guò)程的特點(diǎn)388 10.1.2常用的膜和膜分離設(shè)備389 10.2超濾與微濾393 10.2.1超濾與微濾的過(guò)程特征和數(shù)學(xué)模型393 10.2.2微濾和超濾的操作397 10.3反滲透與納濾398 10.3.1反滲透原理398 10.3.2描述反滲透的數(shù)學(xué)模型400 10.4電滲析401 10.4.1電滲析過(guò)程原理401 10.4.2電滲析裝置405 10.5滲透汽化407 10.5.1滲透汽化原理407 10.5.2滲透汽化中的傳遞408 本章主要符號(hào)410 本章習(xí)題411 附錄412 一、單位換算412 二、物性數(shù)據(jù)413 1.干空氣的物理性質(zhì)（p=101.3kPa）413 2.水的物理性質(zhì)414 3.飽和水蒸氣表（以壓強(qiáng)為準(zhǔn)）414 4.飽和水蒸氣表（以溫度為準(zhǔn)）416 5.101.3kPa下氣體黏度417 6.101.3kPa下氣體比熱容418 7.液體黏度419 8.液體的比熱容420 9.常用液體的熱導(dǎo)率421 10.有機(jī)液體的相對(duì)密度422 11.液體汽化潛熱423 12.常用固體材料的重要性質(zhì)424 13.一些食品的熱導(dǎo)率425 14.一些食品的定壓比熱容425 三、常用材料和設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、規(guī)范426 1.流體輸送用無(wú)縫鋼管規(guī)格（摘自GB/T8163—2008）426 2.IS型單級(jí)單吸離心泵（部分）426 3.4.72.11型離心通風(fēng)機(jī)性能表（部分）428 4.空氣壓縮機(jī)規(guī)格429 5.CLT/A型旋風(fēng)分離器的生產(chǎn)能力（m3/h）429 6.固定管板式熱交換器（摘自JB/T4714—92、JB/T4715—92）430 參考文獻(xiàn)432

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   3.3.1 乳化 3.3.1.1乳化液的類型與穩(wěn)定性 食品乳化液通常有兩種類型，即水包油型與油包水型。牛乳和冰淇淋為典型的水包油型乳化體系。黃油和人造奶油是典型的油包水型乳化產(chǎn)品。形成何種類型的乳化液，與組成物料的物性、兩相的比例、乳化劑的類型及乳化液的制備方法等有關(guān)。 乳化液分散相液滴的直徑一般在0.1～10μm之間，工業(yè)化生產(chǎn)的食品乳化液中的脂肪球的直徑范圍通常在0.1～2.5μm之間，應(yīng)用高效均質(zhì)機(jī)生產(chǎn)的含乳型乳化制品（如冷凍甜食）中的脂肪球直徑平均值可控制在0.5μm以下。 乳化液的穩(wěn)定性通常以乳化液分散相的上升（或沉降、絮凝）和聚合的速度來(lái)衡量。一般說(shuō)來(lái)，乳化液的流動(dòng)性受連續(xù)相液體支配。當(dāng)連續(xù)相為水相時(shí)，乳化液的黏度通常較低，連續(xù)相為油相時(shí)，黏度通常較高。分散相的體積含量也是影響乳化液流動(dòng)性的因素，分散相物質(zhì)在乳化液中的體積含量升高會(huì)使乳化液的流動(dòng)性降低。 理論上說(shuō)，乳化液的穩(wěn)定性是相對(duì)的。由互不相溶的水和油兩相用人工攪拌方式制成的乳化液，不論是油包水還是水包油型，都是不穩(wěn)定的。分散相與連續(xù)相間存在密度差是分散相沉降或上浮，最終使乳化液分層的根本原因，兩相的相對(duì)移動(dòng)速度一般可以用斯托克斯定律描述。 分散相的液滴始終存在著由小變大的趨勢(shì)，分散相液滴聚結(jié)的原因是在兩相的界面處存在著自由能，這種自由能與單位體積乳化液內(nèi)兩相間的界面積成正比，因而與分散相液滴的大小成反比。兩相界面存在的能總是力圖通過(guò)收縮界面使兩相問(wèn)保持最小的接觸面積，從而降低自由能。分散相液滴趨于取球形體是這種作用的表現(xiàn)形式之一，液滴自發(fā)并合成大滴是這種收縮界面效應(yīng)的另一表現(xiàn)形式。因此，為了獲得穩(wěn)定的乳化液，除了使分散相液滴的直徑足夠小以外，還必須消除兩相間存在的界面張力，為此在配制乳化液時(shí)要加入乳化劑。 乳化液兩相的黏度也是其穩(wěn)定性的重要因素。分散相液滴的黏度高時(shí)，可減慢液滴間的并合；而連續(xù)相黏度高時(shí)，分散相的上浮或沉降速度將減慢。連續(xù)相的黏度對(duì)分散相液滴并合的程度也起很大的影響。液滴并合是因液滴互相碰撞引起的，因此增大黏度對(duì)這種碰撞有阻礙作用。在乳化液中，以增加黏度為目的而加入的物質(zhì)為增黏劑（或稱增稠劑）。 由于黏度與溫度有關(guān)，一般溫度越高黏度越低。因此，有些乳化產(chǎn)品，必須及時(shí)降溫并在低溫下保存，才能穩(wěn)定。 分散相液滴的帶電狀態(tài)也是乳化液穩(wěn)定的一個(gè)因素。由于液滴帶同種電荷，在液滴之間存在一種相互排斥作用，有阻止分散相并合的作用。使用離子型表面活性劑作乳化劑，或者使用食鹽之類的電解質(zhì)，對(duì)增加分散相液滴的帶電性，促進(jìn)乳化液的穩(wěn)定性有顯著的效果。

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