食品工程原理

前言

食品工程原理是食品科學(xué)與工程本科專業(yè)及其相近專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的單元設(shè)計(jì)與工程系統(tǒng)集成能力十分重要。本教材主要是依據(jù)教育部食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)前該課程教學(xué)的實(shí)際需要編寫的。食品工程原理課程涉及知識(shí)面寬，對(duì)理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)的貫通融合和創(chuàng)新應(yīng)用方面要求很高，教與學(xué)的難度都比較大，所以編寫一本合適的教材就顯得很重要。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)同行們不懈努力，編寫了多本各有特色的優(yōu)秀教材。本教材力圖從工科背景出發(fā)，按照強(qiáng)化理論的系統(tǒng)性和工程的實(shí)際應(yīng)用性的思路，在注意培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)理論的同時(shí)，重視加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)食品加工工藝千變?nèi)f化，而實(shí)現(xiàn)途徑又可以多種多樣的特點(diǎn)，幫助他們逐步樹立工程觀念。在教材體系方面，把動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三大傳遞過(guò)程原理作為理論基礎(chǔ)，注意貼合食品工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，兼顧食品物理加工新技術(shù)，重在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用“三傳”的“衡算”原理，分析與解決食品生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際問(wèn)題的能力。食品工程原理是在食品加工領(lǐng)域應(yīng)用化工原理而發(fā)展起來(lái)的一門課程，所以教材章節(jié)仍然以單元操作編排。由于食品加工過(guò)程以農(nóng)產(chǎn)品生物質(zhì)的物理加工或生物轉(zhuǎn)化加工為主，操作條件比較溫和，不少單元操作是化學(xué)工程沒(méi)有的；有些設(shè)備的實(shí)現(xiàn)原理、結(jié)構(gòu)與化學(xué)加工的單元操作差別很大，所以本教材的內(nèi)容注意結(jié)合食品工程學(xué)科的特點(diǎn)，重視編寫許多在食品工程領(lǐng)域發(fā)展較快的現(xiàn)代技術(shù)，努力形成食品工程單元操作的內(nèi)涵特色。如以高真空、超低溫、超高壓等高新技術(shù)為基礎(chǔ)形成的冷凍濃縮、冷凍干燥、單體速凍、分子蒸餾、膜分離、超臨界萃取等單元操作。在編寫形式方面，各章首均提出“本章學(xué)習(xí)要求”，并設(shè)有能引領(lǐng)該章主要內(nèi)容、引起學(xué)習(xí)欲望的“引言”，提出本章的主要問(wèn)題。問(wèn)題分析一般是由淺人深、循序漸進(jìn)的，突出實(shí)用性、兼顧知識(shí)的系統(tǒng)性。各章都精心設(shè)計(jì)了習(xí)題、思考題，題目?jī)?nèi)容多與食品工程實(shí)際聯(lián)系密切，有的直接來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。本教材由姜紹通教授、周先漢副教授擔(dān)任主編，劉偉民教授、繆冶煉教授擔(dān)任副主編。參編人員有合肥工業(yè)大學(xué)姜紹通教授、周先漢副教授、鐘昔陽(yáng)副教授、王武副教授、葉永康副教授、翁世兵博士、程杰順講師、操小棟講師、劉模博士生，南京工業(yè)大學(xué)繆冶煉教授，江蘇大學(xué)劉偉民教授，河南工業(yè)大學(xué)張仲欣教授，廣東海洋大學(xué)葉盛權(quán)副教授和浙江工業(yè)大學(xué)邵平副教授。教材除緒論外共分13章，編寫分工為：姜紹通、劉模（緒論、第8章的8.5 節(jié)、第12章），鐘昔陽(yáng)（第1章），張仲欣（第2章），劉偉民（第3章），王武（第4章），繆冶煉（第5章），程杰順（第6章），周先漢（第7章，第8章的8.1 ～8.4 節(jié)、8.6 節(jié)），葉盛權(quán)（第9、10章），邵平、翁世兵（第11章），葉永康、操小棟（第13章、附錄）。全書由周先漢統(tǒng)稿。在本書編寫過(guò)程中，吉林大學(xué)的馬中蘇教授，合肥工業(yè)大學(xué)的胡獻(xiàn)國(guó)教授以及編者的許多同事給予了熱情關(guān)心與幫助，在此向他們表示衷心的感謝。雖然編者對(duì)本書的編寫盡力而為，但因水平所限，書中的不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書針對(duì)食品加工原料來(lái)源廣泛，加工工藝與實(shí)現(xiàn)途徑多種多樣的特點(diǎn)，以動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三大傳遞過(guò)程為理論基礎(chǔ)，注意結(jié)合食品工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，主要介紹了食品單元操作的基本原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備實(shí)現(xiàn)方法等，還編入許多在食品工程領(lǐng)域發(fā)展較快的現(xiàn)代技術(shù)。    本書重視把理論的系統(tǒng)性和解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)用性相結(jié)合，突出工程觀念，力求概念敘述準(zhǔn)確，內(nèi)容介紹簡(jiǎn)練，難點(diǎn)分析平緩。為便于讀者學(xué)習(xí)，對(duì)介紹的重要單元操作都設(shè)有綜合算例，每章還精心設(shè)計(jì)了內(nèi)容貼近食品工程實(shí)際的思考題、習(xí)題，并附有習(xí)題答案。    教材除緒論外共分13章，包括流體流動(dòng)、流體輸送、非均相物系分離、攪拌與混合、傳熱、蒸發(fā)與結(jié)晶、吸收、蒸餾、萃取與浸提、食品冷凍技術(shù)、干燥、膜分離、吸附與離子交換。    本書可作為高等院校食品、生物工程類及相關(guān)專業(yè)教材，也可供上述專業(yè)及相關(guān)部門技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論第1章  流體流動(dòng)第2章  流體輸送第3章  非均相物系分離第4章  攪拌與混合第5章  傳熱第6章  蒸發(fā)與結(jié)晶第7章  吸收第8章  蒸餾第9章  萃取與浸提第10章  食品冷凍技術(shù)第11章  干燥第12章  膜分離第13章  吸附與離子交換附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：0.1.1 單元操作由于食品原料主要來(lái)自農(nóng)林牧副漁等成千上萬(wàn)種生物質(zhì)，加工出的產(chǎn)品又必須滿足不同民族、不同地域和不同人群的消費(fèi)習(xí)慣與需求，這就要求現(xiàn)代食品工業(yè)為廣大消費(fèi)者提供花色品種極為豐富的食品品種。所以食品加工工藝的多樣性、復(fù)雜性和獨(dú)特性是可想而知的。雖然食品加工工藝千變?nèi)f化，但是通過(guò)宏觀分析可以發(fā)現(xiàn)，這些工藝一般都是由一系列的基本工序組裝集成產(chǎn)生的。包含在不同食品加工工藝中的同一類基本工序稱為單元操作（unit operation），同一單元操作一般具有相同的理論基礎(chǔ)和遵循的規(guī)律，可以用一類加工目的相同的工程裝備實(shí)現(xiàn)。例如，濃縮蘋果汁與普通蘋果汁相比，具有體積小，可溶性固形物含量高，節(jié)約包裝及運(yùn)輸費(fèi)用，產(chǎn)品保藏期較長(zhǎng)等特點(diǎn)。濃縮蘋果汁的工藝一般由原料輸送、選果、洗滌、破碎、榨汁、澄清、殺菌、濃縮、計(jì)量灌裝、包裝等基本操作構(gòu)成。再比如普通的乳粉加工，其工藝主要是合格原料乳經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理后，由配料混合、均質(zhì)、殺菌、濃縮、噴霧干燥、冷卻、計(jì)量包裝等基本操作構(gòu)成。顯然濃縮蘋果汁和普通的乳粉的總體加工工藝不同，但是二者在濃縮的基本操作方面是類似的。濃縮操作目的是部分脫除水分，提高溶液的固形物含量，其基本操作是通過(guò)傳熱升溫結(jié)合真空技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水分蒸發(fā)。濃縮基本操作在濃縮蘋果汁和普通的乳粉加工中遵循的規(guī)律是相同的，其工程設(shè)備的加工目的相同，所以可以把它稱為蒸發(fā)（濃縮）單元操作。單元操作的概念源自于化工原理。人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，根據(jù)所用設(shè)備相似、原理相近、基本過(guò)程相同的原則，提出了“單元操作”的概念。各種食品、化工、生物工程產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，可由若干單元操作或與化學(xué)反應(yīng)、生物轉(zhuǎn)化過(guò)程作適當(dāng)?shù)拇?lián)組合而構(gòu)成。作為單元操作，一般具有下列特點(diǎn)：①這些操作只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，并不改變物料的化學(xué)性質(zhì)，所以它們都是物理性操作；②單元操作都是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中共有的操作，例如前文介紹的蘋果汁和牛奶的濃縮、油廠浸出車間混合油的濃縮等都是通過(guò)蒸發(fā)這一單元操作而實(shí)現(xiàn)的；酒精工業(yè)中酒精的提純、浸出毛油脫臭（分離溶劑油）都是通過(guò)蒸餾操作而實(shí)現(xiàn)的。單元操作統(tǒng)一了通常被認(rèn)為各不相同的獨(dú)立的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，使人們可以系統(tǒng)而深入地研究每一單元操作的內(nèi)在規(guī)律、基本原理和工程實(shí)現(xiàn)方法。

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