食品工程單元操作（簡體書）

《食品工程單元操作》結合傳遞原理闡述了食品工業中常見單元操作的基本原理和主要應用，注重學生工程設計和實際操作能力培養，詳細介紹了處理食品工程問題的常用方法，並配備了大量的例題和習題。考慮到教學中的實際需要，本書儘量以簡潔的語言進行敘述，突出應用，簡化理論推導。 《食品工程單元操作》可作為高等院校食品科學與工程專業的教材或參考書，也可供從事食品、發酵、糧食加工、油脂、制糖及其他農產品加工工業的生產、設計、科研人員閱讀。．

《食品工程單元操作》可作為高等院校食品科學與工程專業的教材或參考書，也可供從事食品、發酵、糧食加工、油脂、制糖及其他農產品加工工業的生產、設計、科研人員閱讀。

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經驗公式的換算3
1流體流動和輸送4
1.1流體的物理性質4
1.1.1連續介質假定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7
1.2.1流體的受力與靜壓強7
1.2.2流體靜力學基本方程7
1.2.3靜力學基本方程的應用8
1.3流體流動的質量衡算和能量衡算10
1.3.1流動與流場10
1.3.2質量衡算與連續性方程11
1.3.3能量衡算與柏努利方程12
1.4流體流動的阻力16
1.4.1流動的類型與雷諾數16
1.4.2邊界層和邊界層的分離18
1.4.3計算直管阻力損失的通式20
1.4.4直管內的速度分布21
1.4.5直管阻力損失的計算22
1.4.6局部阻力損失的計算26
1.5流體輸送管路的計算31
1.5.1管徑的選擇31
1.5.2管路計算32
1.5.3管路特性曲線35
1.5.4可壓縮流體的管路計算36
1.6流速和流量的測定381.6.1測速管38
1.6.2孔板流量計與文丘里流量計40
1.6.3轉子流量計42
1.7非牛頓流體的流動43
1.7.1冪律流體在管內層流時的速度分布和流量44
1.7.2冪律流體管內流動時的阻力損失44
1.8液體輸送機械45
1.8.1離心泵45
1.8.2往復泵54
1.8.3其他類型泵56
1.9氣體輸送機械57
1.9.1通風機57
1.9.2鼓風機59
1.9.3壓縮機60
1.9.4真空泵62
本章主要符號64
本章習題64
2非均相混合物的分離71
2.1流體與粒子的相對運動71
2.1.1顆粒在流體中的運動71
2.1.2流體通過固定床的流動74
2.2沉降77
2.2.1重力沉降77
2.2.2離心沉降80
2.3過濾85
2.3.1過濾的基本概念85
2.3.2過濾設備86
2.3.3過濾計算89
2.4離心機96
2.4.1概論96
2.4.2沉降式離心機97
2.4.3過濾式離心機99
本章主要符號100
本章習題101
3以動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流態化和氣力輸送117
3.2.1流化床的流體力學特性117
3.2.2流化床的結構和計算122
3.2.3氣力輸送123
3.3乳化和均質127
3.3.1乳化128
3.3.2均質129
3.3.3乳化和均質設備131
本章主要符號133
本章習題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實際的傳熱過程139
4.2熱傳導139
4.2.1溫度場和傅里葉（Fourier）定律139
4.2.2熱導率140
4.2.3平壁的穩態熱傳導141
4.2.4圓筒壁的穩態熱傳導142
4.3對流傳熱145
4.3.1對流傳熱與對流傳熱系數及其主要的影響因素145
4.3.2流體無相變時的對流傳熱過程的量綱分析147
4.3.3流體無相變對流傳熱系數的經驗關聯式149
4.3.4流體有相變時的對流傳熱系數153
4.3.5流化床中的對流傳熱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對流輻射聯合傳熱163
4.5穩態傳熱過程的計算164
4.5.1穩態傳熱過程的計算方法164
4.5.2穩態傳熱過程的操作型計算171
4.6非穩態傳熱過程173
4.6.1內熱阻可以忽略的非穩態熱傳導173
4.6.2內部和表面熱阻均不能忽略的非穩態熱傳導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傳熱過程的強化184
本章主要符號186
本章習題186
5蒸發、結晶、熱殺菌與冷凍189
5.1蒸發189
5.1.1蒸發的原理與設備189
5.1.2蒸發過程的溫差損失195
5.1.3單效蒸發197
5.1.4多效蒸發198
5.2結晶204
5.2.1結晶的原理205
5.2.2結晶方法與設備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熱殺菌時間的計算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食品的冷凍過程216
5.4.3食品冷凍的方法和裝置220
本章主要符號223
本章習題223
6傳質原理226
6.1傳質基礎226
6.1.1混合物組成的表示方法226
6.1.2相平衡與傳質推動力228
6.1.3傳質速度與傳質通量229
6.2傳質原理229
6.2.1傳質微分方程229
6.2.2分子傳質231
6.2.3對流傳質（擴散）236
6.3流動中的傳遞與相似類比241
6.3.1動量、熱量與質量傳遞之間的相似性241
6.3.2三傳類比表達式（類似律）242
本章主要符號243
本章習題244
7吸收、吸附與離子交換245
7.1吸收245
7.1.1氣體吸收的平衡關系246
7.1.2吸收速率方程248
7.1.3低濃度氣體吸收的計算249
7.1.4吸收系數257
7.2填料塔259
7.2.1填料塔的結構與填料259
7.2.2填料塔的流體力學性能263
7.3吸附265
7.3.1吸附分離的基本理論265
7.3.2吸附計算269
7.3.3吸附設備272
7.4離子交換275
7.4.1離子交換的基本理論275
7.4.2離子交換操作與設備279
本章主要符號281
本章習題282
8蒸餾、萃取與浸取285
8.1蒸餾285
8.1.1兩組分系統的汽液平衡285
8.1.2平衡蒸餾與簡單蒸餾289
8.1.3兩組分連續精餾原理292
8.1.4兩組分連續精餾塔的計算294
8.1.5精餾特例304
8.2板式塔307
8.2.1板式塔的結構307
8.2.2板效率310
8.2.3塔徑和塔高計算311
8.2.4板式塔的流體力學性能和操作特性311
8.3液液萃取313
8.3.1液液萃取相平衡過程與三元相圖313
8.3.2液液萃取過程的計算316
8.3.3液液萃取設備322
8.4浸取325
8.4.1浸取平衡的表達325
8.4.2浸取操作的計算327
8.4.3浸取設備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335
本章習題3369干燥與空氣調節340
9.1濕空氣的性質340
9.1.1濕空氣的狀態參數341
9.1.2濕空氣性質圖345
9.1.3濕空氣的基本狀態變化過程348
9.2干燥過程的衡算350
9.2.1濕物料的形態和含水量表示350
9.2.2干燥系統的衡算350
9.2.3空氣通過干燥器的狀態變化352
9.3干燥動力學355
9.3.1物料中的水分355
9.3.2干燥機理357
9.3.3干燥速率358
9.3.4恒定干燥時間計算361
9.4干燥設備363
9.4.1干燥器的分類363
9.4.2對流干燥器363
9.4.3傳導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空氣調節381
9.7.1直流式空氣調節381
9.7.2回風式空氣調節383
本章主要符號384
本章習題385
10膜分離過程388
10.1膜分離過程概論388
10.1.1膜分離過程的特點388
10.1.2常用的膜和膜分離設備389
10.2超濾與微濾393
10.2.1超濾與微濾的過程特征和數學模型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描述反滲透的數學模型400
10.4電滲析401
10.4.1電滲析過程原理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410
本章習題411
附錄412
一、單位換算412
二、物性數據413
1.干空氣的物理性質（p=101.3kPa）413
2.水的物理性質414
3.飽和水蒸氣表（以壓強為準）414
4.飽和水蒸氣表（以溫度為準）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.常用液體的熱導率421
10.有機液體的相對密度422
11.液體汽化潛熱423
12.常用固體材料的重要性質424
13.一些食品的熱導率425
14.一些食品的定壓比熱容425
三、常用材料和設備的型號、規格、規范426
1.流體輸送用無縫鋼管規格（摘自GB/T8163—2008）426
2.IS型單級單吸離心泵（部分）426
3.4.72.11型離心通風機性能表（部分）428
4.空氣壓縮機規格429
5.CLT/A型旋風分離器的生產能力（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432

3.3.1 乳化
3.3.1.1乳化液的類型與穩定性
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。
乳化液分散相液滴的直徑一般在0.1～10μm之間，工業化生產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，應用高效均質機生產的含乳型乳化制品（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）和聚合的速度來衡量。一般說來，乳化液的流動性受連續相液體支配。當連續相為水相時，乳化液的黏度通常較低，連續相為油相時，黏度通常較高。分散相的體積含量也是影響乳化液流動性的因素，分散相物質在乳化液中的體積含量升高會使乳化液的流動性降低。
理論上說，乳化液的穩定性是相對的。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，都是不穩定的。分散相與連續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，兩相的相對移動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，分散相液滴聚結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收縮界面使兩相問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形式之一，液滴自發并合成大滴是這種收縮界面效應的另一表現形式。因此，為了獲得穩定的乳化液，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要加入乳化劑。
乳化液兩相的黏度也是其穩定性的重要因素。分散相液滴的黏度高時，可減慢液滴間的并合；而連續相黏度高時，分散相的上浮或沉降速度將減慢。連續相的黏度對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為增黏劑（或稱增稠劑）。
由于黏度與溫度有關，一般溫度越高黏度越低。因此，有些乳化產品，必須及時降溫并在低溫下保存，才能穩定。
分散相液滴的帶電狀態也是乳化液穩定的一個因素。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，對增加分散相液滴的帶電性，促進乳化液的穩定性有顯著的效果。