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食品工程原理
食品冷冻技术
了解食品冷冻冷藏对食品保鲜作用的基本原理。
过程:食品中的自由水形成冰晶体
特点:食品的冰点低于水的冰点(见附录表15P.685)
食品的物理性质变化:
密度降低,内压升高,比热容降低,热导率升高
见图6-47(1)(2)P.354
冻结速度对食品结构的影响:冻结过程进行得越慢,细胞间隙里的水分就会形成冰晶聚集,冰晶颗粒越大,水分重新分布越显著,越容易破坏食品的细胞组织;反之,快速冻结使细胞内的水分大多数在原地冻结,冰晶体分布均匀且颗粒较小,可以在食品解冻时最大程度地保持食品原有的组织状态。
颗粒与流涕之间的相对运动
了解离心沉降的基本原理。
1沉降:分散相在连续相中运动。
定义:利用分散相与连续相之间的密度差,使分散相相对于连续相运动而实现分离的操作。
如果沉降在重力场中进行,就称为重力沉降。例如,将一桶含有泥砂的河水静置一段时间,水中的泥砂沉到桶底,就得到了比较清洁的水。这个过程就是重力沉降过程,作用原理就是泥砂的密度大于水。
2过滤:连续相相对于分散相运动。
3离心分离:依靠分离设备的旋转,使物系处于离心场下从而使悬浮液分离的操作。
了解液体过滤的基本原理。
乳化
了解食品乳化操作基本原理;HLB概念及其在选择乳化剂时的参照意义。
粉碎与筛分
了解各种粉碎方法与原理。
了解食品工业上的应用。
吸附
了解基本概念;吸附过程和吸附理论。
了解吸附技术在食品工业中的应用。
浸出和萃取
了解浸出和萃取理论的基本概念以及操作原理、
了解浸出和萃取在食品工业中的应用。
液体浓缩
了解液体浓缩的基本方法及原理。
了解各种蒸发设备的结构、特点及其适用范围。
了解浓缩过程在食品工业中的应用。
食品干燥
了解临界水含量的概念;平衡水分与自由水分、结合水分与非结合水分的概念。
平衡水分和自由水分
当一定状态的空气和湿物料接触,达到平衡时的水分就称为平衡水分,即湿物料中水分的活度pw/ps与湿空气的相对湿度j相等时物料的含水量。
当物料和湿空气接触后,一旦达到平衡,即物料中的水分达到平衡水分,如果湿空气的状态不变,干燥就停止了。在此之前,物料水分大于平衡水分的那部分水分就称为自由水分。自由水分可以用干燥的方法去除。
物料中的水分与一定温度t、相对湿度φ的不饱和湿空气达到平衡状态,此时物料所含水分称为该空气条件(t、φ)下物料的平衡水分。
在干燥过程中能除去的水分只是物料中超出平衡水分的那一部分,称为自由水分。
平衡水分随物料的种类及空气的状态(t,φ)不同而异。
平衡水分代表物料在一定空气状况下可以干燥的限度。
结合水分与非结合水分
按照物料中水分与物料的结合方式不同,物料中的水分可以划分为以下几种:
化学结合水如结晶水,不能用干燥方法去除;
物化结合水如吸附水分,渗透水分,结构水分,其中吸附水分结合力最强;
机械结合水如毛细管水分,空隙中水分,表面湿润水分,其中表面湿润水分结合力最强。
结合力强的水分水分难去除,称为结合水分;
结合力弱的水分水分易去除,称为非结合水分。
平衡水分曲线以上的为自由水分,平衡水分曲线与j=100%线交点以上的为非结合水分,容易除去。非结合水分的活度?1,它与物料的结合力极弱。汽化这种水分与汽化纯水相同,极易用干燥的方法除去。
结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。
特点:借化学力或物理化学力与物料相结合的,由于结合力强,其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压,致使干燥过程的传质推动力降低,故除去结合水分较困难。
非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分,如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。
特点:物料中非结合水分与物料的结合力弱,其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同,干燥过程中除去非结合水分较容易。
物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料本身的性质,而与干燥介质的状态无关;
平衡水分与自由水分则还取决于干燥介质的状态。干燥介质状态改变时,平衡水分和自由水分的数值将随之改变。
了解影响干燥速度的因素。
(1)湿物料的性质与形状:包括物理结构、化学组成、形状大小、料层厚薄及水分结合方式。
(2)物料的湿度:物料的水分活度与湿度有关,因而影响干燥速率。
(3)物料的温度:温度与水分的蒸气压和扩散系数有关。
(4)干燥介质的状态:温度越高,相对湿度越低,干燥速率越大。
(5)干燥介质的流速:由边界层理论可知,流速越大,气膜越薄,干燥速率越大。
(6)介质与物料的接触状况:主要是指介质的流动方向。流动方向垂直于物料表面时,干燥速率最快。
了解干燥器的形式及特点。
干燥器的分类:
按操作压强分:常压干燥器、真空干燥器;
按操作方式分:连续式、间歇式;
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