食品工程课件.ppt

食品科学与工程1食品科学食品科学简介简介1）、定义）、定义　　食品科学：借用Food Science （Norman）的定义，食品科学可以定义为应用基础科学及工程知识来研究食品的物理、化学及生化性质及食品加工原理的一门科学 2）、所跨学科）、所跨学科　　食品科学关键于跨学科，包括: 化学类（有机化学、生物化学、食品化学、分析化学等）、生物学、食品科学、食品工程、微生物学、化工和食品技术、肉制品加工、乳制品加工、蛋制品加工等 3）、食品科学分类）、食品科学分类　　食品科学大致分为食品化学、食品工程、食品微生物学等几个分支　2•食品化学食品化学：从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性以及他们在生产、加工、贮存和运销的过程中的变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学，是为改善食品品质、开发食品新资源、革新食品加工工艺和贮运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理论基础的学科 •食品工程食品工程：食品工程是粮食、油料加工，食品制造和饮料制造等工程技术领域的总称一般会从事食品生物技术、食品化学及应用、食品加工与保藏、食品检测与分析、食品分离与重组、粮食与油脂加工、水产品加工、畜产品加工、果蔬加工、食品机械与包装、功能性食品的理论研究和技术开发。

•食品微生物学：食品微生物学：是微生物学的分支学科它是自工业微生物学、微生物生态学和卫生学中转化出来的，主要研究微生物与食品制造、保藏等方面内容的一门科学3食品工程食品工程 是研究食品工业生产中所用加工方法、过程是研究食品工业生产中所用加工方法、过程和装置的一门技术科学和装置的一门技术科学 1.1.简介简介简介简介2. 2. 发展历程发展历程发展历程发展历程 3. 3. 基本操作单元基本操作单元基本操作单元基本操作单元 4. 4. 食品机械和设备要求食品机械和设备要求食品机械和设备要求食品机械和设备要求 5. 5. 食品生产中的自动控制食品生产中的自动控制食品生产中的自动控制食品生产中的自动控制 6. 6. 未来发展的展望未来发展的展望未来发展的展望未来发展的展望 4 食品工程是食品生产工艺和设备的设计食品工程是食品生产工艺和设备的设计 基础食品工程具有基本学科的性质，它所研究的基本原理是各门类食品工艺学、发酵工艺学、食品机械学等学科的主要基础和组成部分 一种新产品的开发一种新产品的开发需要过研究试验、中间试验，然后依照工程原理进行相似放大，使之能适合工业生产的要求。

食品加工过程中的物料，不仅有物理变化，往往还伴有化学变化和生物化学变化因此食品工程涉及到生物化学、生物学、微生物学、人体营养与食品卫生学、包装材料等多个学科从食品工程技术科学的发展状况来看，它和化学工程、生物工程关系尤其密切 食品工程的任务食品工程的任务是不断为食品工业生产的科学、合理、优化，提供必要的论证、技术和设备机理食品工程研究的对象是食品生产中单一的或复合的过程和典型设备，研究这些过程和设备的机理及其共性和特性在食品工业将这些多种多样的制造过程加以分类整理，并且通常可归纳为由若干应用较广而为数不多的、称之为单元操作的基本过程组成 关于食品工程的简介关于食品工程的简介5 食品工程的发展过程和食品生产行业的历史同样悠久，可以追溯到古代发酵和蒸发过程 从历史上看，食品加工的出现远较化学加工为早人类以家庭烹调和手工方式加工食品的历史延续了许多世纪，但食品工业的出现则仅是近百年的事长期以来，食品工业是以作坊的形式,凭经验和传统方法为其生产基础 19世纪末,科学原理才开始进入食品加工领域食品加工科学化的一个重要方面是引入和运用化工单元操作，并发展形成食品工程单元操作，从而促进了食品工业向着大规模、连续化和自动化的方向发展。

1952年，美国M.E.帕克撰写了《食品工程原理》一书，其他国家也相继出版了有关食品工程原理和食品工程单元操作的教科书，这是食品工程这门科学基本形成的重要标志 学科发展历程学科发展历程6•食品工程所研究的基本单元操作一般包括：物料输送、清洗、分级、破碎、分离、混合、乳化、传热、浓缩、 干燥、 制冷、真空操作和包装•食品制造过程通常由其中的几个基本单元操作过程组成大部分单元操作过程是由传质、传热和流体流动的基本定律所决定的这些过程的实质既包含热量的传递，又包含着质量的传递，而决定过程进行的关键则是热量传递 基本操作单元基本操作单元7•物料输送物料输送　　在食品工厂内的物料输送包括原料输送、物料在工序间的输送和成品输送物料输送既有水平方向的运送，也有垂直和倾斜方向的运送根据物料的形态，可以分为固体物料和流体物料的输送 •固体物料输送固体物料输送 输送固体物料的设备有带式输送机、斗式输送机、螺旋输送机、链式输送器和气力输送器等•流体物料输送流体物料输送 食品工业上处理的液体，除单纯的液体外，多半是具有多成分系的复杂性质的流体，其流动现象不同于一般液体，属非牛顿液体这类液体在食品加工过程中最为常见，如奶油、蛋黄酱、干酪、果酱和巧克力浆等。

8流体物料输送流体物料输送　食品流体的输送是在管道中进行,并借助于泵来实现的泵的作用除了增加流体的能量外，其相当部分的能量消耗于流体与管壁、流体质点间的摩擦损失，以及流体流经阀门、管件等局部位置的阻力损失食品生产中常用的泵有离心泵、螺杆泵和旋转泵由于果蔬汁液具有不同程度的腐蚀性，含脂食品又易于氧化，营养丰富的食品又极适宜于微生物的滋长，所以输送食品的管路和输送设备必须采用不锈钢材料,而且结构上要完善地密封,联接件要便于拆卸和清洗 9•清洗清洗•果蔬原料在其生长、收获和贮运过程会受到尘埃、农药、微生物和其他污物的污染，因此在加工前必须彻底清洗此外，在食品生产中还必须对包装容器和加工设备进行清洗，以确保食品卫生 •回收的饮料瓶或玻璃瓶罐要用洗瓶机清洗对洗瓶机的要求是：能洗净粘附于瓶上的污物；瓶内不残存洗涤剂和活菌；瓶子离开机器时温度要适宜，只允许残留微量的水•设备清洗 在食品生产中，对工艺设备和管路的清洗是保证产品卫生和加工过程顺利进行的重要措施设备清洗的目的是要去除附着于设备上的污物及致病菌，有时要求达到无菌 10•分级分级将产品按质量进行分离产品质量可按照物料的尺寸、形状、密度、结构和颜色来划分。

食品工业中常用的分级设备有筛子、滚筒分级机、分离输送带和色选机等•①筛子：使用最广的分级装置用筛子将固体物料按颗粒大小分成若干等级的操作称为筛分常用筛子与鼓风机相配合进行清理和分级作业•②滚筒分级机：适用于圆形颗粒状物料（如蘑菇、青豆等）的分级它主要由圆形滚筒、支承托轮和传动装置组成在粮食加工中,把滚筒制成正六角体,用绢丝制成筛面，称为六角筛 •③分离输送带：广泛用于果蔬类物料的分级它由两条输送带组成，带的间距是有规律地增加的水果被夹在两条输送带之间，在输送带前进的过程中被分离以上主要是按形状、大小分级•按色泽分选的电子色选机则可根据标准色泽来分离出不符合标准的物料，如用于青豌豆、炒杏仁等的分选等 11滚筒分级机滚筒分级机滚筒分为若干组，组数为所需分级滚筒分为若干组，组数为所需分级数目减数目减1，滚筒上有很多小孔，各组，滚筒上有很多小孔，各组小孔孔径不同，而同一组中孔径相小孔孔径不同，而同一组中孔径相同从物料进口至出口，后组的孔同从物料进口至出口，后组的孔径比前组大，工作时，被筛选的物径比前组大，工作时，被筛选的物料由喂入装置进入筛筒内，沿着旋料由喂入装置进入筛筒内，沿着旋转筛筒的内壁上升，当上升至一定转筛筒的内壁上升，当上升至一定高度后松散落下。

如此反复，连续高度后松散落下如此反复，连续进入筛筒内的物料受压力和松散性进入筛筒内的物料受压力和松散性的作用，逐步向筛筒另一端的出口的作用，逐步向筛筒另一端的出口移动在这个过程中，小筛孔的物移动在这个过程中，小筛孔的物料通过筛孔漏出，被置在筛筒下部料通过筛孔漏出，被置在筛筒下部的出料口，然后排出大于筛孔的的出料口，然后排出大于筛孔的物料随着筛筒转动被代送到另一端，物料随着筛筒转动被代送到另一端，经筛选后被分离出去，从而完成分经筛选后被分离出去，从而完成分选作业12•分离分离 将悬浮液或乳浊液中的两相进行分离的单元操作通过分离可以提取纯净的物质常用的分离方法有过滤、膜分离和离心分离等•过滤: 食品生产中将悬浮液中的固液两相进行分离的技术•膜分离: 使用半透膜分离物质的技术其推动力有压力和电力（如电渗析）两种超滤和反渗透是以压力为推动力的膜分离过程超滤和反渗透主要用于牛奶、果汁、咖啡、酪乳清的浓缩和水的处理用反渗透法浓缩可除去60％的水分•离心分离: 利用惯性离心力的作用，过滤、澄清悬浮液，或将两种轻重不同、互不溶解的液体分离的技术其设备有离心机和旋液分离器两种形式 13混合混合•　　在食品工业中应用混合作业的主要目的是配料和调合;促使吸附、浸出、溶解和结晶过程的进行;强化传热。

有液相存在的物料的混合常采用机械搅拌方法乳化乳化•　　一种特殊的混合操作，包含着粉碎和混合的双重含意它是将两种通常不互溶的液体进行密切混合，使一种液体（非连续相）粉碎成为小球滴而后分散在另一种液体(连续相)中乳化操作的产物为乳化液食品工业的乳化液多为水和油的混合物有时为了获得稳定的乳化液,需要添加乳化剂,以促使乳化液微粒化效用和防止液滴的聚合 14传热传热•　　在食品生产中热的传递是重要的单元操作,它总是与别的单元操作伴随在一起例如牛奶和果汁的杀菌、冷却，食品的冷冻，水果和蔬菜在运输、贮藏时的冷却以及罐装食品的热力杀菌在蒸发、蒸馏过程中，传热也是一种提供能源的基本操作在发酵过程中，为了细菌的生长，必须提供热量以维持一定的温度；另一方面，又必须除去发酵过程中可能产生的热量以免温度过高热传导、对流传热和热辐射 3种基本的传热过程在食品加工中常常是同时存在的食品工业中用洁净的蒸汽直接喷射于果汁、豆奶、牛奶之中，可达到瞬时加热的效果 15•食品浓缩食品浓缩 目的是：①除去液态食品中大量水分，以减少包装和贮运费用；②提高制品浓度，增加制品的保藏性;③作为产品干燥的预处理;④作为某些结晶操作的预处理。

食品浓缩的方法主要有蒸发浓缩、冷冻浓缩和超滤、反渗透•干燥干燥 食品工业中的干燥，一般是指用正常空气将固体食品的水分降至平衡水分或安全水分在此水分含量下，霉菌、酶的活动和害虫所引起的质量降低可以略去不计食品干燥的意义在于:①使产品能够长期贮藏而不变质;②可以生产具有较高经济价值的产品，如速溶咖啡、蜜饯和脱水蔬菜；③可以将废料变为有用的产品；④缩小包装容积和减轻重量，以节省包装、贮藏和运输费用，便于携带 16•制冷技术制冷技术• 是食品工程的重要基础技术，在生产中的应用大致为：①冷冻制品、速冻制品的加工；②食品的低温贮藏；③用作食品加工的特殊手段，例如冷冻干燥、冷冻浓缩、冷冻粉碎等；④食品生产车间的空气调节•冷冻干燥冷冻干燥：将待干燥物快速冻结后，再在高真空条件下将其中的冰升华为水蒸气而去除的干燥方法由于冰的升华带走热量使冻干整个过程保持低温冻结状态，有利于保留一些生物样品(如蛋白质)的活性 •冷冻浓缩冷冻浓缩：果蔬汁的冷冻浓缩应用了冰晶与水溶液的固-液相平衡原理当水溶液中所含溶质浓度低于共溶浓度时，溶液被冷却后，水（溶剂）便部分成冰晶析出，剩余溶液的溶质浓度则由于冰晶数量和冷冻次数的增加而大大提高，这即是冷冻浓缩果蔬汁的基本原理。

其过程包括如下三步：结晶（冰晶的形成）、重结晶（冰晶的成长）、分离（冰晶与液相分开）制冷技术的应用制冷技术的应用17低温粉碎：低温粉碎：是指将冷却到脆化点温度的物质在外力作用下破碎成粒径较小的颗粒或粉体的过程针对在常温下无法粉碎的物料而专门开发设计出的转殊型粉碎设备适用于加工保健食品，新鲜药物，新鲜水产品，添加剂及在常温下无法粉碎的纤维物料，它使物料在超低温（负196度）作用下快速变硬，发脆，在机腔内超微粉碎后送到机外低温油炸：低温油炸：利用在减压的条件下，食品中水分汽化温度降低，能在短时间内迅速脱水，实现在低温条件下对食品的油炸热油脂作为食品脱水供热的介质，还能起到改善食品风味的重要作用真空低温油炸的特点： · 温度低、营养成分损失少 · 水分蒸发快，干燥时间短 · 对食品具有膨化效果，提高和和品的复水性 · 油脂的劣化速度慢、油耗少 18•真空操作真空操作食品加工中的真空操作是利用真空技术在应用上的某些优点：①不受空气条件的影响，如在真空下加工和保存食品可以避免空气中水汽、酸性气体和氧的影响；②在真空条件下，如真空蒸馏、真空蒸发和真空干燥等可以降低物料的汽化点•包装包装包括充填、裹包、封口、贴标和捆扎等主要包装工序,以及与其相关的前后工序,如开箱、洗瓶、堆码和拆卸等，此外还包括在包装件上盖印和计量等。

19•食品机械和设备的要求食品机械和设备的要求 食品生产中的使用的工艺装备，根据作用于被加工产品的功能性质可分为机械机械和设备设备两大类•机械类的特征是存在有运动的工作构件，这些构件机械地作用在被加工的食品上•设备类的特征是存在有一定的反应空间，食品在此空间进行物理－化学过程、生物化学过程、热过程、电的和其他一些过程，这些过程将引起被加工食品的物理或化学性质的变化•在大多数情况下，食品生产装备是由机械和设备组合而成的 20技术要求技术要求　　除了一般要求（强度、刚度和耐震性）外，对食品机械和设备还有如下要求：①在保证生产过程的最大生产率前提下，应该消除或减少产品损耗，并避免加工过程对原料、中间产品和产品的化学、生物学特性产生影响②为了避免金属粒子落入被加工的食品，应具有高的耐磨性③与食品接触的零件表面不应有清洗时难以达到的死角④保证食品与机械零件表面的附着力为最小⑤为了保证机械在周期性的卫生清洗之后以及在装配修理时能够快速拆、装，由单个的、具有简单连接方式的部件和组件构成⑥与食品直接接触的零部件应采用符合国家卫生防疫机构允许使用的材料来制造 材料要求材料要求　　①与食品直接接触的材料中不应含有对人体健康有害的元素或与食品产生化学反应的元素；食品环境、清洗和应用消毒剂及润滑剂时，不应对材料有所破坏。

②材料的耐锈蚀性能强 21•食品生产中的自动控制食品生产中的自动控制 在食品生产中，为了提高劳动生产率、减少污染、提高产品质量、减轻劳动强度、消除人为误差、安全运行和提高设备的使用寿命，生产过程的连续化和自动化已成为食品机械和设备的重要组成部分食品生产中主要测量和控制参数是温度、压力或真空度、液位或料面、物料成分、湿含量、产品计数 食品生产中自动控制的主要目的是稳定工艺参数，如在食品生产连续化作业线上，为了检测食品包装容器中的食物重量或容重是否在允差范围，常常在生产线上设置重量或液位检测装置，对于不合格产品则通过选别机或其他执行机构随时将其从生产线中剔除　　22•展望展望　　　　食品工程的进一步发展，将着重解决以下问题：①用新的包装手段和装备改善食品包装，提高食品保藏性能和货架寿命②完善蒸煮挤出技术、无菌包装技术等新兴技术③研究合理的节能装置以降低冷冻食品和冷冻干燥食品的成本④用生物方法解决食品生产中排污问题⑤提高自动化程度，防止食品污染，保证食品安全质量⑥食品工程单元操作的最优化及计算机的应用 23世卫组织公布十大垃圾食品世卫组织公布十大垃圾食品一、油炸类食品 　　1、导致心血管疾病元凶( 油炸淀粉)　　2、含致癌物质 　　3、破坏维生素，使蛋白质变性 二、腌制类食品 　　1、导致高血压，肾负担过重，导致鼻咽癌　　2、影响粘膜系统（对肠胃有害）　　3、易得溃疡和发炎三、加工类肉食品（肉干、肉松、香肠等）　　1、含三大致癌物质之一：亚硝酸盐（防腐和显色）　　2、含大量防腐剂（加重肝脏负担）四、饼干类食品（不含低温烘烤和全麦饼干）　　1、食用香精和色素过多（对肝脏功能造成负担）　　2、严重破坏维生素　　3、热量过多、营养成分低五、汽水可乐类食品　　1，含磷酸、碳酸，会带走体内大量的钙　　2、含糖量过高，喝后有饱胀感，影响正餐24十大垃圾食品十大垃圾食品六、方便类食品（主要指方便面和膨化食品）　　1、盐分过高，含防腐剂、香精（损肝）　　2、只有热量，没有营养七、罐头类食品（包括鱼肉类和水果类）　　1、破坏维生素，使蛋白质变性　　2、热量过多，营养成分低　八、话梅蜜饯类食品（果脯）话梅蜜饯类食品（果脯）　　1、含三大致癌物质之一：亚硝酸盐亚硝酸盐（防腐和显色作用）　　2、盐分过高，含防腐剂、香精（损肝）九、冷冻甜品类食品（冰淇淋、冰棒和各种雪糕）　　1、含奶油极易引起肥胖　　2、含糖量过高影响正餐十、烧烤类食品　　1、含大量“三苯四丙吡”（三大致癌物质之首）　　2、1只烤鸡腿＝60支烟毒性　　3、导致蛋白质炭化变性（加重肾脏、肝脏负担） 25Thank You!26。