К теплообменным относятся такие технологические процессы, в которых осуществляется подвод или отвод теплоты: нагревание и охлаждение, испарение (в том числе и выпаривание), конденсация. Теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку называется теплопередачей. Теплоноситель - это движущаяся среда (газ, пар, жидкость), используемая для переноса теплоты. В качестве теплоносителей в пищевой промышленности наибольшее распространение получили насыщенный водяной пар, вода, дымовые газы, воздух, а в качестве хладагентов - аммиак, фреоны, рассол хлорида кальция, воздух, азот.

Нагревание как технологическая стадия присутствует практически во всех пищевых производствах. Например, при непосредственном контакте теплоносителя (насыщенного водяного пара) с нагреваемым продуктом осуществляется вытопка пищевого животного жира из мягкого жиросырья, варка колбасных и соленых изделий. Дымовые газы используются для копчения мясо- и рыбопродуктов, колбас. Горячий воздух (или инертный газ) применяется при получении сухих молочных продуктов и т.д. Нагревание через контактную стенку, например пастеризация или стерилизация, занимает очень важное место в любой пищевой технологии. Например, в молочной промышленности эта операция является обязательной при получении любых молочных продуктов, т.к. преследуется цель инактивации микрофлоры для правильного осуществления дальнейшего технологического процесса.

Для охлаждения продуктов в пищевой технологии до 15-20 °С используют воду и воздух. Для охлаждения продуктов до более низких температур используют низкотемпературные хладагенты - холодильные рассолы, хладоны, аммиак и др. Охлаждение также является очень важной стадией в пищевых производствах. Сырье, полуфабрикаты и готовую продукцию охлаждают после термообработки для дальнейших операций. Холодильная обработка используется как вариант консервирования и резервирования продуктов.