《食品工程原理》教學(xué)大綱

1、食品工程原理課程教學(xué)大綱一、課程基本概況課程名稱：食品工程原理課程名稱（英文）：PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING課程編號(hào)：0611306課程總學(xué)時(shí)：70學(xué)時(shí)（講課60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)）課程學(xué)分：3.5學(xué)分課程分類：必修課開設(shè)學(xué)期：第4學(xué)期適用專業(yè)：食品科學(xué)與工程專業(yè)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等課程后續(xù)課程：糧油食品工藝學(xué)、畜產(chǎn)食品工藝學(xué)、果蔬食品工藝學(xué)、食品機(jī)械、食品工廠設(shè)計(jì)二、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是食品科學(xué)與工程專業(yè)主要的必修課之一。本課程是在高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是承前啟后，由理及工的橋梁

2、。主要目的是培養(yǎng)分析和解決有關(guān)單元操作各種問題的能力，以便在食品生產(chǎn)、科研與設(shè)計(jì)中到強(qiáng)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備生產(chǎn)能力及效率，降低設(shè)備投資及產(chǎn)品成本，節(jié)約能耗，防止污染及加速新技術(shù)開發(fā)等。主要任務(wù)是：研究單元操作的基本原理、典型設(shè)備的構(gòu)造及工藝尺寸的計(jì)算（或選型）。 三、主要內(nèi)容、重點(diǎn)及深度（一）理論教學(xué)緒論目的要求：了解食品工程原理的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)習(xí)方法；掌握單位換算、物料衡算、能量衡算的基本方法。主要內(nèi)容：一、食品工程原理的發(fā)展歷程二、食工原理的性質(zhì)、任務(wù)、與內(nèi)容三、單位制與單位換算四、物料衡算五、能量衡算六、過程平衡與速率重點(diǎn)：?jiǎn)卧僮鞯母拍顔挝粨Q算、物料衡算、能量衡算。難點(diǎn)：

3、經(jīng)驗(yàn)公式的單位變換、試差計(jì)算法第一章 流體流動(dòng)目的要求：使學(xué)生了解流體平衡和運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，熟練掌握靜力學(xué)基本方程式、連續(xù)性方程式、柏努力方程式的內(nèi)容和應(yīng)用、流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力，在此基礎(chǔ)上解決管路計(jì)算、輸送設(shè)備功率計(jì)算等問題。重點(diǎn)：靜力學(xué)基本方程式、連續(xù)性方程式、柏努力方程式的內(nèi)容和應(yīng)用、流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力難點(diǎn)：柏努力方程式的推導(dǎo)及其應(yīng)用、流動(dòng)邊界層的概念、流動(dòng)阻力計(jì)算公式的推導(dǎo)主要內(nèi)容：第一節(jié) 流體靜力學(xué)方程式及其應(yīng)用一、流體靜力學(xué)方程式二、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用第二節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)一、穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)二、連續(xù)性方程式三、柏努利方程式四、柏努利方程式的應(yīng)用第三節(jié) 流體在管內(nèi)的

4、流動(dòng)阻力一、頓粘性定律與流體的粘度二、流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)三、滯流與湍流四、邊界層的概念五、流動(dòng)阻力第四節(jié) 管路計(jì)算與流量測(cè)量一、管路計(jì)算二、流量測(cè)量第二章 粉碎與篩分目的要求：掌握粉碎與篩分單元操作的基本概念、基本原理和基本計(jì)算。重點(diǎn)：粒度的大小、形狀及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、篩分速率難點(diǎn)：食品物料粒度的大小、形狀及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、篩分速率。主要內(nèi)容：第一節(jié) 粉碎一、概述二、粉碎理論第二節(jié) 篩分一、篩分理論二、顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)第三章 非均相物系的機(jī)械分離目的要求：了解非均相物系用機(jī)械方法進(jìn)行分離的原理、適用范圍及主要設(shè)備的性能。要求能夠根據(jù)分離任務(wù)正確選擇分離

5、方法和設(shè)備。重點(diǎn)：沉降的基本原理、基本計(jì)算方法；過濾操作的原理，過濾基本方程式及過濾計(jì)算。難點(diǎn)：沉降速度的計(jì)算、過濾方程式的推導(dǎo)。主要內(nèi)容：第一節(jié) 沉降一、重力沉降二、離心沉降第二節(jié) 過濾一、過濾操作的基本概念二、過濾基本方程式三、恒壓過濾四、過濾計(jì)算第四章 傳熱目的要求：使學(xué)生掌握傳熱的基本概念、基本定律、基本原理和基本計(jì)算。重點(diǎn)：掌握傅立葉定律、牛頓定律、普郎克定律、斯蒂芬一波爾滋曼定律、克希霍夫定律及其應(yīng)用、計(jì)算。難點(diǎn)：準(zhǔn)數(shù)方程的建立、推導(dǎo)和應(yīng)用，三種傳熱的計(jì)算。主要內(nèi)容：概述一、傳熱的基本方式二、典型的傳熱設(shè)備三、穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱第一節(jié) 熱傳導(dǎo)一、傳熱的基本概念和Fourier定律

6、二、導(dǎo)熱系數(shù)三、平壁的熱傳導(dǎo)四、圓筒壁的熱傳導(dǎo)第二節(jié) 對(duì)流傳熱一、流傳熱分析二、流體與壁面間的對(duì)流傳熱速率三、對(duì)流傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式第三節(jié) （穩(wěn)定）傳熱計(jì)算一、能量衡算二、總傳熱速率方程三、平均溫度差四、總傳熱系數(shù) 第四節(jié) 輻射傳熱一、基本概念和定律二、兩固體間的輻射傳熱第五章 蒸發(fā)目的要求：使學(xué)生掌握蒸發(fā)的基本概念、基本原理和基本計(jì)算。重點(diǎn)：蒸發(fā)中的溫差損失、物料衡算、能量衡算難點(diǎn)：?jiǎn)涡?、多效蒸發(fā)的能量衡算主要內(nèi)容：第一節(jié) 蒸發(fā)的基本概念一、基本概念二、蒸發(fā)器的形式三、蒸發(fā)器的選型四、蒸發(fā)器的輔助裝置第二節(jié) 單效蒸發(fā)一、溶液的沸點(diǎn)和溫度差損失二、單效蒸發(fā)的計(jì)算三、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度第三

7、節(jié) 多效蒸發(fā)一、多效蒸發(fā)原理二、多效蒸發(fā)的計(jì)算三、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較四、多效蒸發(fā)中效數(shù)的限制及最佳效數(shù)第四節(jié) 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)第六章 干燥目的要求：掌握干燥單元操作的基本概念、基本原理和基本計(jì)算重點(diǎn)：濕空氣性質(zhì)、濕度圖，濕物料的干燥機(jī)理、干燥計(jì)算。難點(diǎn)：濕空氣性質(zhì)、干燥機(jī)理、能量衡算、干燥時(shí)間計(jì)算主要內(nèi)容：第一部分 對(duì)流干燥（熱風(fēng)干燥）第一節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕度圖一、濕空氣的性質(zhì)二、濕空氣的H-I圖三、濕空氣的基本狀態(tài)變化過程第二節(jié) 干燥靜力學(xué)一、濕物料的形態(tài)和含水量二、干燥系統(tǒng)的物料衡算三、干燥系統(tǒng)的能量衡算四、干燥器的熱效率五、空氣通過干燥器的狀態(tài)變化第三節(jié) 干燥動(dòng)力學(xué)一、物料中的水分二

8、、干燥機(jī)理三、恒速干燥條件下干燥時(shí)間的計(jì)算第二部分 噴霧干燥概述一、噴霧器二、噴霧干燥室和液滴在干燥室中的干燥三、噴霧干燥裝置系統(tǒng)四、噴霧干燥設(shè)計(jì)計(jì)算第七章 膜分離過程目的要求：掌握膜分離過程的基本概念、基本原理和基本計(jì)算。重點(diǎn)：微濾和超濾、反滲透、電滲析的基本原理難點(diǎn)：描述上述各種單元操作的數(shù)學(xué)模型。主要內(nèi)容：第一節(jié) 微濾和超濾一、微濾和超濾的過程特征和膜二、預(yù)測(cè)濾液通量的數(shù)學(xué)模型三、微濾和超濾設(shè)備四、微濾和超濾在食品工業(yè)中的應(yīng)用第二節(jié) 反滲透一、反滲透的原理二、描述反滲透過程的數(shù)學(xué)模型三、反滲透設(shè)備及其應(yīng)用第三節(jié) 電滲析一、電滲析過程的原理二、電滲析中的傳遞三、電滲析的基本概念四、電滲析裝

9、置五、電滲析設(shè)計(jì)計(jì)算六、電滲析的應(yīng)用（二）實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)一、熱風(fēng)干燥實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅毫私馐称肺锪细稍镞^程，觀察干燥后食品的變化；在恒定干燥工況下食品的平衡水分的測(cè)定、干燥曲線。主要內(nèi)容：測(cè)定不同時(shí)刻物料的含水量、表面溫度，計(jì)算干燥速率，繪制繪出X曲線、曲線、干燥速率曲線，并列出計(jì)算示例。作業(yè)：寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告地點(diǎn)：食工專業(yè)實(shí)驗(yàn)室成績(jī)?cè)u(píng)定：依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二、噴霧干燥實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅赫莆諊婌F干燥器的結(jié)構(gòu)、操作、控制和調(diào)整；觀察物料的實(shí)際噴霧干燥過程；測(cè)定噴霧干燥中的各種參數(shù)。主要內(nèi)容：原料液的處理；噴霧干燥器使用及操作方法；噴霧干燥器的空氣進(jìn)口溫度、出口溫度。地點(diǎn)：食工專業(yè)實(shí)驗(yàn)室成績(jī)?cè)u(píng)定：依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)

10、三、粉碎與篩分實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅毫私夥鬯榕c篩分的過程；掌握粉碎粒度的測(cè)定法和平均粒度的求法；通過測(cè)量求得顆粒的累積分布和頻率分布。主要內(nèi)容：準(zhǔn)備試樣、標(biāo)準(zhǔn)篩，用振動(dòng)篩篩分，稱量各篩面上的質(zhì)量，求粉碎物的質(zhì)量累積分布和頻率分布，求粉碎物料的調(diào)和平均粒度和沙得平均粒，畫出顆粒的頻率分布曲線和累積分布曲線。作業(yè)：寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。地點(diǎn)：食工專業(yè)實(shí)驗(yàn)室成績(jī)?cè)u(píng)定：依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定實(shí)驗(yàn)四、超濾、反滲透實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅毫私獬瑸V、反滲透的膜組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理；熟悉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作方法。主要內(nèi)容：利用現(xiàn)場(chǎng)提供的實(shí)物元件，搞清其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理；熟悉整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制、調(diào)整和操作方法；觀察實(shí)際過程。作業(yè)：寫出實(shí)驗(yàn)

11、報(bào)告。地點(diǎn)：食工專業(yè)實(shí)驗(yàn)室成績(jī)?cè)u(píng)定：依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定四、學(xué)時(shí)分配表章序內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)量備注講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)緒論23-5第一章流體流動(dòng)10-1210-16第二章粉碎與篩分421-2第三章非均相物系的分離4-84-6第四章傳熱1412-16第五章蒸發(fā)8-106-10第六章干燥12-14612-16第七章膜分離過程622-4小 結(jié)60-701050-75五、課程教學(xué)的基本要求和主要環(huán)節(jié)食品工程原理是食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的過程中有其特殊的地位和作用。通過學(xué)習(xí)，要求掌握研究單元操作的基本原理、典型設(shè)備的構(gòu)造及工藝尺寸的計(jì)算（或選型）。培養(yǎng)分析和

12、解決有關(guān)單元操作各種問題的能力，以便在食品生產(chǎn)、科研與設(shè)計(jì)中到強(qiáng)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備生產(chǎn)能力及效率，降低設(shè)備投資及產(chǎn)品成本，節(jié)約能耗，防止污染及加速新技術(shù)開發(fā)等。初步掌握食品過程開發(fā)、設(shè)計(jì)與操作的有關(guān)方法。理論課以講授為主，輔助以電子教案和多媒體以及CAI課件。對(duì)于課程中不屬于基本原理、基本方法和基本概念范疇的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)并在課堂模擬教學(xué)及討論。在教學(xué)方法和手段上采用現(xiàn)代教育技術(shù)，理論實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生掌握相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。本課程屬于考試課。六、本課程與其他課程的聯(lián)系與分工先行課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等是本課程的基礎(chǔ)。后續(xù)課程糧油食品工藝學(xué)、畜產(chǎn)食品工藝學(xué)、果蔬食品工藝學(xué)、食品機(jī)械、食品工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。本課程與上述先行課程及后續(xù)課程無內(nèi)容上的重復(fù)，并起到承前啟后的紐帶作用。七、建議教材