食品工程原理教學(xué)大綱導(dǎo)論

《食品工程原理》教學(xué)大綱課程編號：041010412適用專業(yè)：食品科學(xué)與工程學(xué)時數(shù)：64學(xué)分?jǐn)?shù)：4.0執(zhí)筆者：花旭斌編寫日期：2006年12月一、課程的性質(zhì)和目的食品工程原理研究和介紹食品工業(yè)生產(chǎn)中傳遞過程與單元操作的基本原理、內(nèi)在規(guī)律、常用設(shè)備及過程的計(jì)算方法。食品工程原理是食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過學(xué)習(xí)本課程，要求學(xué)生掌握動量、熱量和質(zhì)量傳遞的基本原理，運(yùn)用這些理論并結(jié)合所學(xué)的物理化學(xué)和數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識，研究食品加工過程中各種單元操作的內(nèi)在規(guī)律和基本原理。熟悉典型單元操作設(shè)備的構(gòu)造、工作原理和工藝和計(jì)算。主要的單元操作包括：流體輸送與壓縮、制冷技術(shù)、過濾、沉降、離心分離、固體流態(tài)化、氣力輸送、傳熱、蒸發(fā)、氣體吸收、蒸餾和物料干燥等。培養(yǎng)學(xué)生具有針對食品生產(chǎn)實(shí)際，正確選擇適合的單元操作的能力；組成和完善生產(chǎn)工藝過程的能力；正確進(jìn)行過程的物料衡算、能量衡算和設(shè)備選型配套設(shè)計(jì)計(jì)算的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，重視實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析方法。在工程設(shè)計(jì)計(jì)算中會正確查閱工程手冊中各種工程圖表，獲取設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)參數(shù)。二、課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配緒論（1學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：食品工程原理課程的性質(zhì)和地位，現(xiàn)代食品工業(yè)的特點(diǎn)，食品工程與化學(xué)工程的關(guān)系，食品工程原理課程的特點(diǎn)、內(nèi)容及任務(wù)教學(xué)要求：理解食品工程原理課程的性質(zhì)和地位，食品工程原理課程的特點(diǎn)、內(nèi)容及任務(wù)，現(xiàn)代食品工業(yè)的特點(diǎn)，掌握單元操作中常用的基本概念、單位換算重點(diǎn)：單元操作中常用的基本概念，單位制及量綱分析難點(diǎn)：量綱分析第1章流體流動與輸送（13學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：流體的物理性質(zhì)及作用在流體上的力，流體靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用，流體流動的基本方程，管內(nèi)流動及管路計(jì)算，流速及流量的測量，非牛頓流體，液體輸送設(shè)備，氣體壓縮和輸送設(shè)備教學(xué)要求：1、理解流體的主要物理性質(zhì)、作用在流體上的力，掌握流體靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用2、掌握穩(wěn)定流動、流速與流量、連續(xù)性方程，3、掌握理想不可壓縮流體的能量守恒—柏努利方程式，柏努利方程的應(yīng)用，實(shí)際流體穩(wěn)定流動的能量守恒4、管內(nèi)流動及管路計(jì)算掌握流動類型及其判別，掌握流體在圓直管內(nèi)流動的沿程阻力及計(jì)算，計(jì)算圓直管沿程阻力的通式，滯留、湍流的流速分布及摩擦阻力系數(shù)的確定，掌握管路局部阻力及其計(jì)算5、流速及流量的測量掌握畢托管、孔板流量計(jì)及文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理，并能正確使用。6、非牛頓流體理解非牛頓流體的類型，理解假塑性和脹塑性流體作層流流動時的速度分布和流量，理解非牛頓流體的流動阻力7、理解泵的類型、工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握離心泵的工作原理及性能，離心泵基本方程、主要性能參數(shù)、離心泵的特性曲線、氣蝕現(xiàn)象與允許安裝高度、泵的工作點(diǎn)，泵的選型。8、理解離心通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理、性能及分類，理解往復(fù)式壓縮機(jī)的選型。重點(diǎn)：連續(xù)性方程，阻力損失及計(jì)算，流量的測量，泵的性能參數(shù)難點(diǎn)：摩擦阻力系數(shù)的確定，阻力損失計(jì)算第2章傳熱（13學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：熱傳導(dǎo)，對流換熱，穩(wěn)定傳熱的計(jì)算，不穩(wěn)定傳熱，輻射，換熱器教學(xué)要求：1、理解傳熱在食品加工過程中的應(yīng)用、傳熱的三種基本方式2、掌握熱傳導(dǎo)的基本概念和付立葉定律，平壁的熱傳導(dǎo)，圓筒壁的熱傳導(dǎo)3、掌握對流換熱的基本概念，對流換熱的類型、傳熱膜系數(shù)，各類對流換熱傳熱膜系數(shù)的確定傳熱邊界層4、掌握穩(wěn)定傳熱過程的計(jì)算，理解傳熱的強(qiáng)化和熱絕緣5、理解不穩(wěn)定導(dǎo)熱，不穩(wěn)定對流傳熱，兩物體的相互輻射，輻射和對流的聯(lián)合傳熱，輻射加熱方法和設(shè)備6、理解換熱器的結(jié)構(gòu)及原理及通過換熱器的傳熱過程重點(diǎn)：導(dǎo)熱、對流傳熱的基本計(jì)算，對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算對流傳熱系數(shù)，穩(wěn)定傳熱過程的計(jì)算與應(yīng)用難點(diǎn)：對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式計(jì)算對流傳熱系數(shù)，穩(wěn)定傳熱過程的計(jì)算與應(yīng)用第3章食品冷凍技術(shù)（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：制冷技術(shù)基本原理，制冷劑和載冷劑，食品的冷凍，食品速凍方法和速凍裝置，冷藏庫，食品冷藏鏈教學(xué)要求：1、理解制冷的基本概念和制冷原理和方法，理解制冷劑和載冷劑2、掌握水的凍結(jié)曲線，3、理解空氣凍結(jié)法，間接接觸凍結(jié)法，直接接觸凍結(jié)法4、理解冷藏庫的類型、組成與布置、隔熱與防潮，理解冷藏庫容量的計(jì)算、冷負(fù)荷的計(jì)算，理解裝配式冷藏庫5、理解食品冷藏鏈的組成與結(jié)構(gòu)，冷藏運(yùn)輸，冷凍銷售重點(diǎn)：食品的凍結(jié)曲線，水分結(jié)冰率與最大冰晶生成區(qū)，凍結(jié)對食品的影響，食品凍結(jié)的速度與時間難點(diǎn)：食品凍結(jié)的速度與時間第4章非均相物系的機(jī)械分離（5學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：過濾、沉降、離心分離、氣溶膠分離教學(xué)要求：1、掌握過濾的基本概念和理論，過濾設(shè)備，理解過濾過程的計(jì)算2、理解顆粒在流體中的運(yùn)動、球形顆粒在流體中的重力沉降、實(shí)際沉降過程、沉降設(shè)備及其計(jì)算3、掌握顆粒、液滴在離心力場中的運(yùn)動，理解離心機(jī)的類型及離心機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算4、掌握氣溶膠的種類及氣溶膠分離的作用，氣溶膠中懸浮物的分離方法，理解氣溶膠的離心沉。重點(diǎn)：過濾設(shè)備，顆粒、液滴在離心力場中的運(yùn)動，氣溶膠中懸浮物的分離方法難點(diǎn)：過濾設(shè)備第5章混合、乳化（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：液體攪拌混合的基本理論，攪拌器的性能，攪拌器的功率，乳化，氣液混合原理、方法和設(shè)備教學(xué)要求：1、理解液體攪拌混合的基本理論，攪拌器的性能，攪拌器的功率2、掌握乳化機(jī)理，乳化液的穩(wěn)定性及影響因素，乳化劑及其作用，乳化液形成的方法，乳化設(shè)備3、理解氣液混合原理、方法和設(shè)備重點(diǎn)：液體攪拌混合的基本理論，乳化機(jī)理，乳化液的穩(wěn)定性及影響因素，乳化劑及其作用，乳化液形成的方法，乳化設(shè)備難點(diǎn)：乳化機(jī)理，乳化液的穩(wěn)定性，乳化設(shè)備第6章吸收（8學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：物質(zhì)傳遞原理，氣體吸收教學(xué)要求：1、掌握單相傳質(zhì)：分子擴(kuò)散及費(fèi)克定律，靜止或?qū)恿髦械臄U(kuò)散傳質(zhì)；對流擴(kuò)散傳質(zhì)；擴(kuò)散系數(shù)。掌握相際間的傳質(zhì)：雙膜理論；傳質(zhì)基本方程。2、理解收基本概念，掌握吸收原理：吸收過程；吸收設(shè)備（塔設(shè)備）；吸收操作的相平衡；亨利定律；吸收速率。3、掌握低濃度氣體吸收過程的計(jì)算：逆流操作的物料衡算及操作線方程重點(diǎn)：費(fèi)克定律，雙膜理論，傳質(zhì)基本方程，吸收原理難點(diǎn)：雙膜理論，吸收操作的相平衡，操作線方程第7章蒸餾（8學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：蒸餾原理，雙組分連續(xù)精餾，板式塔中雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算教學(xué)要求：1、掌握蒸餾原理2、掌握雙組分理想溶液的氣—液相平衡，塔內(nèi)氣—液接觸傳質(zhì)過程，能理解精餾設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作情況，理解非理想雙組分溶液簡介，掌握板式塔中雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算3、理解理論板的概念及恒摩爾流假設(shè)，掌握連續(xù)精餾的物料衡算和操作線方程、進(jìn)料狀況和加料方程、精餾操作塔板數(shù)的求法（逐板計(jì)算法、圖解法）、塔板效率及實(shí)際塔板數(shù)的確定、回流比的選擇重點(diǎn)：蒸餾原理，雙組分理想溶液的氣—液相平衡，塔內(nèi)氣—液接觸傳質(zhì)過程，連續(xù)精餾難點(diǎn)：雙組分理想溶液的氣—液相平衡，連續(xù)精餾計(jì)算第8章蒸發(fā)（3學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：單效真空蒸發(fā)，多效蒸發(fā)，蒸發(fā)設(shè)備教學(xué)要求：1、理解蒸發(fā)的定義、條件，掌握單效真空蒸發(fā)裝置、溶液的沸點(diǎn)和溫差損失、單效真空蒸發(fā)的計(jì)算2、理解多效蒸發(fā)流程、多效蒸發(fā)的溫差分配、多效蒸發(fā)的計(jì)算3、理解蒸發(fā)設(shè)備分類、結(jié)構(gòu)、工作原理重點(diǎn)：單效真空蒸發(fā)，蒸發(fā)設(shè)備分類、結(jié)構(gòu)、工作原理難點(diǎn)：溫差損失，蒸發(fā)的計(jì)算，蒸發(fā)設(shè)備工作原理第9章物料干燥（5學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：濕空氣及濕物料的性質(zhì)，干燥動力學(xué)，熱風(fēng)干燥過程的計(jì)算，干燥設(shè)備教學(xué)要求：1、掌握濕空氣及濕物料的性質(zhì)，干燥速率，干燥時間，熱風(fēng)干燥過程的計(jì)算，物料衡算、空氣量的確定，熱量衡算、熱能耗量的確定2、理解氣流干燥設(shè)備、噴霧干燥設(shè)備、其它類型干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理重點(diǎn)：濕空氣及濕物料的性質(zhì)，空氣量的確定，熱量衡算、熱能耗量的確定，干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理難點(diǎn)：濕焓圖、干燥機(jī)理三、課程教學(xué)的基本要求1、本課程以課堂講授為主，精講多練。在課堂教學(xué)中可適當(dāng)補(bǔ)充難易適中的考研題目作為例題，開闊學(xué)生的視野，拓寬知識面。在作業(yè)和練習(xí)方面，任課教師可以有針對性地增加一定量的附加題，題的難度略高于教材上的習(xí)題，并適當(dāng)增加應(yīng)用題的數(shù)量，以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。2、根據(jù)教育發(fā)展的趨勢和教學(xué)改革的要求，在本課程的教學(xué)過程中，應(yīng)逐步引入現(xiàn)代化教學(xué)手段。3、除教材外，應(yīng)給學(xué)生指定相關(guān)的參考書，以拓寬學(xué)生的知識面。4、建議本課程每學(xué)期中間安排一次期中考試，期末考試實(shí)行教考分離。四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)等，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握傳遞過程及單元操作的基本原理，運(yùn)用其基本理論解決食品生產(chǎn)中的一些工程實(shí)際問題。也為學(xué)習(xí)“食品工藝學(xué)”、“發(fā)酵工藝與設(shè)備”等課程打好工程技術(shù)方面的基礎(chǔ)。五、建議教材與教學(xué)參考書[1]教材：李云飛，葛克山?！妒称饭こ淘怼?，北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002。[2]高福成