食品工程原理课程教学大纲
一、课程基本概况
课程名称:食品工程原理
课程名称(英文):PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING
课程编号:0611306
课程总学时:70学时(讲课60学时,实验10学时)
课程学分:3.5学分
课程分类:必修课
开设学期:第4学期
适用专业:食品科学与工程专业
先修课程:《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程
后续课程:《粮油食品工艺学》、《畜产食品工艺学》、《果蔬食品工艺学》、《食品机械》、《食品工厂设计》
二、课程的性质、目的和任务
本课程是食品科学与工程专业主要的必修课之一。本课程是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上开设的一门专业基础课程,是承前启后,由理及工的桥梁。主要目的是培养分析和解决有关单元操作各种问题的能力,以便在食品生产、科研与设计中到强化生产过程,提高产品质量,提高设备生产能力及效率,降低设备投资及产品成本,节约能耗,防止污染及加速新技术开发等。主要任务是:研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算(或选型)。
三、主要内容、重点及深度
(一)理论教学
绪论
目的要求:了解食品工程原理的性质、任务、学习方法;掌握单位换算、物料衡算、能量衡算的基本方法。
主要内容:
一、食品工程原理的发展历程
二、食工原理的性质、任务、与内容
三、单位制与单位换算
四、物料衡算
五、能量衡算
六、过程平衡与速率
重点:单元操作的概念单位换算、物料衡算、能量衡算。
难点:经验公式的单位变换、试差计算法
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第一章流体流动
目的要求:使学生了解流体平衡和运动的基本规律,熟练掌握静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力,在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。
重点:静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力
难点:柏努力方程式的推导及其应用、流动边界层的概念、流动阻力计算公式的推导
主要内容:
第一节流体静力学方程式及其应用
一、流体静力学方程式
二、流体静力学基本方程式的应用
第二节流体在管内的流动
一、稳定流动与不稳定流动
二、连续性方程式
三、柏努利方程式
四、柏努利方程式的应用
第三节流体在管内的流动阻力
一、顿粘性定律与流体的粘度
二、流动类型与雷诺准数
三、滞流与湍流
四、边界层的概念
五、流动阻力
第四节管路计算与流量测量
一、管路计算
二、流量测量
第二章粉碎与筛分
目的要求:掌握粉碎与筛分单元操作的基本概念、基本原理和基本计算。
重点:粒度的大小、形状及分布,粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率
难点:食品物料粒度的大小、形状及分布,粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率。
主要内容:
第一节粉碎
一、概述
二、粉碎理论
第二节筛分
一、筛分理论
二、颗粒在筛面上的运动
第三章非均相物系的机械分离
目的要求:了解非均相物系用机械方法进行分离的原理、适用X围及主要设备的性能。要求能够根据分离任务正确选择分离方法和设备。
重点:沉降的基本原理、基本计算方法;过滤操作的原理,过滤基本方程式及过滤计算。
难点:沉降速度的计算、过滤方程式的推导。
主要内容:
第一节沉降
一、重力沉降
二、离心沉降
第二节过滤
一、过滤操作的基本概念
二、过滤基本方程式
三、恒压过滤
四、过滤计算
第四章传热
目的要求:使学生掌握传热的基本概念、基本定律、基本原理和基本计算。
重点:掌握傅立叶定律、牛顿定律、普郎克定律、斯蒂芬一波尔滋曼定律、克希霍夫定律及其应用、计算。
难点:准数方程的建立、推导和应用,三种传热的计算。
主要内容:
概述
一、传热的基本方式
二、典型的传热设备
三、稳定传热和不稳定传热
第一节热传导
一、传热的基本概念和Fourier定律
二、导热系数
三、平壁的热传导
四、圆筒壁的热传导
第二节对流传热
一、流传热分析
二、流体与壁面间的对流传热速率
三、对流传热膜系数关联式
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第三节(稳定)传热计算
一、能量衡算
二、总传热速率方程
三、平均温度差
四、总传热系数
第四节辐射传热
一、基本概念和定律
二、两固体间的辐射传热
第五章蒸发
目的要求:使学生掌握蒸发的基本概念、基本原理和基本计算。重点:蒸发中的温差损失、物料衡算、能量衡算
难点:单效、多效蒸发的能量衡算
主要内容:
第一节蒸发的基本概念
一、基本概念
二、蒸发器的形式
三、蒸发器的选型
四、蒸发器的辅助装置
第二节单效蒸发
一、溶液的沸点和温度差损失
二、单效蒸发的计算
三、蒸发器的生产能力和生产强度
第三节多效蒸发
一、多效蒸发原理
二、多效蒸发的计算
三、多效蒸发与单效蒸发的比较
四、多效蒸发中效数的限制及最佳效数
第四节蒸发器的设计
第六章干燥
目的要求:掌握干燥单元操作的基本概念、基本原理和基本计算重点:湿空气性质、湿度图,湿物料的干燥机理、干燥计算。难点:湿空气性质、干燥机理、能量衡算、干燥时间计算
主要内容:
第一部分对流干燥(热风干燥)
第一节湿空气的性质和湿度图
一、湿空气的性质
二、湿空气的H-I图
三、湿空气的基本状态变化过程
第二节干燥静力学
一、湿物料的形态和含水量
二、干燥系统的物料衡算
三、干燥系统的能量衡算
四、干燥器的热效率
五、空气通过干燥器的状态变化
第三节干燥动力学
一、物料中的水分
二、干燥机理
三、恒速干燥条件下干燥时间的计算
第二部分喷雾干燥
概述
一、喷雾器
二、喷雾干燥室和液滴在干燥室中的干燥
三、喷雾干燥装置系统
四、喷雾干燥设计计算
第七章膜分离过程
目的要求:掌握膜分离过程的基本概念、基本原理和基本计算。重点:微滤和超滤、反渗透、电渗析的基本原理
难点:描述上述各种单元操作的数学模型。
主要内容:
第一节微滤和超滤
一、微滤和超滤的过程特征和膜
二、预测滤液通量的数学模型
三、微滤和超滤设备
四、微滤和超滤在食品工业中的应用
第二节反渗透
一、反渗透的原理
二、描述反渗透过程的数学模型
三、反渗透设备及其应用
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第三节电渗析
一、电渗析过程的原理
二、电渗析中的传递
三、电渗析的基本概念
四、电渗析装置
五、电渗析设计计算
六、电渗析的应用
(二)实践教学
实验一、热风干燥实验
目的要求:了解食品物料干燥过程,观察干燥后食品的变化;在恒定干燥工况下食品的平XX 分的测定、干燥曲线。
主要内容:测定不同时刻物料的含水量、表面温度,计算干燥速率,绘制绘出X—τ曲线、θ—τ曲线、干燥速率曲线,并列出计算示例。
作业:写出实验报告
地点:食工专业实验室
成绩评定:依据实验报告
实验二、喷雾干燥实验
目的要求:掌握喷雾干燥器的结构、操作、控制和调整;观察物料的实际喷雾干燥过程;测定喷雾干燥中的各种参数。
主要内容:原料液的处理;喷雾干燥器使用及操作方法;喷雾干燥器的空气进口温度、出口温度。
地点:食工专业实验室
成绩评定:依据实验报告
实验三、粉碎与筛分实验
目的要求:了解粉碎与筛分的过程;掌握粉碎粒度的测定法和平均粒度的求法;通过测量求得颗粒的累积分布和频率分布。
主要内容:准备试样、标准筛,用振动筛筛分,称量各筛面上的质量,求粉碎物的质量累积分布和频率分布,求粉碎物料的调和平均粒度和沙得平均粒,画出颗粒的频率分布曲线和累积分布曲线。
作业:写出实验报告。
地点:食工专业实验室
成绩评定:依据实验报告评定
实验四、超滤、反渗透实验
目的要求:了解超滤、反渗透的膜组件的结构特点和工作原理;熟悉系统的结构和操作方法。
主要内容:利用现场提供的实物元件,搞清其结构特点和工作原理;熟悉整个系统的结构、控制、调整和操作方法;观察实际过程。
作业:写出实验报告。
地点:食工专业实验室
成绩评定:依据实验报告评定
四、学时分配表
五、课程教学的基本要求和主要环节
《食品工程原理》是食品科学与工程专业的一门专业基础课程。在培养学生综合素质的过程中有其特殊的地位和作用。通过学习,要求掌握研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算(或选型)。培养分析和解决有关单元操作各种问题的能力,以便在食品生产、科研与设计中到强化生产过程,提高产品质量,提高设备生产能力及效率,降低设备投资及产品成本,节约能耗,防止污染及加速新技术开发等。初步掌握食品过程开发、设计与操作的有关方法。
理论课以讲授为主,辅助以电子教案和多媒体以及CAI课件。对于课程中不属于基本原理、基本方法和基本概念X畴的内容,鼓励学生自学并在课堂模拟教学及讨论。在教学方法和手段上采用现代教育技术,理论实践相结合,促进学生掌握相关的教学内容。
本课程属于考试课。
六、本课程与其他课程的联系与分工
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先行课程《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等是本课程的基础。后续课程《粮油食品工艺学》、《畜产食品工艺学》、《果蔬食品工艺学》、《食品机械》、《食品工厂设计基础》。
本课程与上述先行课程及后续课程无内容上的重复,并起到承前启后的纽带作用。
七、建议教材与参考教材
建议教材与参考教材:
《食品工程原理》李云飞主编中国农业大学2002年8月第一版
《食品工程原理》高福成主编中国轻工1998年12月第一版
《食品工程原理》杨同舟主编中国农业2003年6月第一版
《UNIT OPERATIONS IN FOOD PROCESSING》R.L.EARLE with M.D.EARLE
八、责任人
撰稿人:
审稿人:
系领导: