食品工程原理课程教学大纲《食品工程原理》课程教学大纲(2002年制订，2004年修订)课程编号:200265 /200267英文名:Fundamentals of Food Engineering课程类别:学科基础课前置课:高等数学、大学物理、物理化学等后置课:食品工艺学、食品机械与设备、食品保藏原理与技术等均为本课程的后置课,本大纲能满足后继课的要求。
学分:3+2学分课时:90课时,其中实验课16课时,主讲教师:万忠民、马云等选定教材:高福成.食品工程原理[M].2rd.北京:中国轻工业出版出版社～2002 课程概述:食品工程原理课程是以食工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，主要研究食品工程单元操作的基本原理，典型设备构造及工艺尺寸。
本课程以“三传”为主线，即以动量传递为基础，讲述流体输送、搅拌、沉降、过滤等单元操作;以热量传递为基础，讲述传热、蒸发操作;以质量传递为基础，讲述了吸收、精馏、萃取、结晶等单元操作以及热量、质量同时传递过程的干燥操作。
根据课程内容，设置了流体流动、泵特性、过滤、传热、精馏、吸收、干燥等典型单元操作实验和换热器设计等课程设计环节。
在讲述经典理论的基础上，不断将学科最新成果引入教学，如膜分离技术，超临界萃取技术和反应精馏技术等。
本课程强调工程观点、定量计算和设计能力的训练，强调理论和实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。
本教学大纲适用于食品科学与工程专业。
教学目的:食品工程原理教学的主要目的为: 通过本课程的学习，可培养学生分析和解决有关单元操作的能力，在食品生产、科研和设计工作中，达到强化生产过程，提高产品质量，降低成本，防止污染以及加速新技术开发等方面的目的，为学习后继课程食品工艺学、食品机械、食品化学反应工程打下基础。
培养学生运用辩证唯物主义观点和科学方法考察、分析和处理食品工程实际问题;培养学生的工程观点、实验技能和设计能力;培养学生具有创新性思维能力，把食品工程单元操作推向新高度。
通过学习，熟练掌握单元操作的基本概念和基础理论，对单元操作过程的典型设备具备基本的判断和选择能力;掌握本大纲所要求的单元操作过程基本计算方法;熟悉运用过程的基本原理，根据生产上的具体要求，对各单元操作进行调节;了解食品生产的各单元操作中的故障，能够寻找和分析原因，并提出消除故障和改进过程及设备的途径。
教学方法:研究方法主要是理论解析和理论指导下的实验研究，课程内容由课堂教学、课程设计和实验教学三部分组成。
课堂教学含授课、习题讨论课、实物教学、电视录像的讲授、指导。
课堂教学应废除灌输式，采用启发式和讨论式教学、不断把学科最新成果引入教学，采用精讲多练、循序渐进、用提问、启迪、讲授、探讨、总结的方式教学，达到教师与学生双向互动，激发学生主动学习的热情。
习题讨论课的目的是巩固基本理论和概念，培养学生正确的思考方法和计算能力。
实物教学、电视录像、多媒体教学课件可以增加学生的感性知识，更清楚的了解设备的结构性能从而减少课堂讲授内容。
一种是实验研究方法，即经验法;另一种为数学模型方法，即半理论半经验的方法。
课程内容本着加强理论、拓宽视野的原则及时更新，兼顾课程的基础性与先进性。
采用先进的教学手段与传统的教学手段相结合，利用食品工程过程单元操作录像片、动画库、食工原理多媒体教学课件等把设备结构描述清楚。
既缩减学时、扩展内容，又增强了学生的学习主动性、自觉性。
使课程教学向着多元化、大容量、生动直观的方向发展。
各章教学要求及教学要点绪论课时分配:2课时教学要求:对本课程有总体的了解，清楚本课程的性质和任务及单元操作在食品工程中的地位。
掌握单元操作处理问题的方法，了解本课程与相关课程的关系。
教学内容:第一节食工原理的起源与发展一、食工原理的起源。
二、食工原理的发展第二节食工原理课程的性质、内容和任务一、单元操作概念。
二、基本研究方法。
三、过程的衡算、平衡与速率、工程观点。
思考题:1、比较实验研究方法和数学模型的区别。
2、何谓单位换算因子,3、联系各单元操作的两条主线是什么,第一章流体流动与输送课时分配:16课时教学要求:学习流体流动的考察方法，掌握流体在静止和流动时的质量和能量守恒规律及应用。
正确理解流体流动过程中的基本原理及流体在管内的流动规律;熟练掌握流体静力学基本方程式、连续性方程式和柏努利方程式及其应用;正确理解流体的流动类型和流动阻力的概念;熟练掌握流体流动阻力的计算、简单管路的设计型计算和操作型计算;了解测速管、文丘里流量计、孔板流量计和转子流量计的工作原理和基本计算。
了解离心泵的结构及基本方程式;熟练掌握离心泵的性能参数及影响因素、泵的特性曲线、工作点和流量调节;正确理解离心泵安装高度的确定原则，掌握离心泵安装高度的计算;正确选择和使用离心泵。
教学内容:第一节流体静力学基本方程一、流体的特性。
二、连续介质模型。
三、密度、静压强、静力学方程及其应用。
第二节流体在管内流动一、流量与流速。
二、定态与非定态流动。
三、连续性方程式、能量衡算式。
四、柏努利方程式的应用。
第三节流体的流动现象一、牛顿粘性定律与流体的粘度。
二、非牛顿型流体的概念。
三、流动类型与雷诺准数。
四、滞流与湍流、边界层的概念。
第四节流体在管内的流动阻力一、直管阻力计算式、层流时的摩擦系数、湍流时的摩擦系数。
二、海根-泊稷叶公式、布拉修斯公式、范宁公式。
三、局部阻力系数法和当量长度法、非圆管道的当量直径计算法、因次分析法、Moody 图及其使用。
第五节流速和流量的测量一、皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计。
二、管路计算、简单管路与复杂管路、简单管路计算的方程组、管路的设计型计算、管路的操作型计算。
三、空气、水在管中的常用流速范围、简单管路的典型试算法。
第六节液体输送设备一、离心泵的工作原理和主要部件。
二、离心泵的基本方程式。
三、离心泵的性能参数与特性曲线。
四、离心泵的性能改变和换算。
五、离心泵的气蚀现象与安装高度。
六、离心泵的工作点与调节。
七、离心泵的联用。
八、离心泵的类型与选用。
九、其它类型泵, 如往复泵、旋转泵、漩涡泵的工作原理和适用范围。
第七节气体输送和压缩设备一、离心通风机的结构、工作原理、性能参数，离心风机的选用。
二、了解离心鼓风机和压缩机、旋转鼓风机、压缩机与真空泵、往复压缩机。
思考题:1、流体的连续性假设和理想流体假设在工程上有何意义,2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有何不同,3、为什么各种流量计的流量系数不相同,4、孔板流量计与文丘里流量计的测量中，如何保证液体流动的连续性,5、为有效提高离心泵的静压能，都采取哪些措施,第二章沉降、过滤、离心分离、压榨课时分配:8课时教学要求:了解非均相物系的性质、分离目的及分离方法。
理解球形颗粒和均匀床层的特性、了解一维固定床层的流动压降的计算。
掌握重力沉降及离心沉降的基本原理。
了解沉降设备的结构;掌握球形颗粒的自由沉降速度的计算和除尘室的生产能力计算。
掌握沉降设备的计算及选用。
掌握过滤的基本原理, 正确理解液体过滤操作的基本原理，过滤速率方程及其应用, 掌握过滤的计算。
了解过滤设备的结构特性及操作。
掌握板框过滤机的结构、操作与计算以及过滤常数的测定方法;了解离心沉降的基本原理、旋风分离器的性能及工艺计算。
教学内容: 第一节沉降一、非均相物系、非均相物系分离的理论依据。
二、颗粒流体力学的研究内容。
三、非均相分离的方法和用途。
四、机械分离颗粒的几何特性。
五、单颗粒的特性、颗粒群的特性、颗粒床层的特性。
六、重力沉降的基本原理、沉降速度、降尘室、沉降槽。
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、恒速过滤与先恒速后恒压过滤。
四、过滤常数的测定。
五、过滤设备。
六、滤饼的洗涤。
七、过滤机的生产能力、加快过滤速率的途径。
第三节离心沉降一、离心沉降的基本原理。
二、旋风分离器的操作原理、性能、结构型式与选用。
第四节气溶胶分离一、气溶胶及其分离方法。
二、除尘的原理。
第五节压榨一、压榨理论和设备。
思考题:1、非均相物系、非均相物系分离的理论依据,2、非均相分离的方法和用途,3、恒压过滤、恒速过滤与先恒速后恒压过滤,4、离心沉降的基本原理,5、气溶胶及其分离方法,第三章固体流态化和气力输送课时分配:2课时教学要求:掌握固体流态化和气力输送的基本概念。
掌握流化床的形成过程，了解流化床的主要特征，掌握流化床的操作范围。
了解固体流态化在工业上的应用及其优点。
教学内容:第一节流态化一、流化床的基本概念。
二、实际流化现象。
三、流化床的操作范围。
四、起始流化速度和带出速度。
五、颗粒受力分析、床层空隙率与速度的关系及临界流化速度的计算。
六、流化床中的传热与传质。
第二节气力输送一、气力输送的原理和基本概念。
二、固体颗粒在水平管内的稀相输送、气力输送的组成和设备。
三、气力输送的系统的计算。
思考题:1、理想流化床和实际流化床的主要区别是什么,2、简述气力输送的优缺点和分类。
第四章粉碎和筛分课时分配:4课时教学要求:掌握粉碎和筛分的基本概念。
理解粉碎的基本理论，了解各种粉碎设备的机理。
理解筛分的基本理论，了解各种筛分设备的机理。
教学内容:第一节粉碎一、粉碎的基本概念。
二、粉碎的基本理论。
三、各种粉碎设备的机理。
四、食品粉碎机的选用。
第二节筛分一、筛分的基本概念。
二、往复振动式筛分、高速振动式筛分、平面回转式筛分、转筒式筛分。
思考题:1、粉碎的基本概念。
2、筛分的基本概念。
3、各种粉碎设备的机理。
4、往复振动式筛分、高速振动式筛分、平面回转式筛分、转筒式筛分原理,第五章传热课时分配:10课时教学要求:正确理解傅立叶定律及其一维稳态热传导的基本原理，熟练掌握平壁、圆筒壁的稳定热传导的计算，正确理解牛顿冷却定律和影响对流传热系数的主要因素，掌握对流传热系数关联式的用法和条件;熟练掌握流体在圆形直管内强制湍流传热时对流给热系数的计算，换热器的热负荷计算、对数平均温度差的计算、总传热系数的计算;熟练掌握换热器的设计型计算和换热器的核算型计算，能够根据计算结果及工艺要求选用合适的换热器;了解列管换热器的结构特点及其应用。
教学内容:第一节热传导一、热传导基本概念和傅立叶定律、导热系数、平壁热传导、圆筒壁热传导。
第二节对流传热一、对流传热的分析、壁面与流体间的对流传热速率。
二、热边界层。
第三节传热计算一、能量衡算、总传热速率方程和总传热系数、平均温度差、传热单元数法。
第四节对流传热系数关联式一、对流传热系数的影响因素。
二、对流传热过程的因次分析。
三、无相变时的对流传热系数、有相变时的对流传热系数、壁温的估算。
第五节辐射传热一、辐射基本概念和定律。
二、两固体间的辐射传热。
