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《食品工程原理》教学大纲课程编号：041010412适用专业：食品科学与工程学时数：64学分数：4.0执笔者：花旭斌编写日期：2006年12月一、课程的性质和目的食品工程原理研究和介绍食品工业生产中传递过程与单元操作的基本原理、内在规律、常用设备及过程的计算方法。食品工程原理是食品科学与工程专业的一门重要专业基础课程。通过学习本课程，要求学生掌握动量、热量和质量传递的基本原理，运用这些理论并结合所学的物理化学和数学等基础知识，研究食品加工过程中各种单元操作的内在规律和基本原理。熟悉典型单元操作设备的构造、工作原理和工艺和计算。主要的单元操作包括：流体输送与压缩、制冷技术、过滤、沉降、离心分离、固体流态化、气力输送、传热、蒸发、气体吸收、蒸馏和物料干燥等。培养学生具有针对食品生产实际，正确选择适合的单元操作的能力；组成和完善生产工艺过程的能力；正确进行过程的物料衡算、能量衡算和设备选型配套设计计算的能力。在实验教学中，培养学生严谨认真的科学态度，重视实验操作技能的训练，掌握实验数据的整理和分析方法。在工程设计计算中会正确查阅工程手册中各种工程图表，获取设计计算有关参数。二、课程的教学内容和学时分配绪论（1学时）教学内容：食品工程原理课程的性质和地位，现代食品工业的特点，食品工程与化学工程的关系，食品工程原理课程的特点、内容及任务教学要求：理解食品工程原理课程的性质和地位，食品工程原理课程的特点、内容及任务，现代食品工业的特点，掌握单元操作中常用的基本概念、单位换算重点：单元操作中常用的基本概念，单位制及量纲分析难点：量纲分析第1章流体流动与输送（13学时）教学内容：流体的物理性质及作用在流体上的力，流体静力学基本方程式及其应用，流体流动的基本方程，管内流动及管路计算，流速及流量的测量，非牛顿流体，液体输送设备，气体压缩和输送设备教学要求：1、理解流体的主要物理性质、作用在流体上的力，掌握流体静力学基本方程式及其应用2、掌握稳定流动、流速与流量、连续性方程，3、掌握理想不可压缩流体的能量守恒—柏努利方程式，柏努利方程的应用，实际流体稳定流动的能量守恒4、管内流动及管路计算掌握流动类型及其判别，掌握流体在圆直管内流动的沿程阻力及计算，计算圆直管沿程阻力的通式，滞留、湍流的流速分布及摩擦阻力系数的确定，掌握管路局部阻力及其计算5、流速及流量的测量掌握毕托管、孔板流量计及文丘里流量计、转子流量计的结构及工作原理，并能正确使用。6、非牛顿流体理解非牛顿流体的类型，理解假塑性和胀塑性流体作层流流动时的速度分布和流量，理解非牛顿流体的流动阻力7、理解泵的类型、工作原理、特点及应用，掌握离心泵的工作原理及性能，离心泵基本方程、主要性能参数、离心泵的特性曲线、气蚀现象与允许安装高度、泵的工作点，泵的选型。8、理解离心通风机和鼓风机、往复式压缩机的工作原理、性能及分类，理解往复式压缩机的选型。重点：连续性方程，阻力损失及计算，流量的测量，泵的性能参数难点：摩擦阻力系数的确定，阻力损失计算第2章传热（13学时）教学内容：热传导，对流换热，稳定传热的计算，不稳定传热，辐射，换热器教学要求：1、理解传热在食品加工过程中的应用、传热的三种基本方式2、掌握热传导的基本概念和付立叶定律，平壁的热传导，圆筒壁的热传导3、掌握对流换热的基本概念，对流换热的类型、传热膜系数，各类对流换热传热膜系数的确定传热边界层4、掌握稳定传热过程的计算，理解传热的强化和热绝缘5、理解不稳定导热，不稳定对流传热，两物体的相互辐射，辐射和对流的联合传热，辐射加热方法和设备6、理解换热器的结构及原理及通过换热器的传热过程重点：导热、对流传热的基本计算，对流传热系数关联式计算对流传热系数，稳定传热过程的计算与应用难点：对流传热系数关联式计算对流传热系数，稳定传热过程的计算与应用第3章食品冷冻技术（4学时）教学内容：制冷技术基本原理，制冷剂和载冷剂，食品的冷冻，食品速冻方法和速冻装置，冷藏库，食品冷藏链教学要求：1、理解制冷的基本概念和制冷原理和方法，理解制冷剂和载冷剂2、掌握水的冻结曲线，3、理解空气冻结法，间接接触冻结法，直接接触冻结法4、理解冷藏库的类型、组成与布置、隔热与防潮，理解冷藏库容量的计算、冷负荷的计算，理解装配式冷藏库5、理解食品冷藏链的组成与结构，冷藏运输，冷冻销售重点：食品的冻结曲线，水分结冰率与最大冰晶生成区，冻结对食品的影响，食品冻结的速度与时间难点：食品冻结的速度与时间第4章非均相物系的机械分离（5学时）教学内容：过滤、沉降、离心分离、气溶胶分离教学要求：1、掌握过滤的基本概念和理论，过滤设备，理解过滤过程的计算2、理解颗粒在流体中的运动、球形颗粒在流体中的重力沉降、实际沉降过程、沉降设备及其计算3、掌握颗粒、液滴在离心力场中的运动，理解离心机的类型及离心机生产能力的计算4、掌握气溶胶的种类及气溶胶分离的作用，气溶胶中悬浮物的分离方法，理解气溶胶的离心沉。重点：过滤设备，颗粒、液滴在离心力场中的运动，气溶胶中悬浮物的分离方法难点：过滤设备第5章混合、乳化（4学时）教学内容：液体搅拌混合的基本理论，搅拌器的性能，搅拌器的功率，乳化，气液混合原理、方法和设备教学要求：1、理解液体搅拌混合的基本理论，搅拌器的性能，搅拌器的功率2、掌握乳化机理，乳化液的稳定性及影响因素，乳化剂及其作用，乳化液形成的方法，乳化设备3、理解气液混合原理、方法和设备重点：液体搅拌混合的基本理论，乳化机理，乳化液的稳定性及影响因素，乳化剂及其作用，乳化液形成的方法，乳化设备难点：乳化机理，乳化液的稳定性，乳化设备第6章吸收（8学时）教学内容：物质传递原理，气体吸收教学要求：1、掌握单相传质：分子扩散及费克定律，静止或层流中的扩散传质；对流扩散传质；扩散系数。掌握相际间的传质：双膜理论；传质基本方程。2、理解收基本概念，掌握吸收原理：吸收过程；吸收设备（塔设备）；吸收操作的相平衡；亨利定律；吸收速率。3、掌握低浓度气体吸收过程的计算：逆流操作的物料衡算及操作线方程重点：费克定律，双膜理论，传质基本方程，吸收原理难点：双膜理论，吸收操作的相平衡，操作线方程第7章蒸馏（8学时）教学内容：蒸馏原理，双组分连续精馏，板式塔中双组分连续精馏的计算教学要求：1、掌握蒸馏原理2、掌握双组分理想溶液的气—液相平衡，塔内气—液接触传质过程，能理解精馏设备的结构及工作情况，理解非理想双组分溶液简介，掌握板式塔中双组分连续精馏的计算3、理解理论板的概念及恒摩尔流假设，掌握连续精馏的物料衡算和操作线方程、进料状况和加料方程、精馏操作塔板数的求法（逐板计算法、图解法）、塔板效率及实际塔板数的确定、回流比的选择重点：蒸馏原理，双组分理想溶液的气—液相平衡，塔内气—液接触传质过程，连续精馏难点：双组分理想溶液的气—液相平衡，连续精馏计算第8章蒸发（3学时）教学内容：单效真空蒸发，多效蒸发，蒸发设备教学要求：1、理解蒸发的定义、条件，掌握单效真空蒸发装置、溶液的沸点和温差损失、单效真空蒸发的计算2、理解多效蒸发流程、多效蒸发的温差分配、多效蒸发的计算3、理解蒸发设备分类、结构、工作原理重点：单效真空蒸发，蒸发设备分类、结构、工作原理难点：温差损失，蒸发的计算，蒸发设备工作原理第9章物料干燥（5学时）教学内容：湿空气及湿物料的性质，干燥动力学，热风干燥过程的计算，干燥设备教学要求：1、掌握湿空气及湿物料的性质，干燥速率，干燥时间，热风干燥过程的计算，物料衡算、空气量的确定，热量衡算、热能耗量的确定2、理解气流干燥设备、喷雾干燥设备、其它类型干燥设备的结构、工作原理重点：湿空气及湿物料的性质，空气量的确定，热量衡算、热能耗量的确定，干燥设备的结构、工作原理难点：湿焓图、干燥机理三、课程教学的基本要求1、本课程以课堂讲授为主，精讲多练。在课堂教学中可适当补充难易适中的考研题目作为例题，开阔学生的视野，拓宽知识面。在作业和练习方面，任课教师可以有针对性地增加一定量的附加题，题的难度略高于教材上的习题，并适当增加应用题的数量，以锻炼学生解决实际问题的能力。2、根据教育发展的趋势和教学改革的要求，在本课程的教学过程中，应逐步引入现代化教学手段。3、除教材外，应给学生指定相关的参考书，以拓宽学生的知识面。4、建议本课程每学期中间安排一次期中考试，期末考试实行教考分离。四、本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课程有高等数学、物理化学等，通过本课程的学习，使学生掌握传递过程及单元操作的基本原理，运用其基本理论解决食品生产中的一些工程实际问题。也为学习“食品工艺学”、“发酵工艺与设备”等课程打好工程技术方面的基础。五、建议教材与教学参考书[1]教材：李云飞，葛克山。《食品工程原理》，北京：中国农业大学出版社，2002。[2]高福成。食品工程原理，中国轻工业出版社。1998。[3]姚玉英，黄凤廉，陈常贵等。化工原理，上下册，天津：科学技术出版社。1999。[4]王志魁。化工原理。北京：化学工业出版社，1987。[5][美]J金克普利斯著，清华大学化工组译。传递过程与单元操作。1985。[6]华南工学院等。发酵工程与设备。北京：轻工业出版社。[7]姚玉英。化工原理例题与习题。北京：化学工业出版社，1998。