《食品工程原理》教學大綱（精華版）

1、食品工程原理教學大綱一、本課程的教學目標和任務本課程為食品專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容主要包括動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的三大傳遞理論及其在食品工程中的應用，即研究食品工程單元操作的基本原理與應用。動量傳遞內(nèi)容包括流體力學和流體輸送機械（泵與風機）的選用、顆粒與流體間的相對運動；熱量傳遞內(nèi)容包括傳熱學和蒸發(fā)操作等；質(zhì)量傳遞內(nèi)容包括傳質(zhì)過程、吸收與蒸餾、吸附與離子交換，浸出與萃取等單元操作；此外還包括熱、質(zhì)同時傳遞的過程，如食品的干燥等。食品工程原理是一門主要研究食品加工過程的技術(shù)原理與工程實現(xiàn)的應用基礎(chǔ)課程，與機械工程、化學工程等學科的有關(guān)課程密切相關(guān)，其基礎(chǔ)涉及數(shù)學、物理、力學、熱力學、

2、傳熱學和傳質(zhì)學等。本課程以單元操作為主線，研究食品加工過程的有關(guān)理論與工程方法，為食品科學與工程及相近專業(yè)的學生和工程技術(shù)人員學習研究提供參考。二、本課程的教學要求食品工程原理是食品科學與工程及其相近專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有舉足輕重的地位。由于課程涉及的知識面寬，對理論分析、設計計算、實驗探索、工程經(jīng)驗的貫通融合和創(chuàng)新應用方面要求很高。學習中要注重逐步樹立學生的工程觀念，從先進實用、安全可靠、經(jīng)濟方便、節(jié)能減排等方面認真掌握單元操作和工程系統(tǒng)集成方面的知識。1. 注重培養(yǎng)學生的工程設計和應用的能力。食品加工工藝千變?nèi)f化，其實現(xiàn)的途徑又可以多種多樣， 所以要樹立學生

3、的工程觀念，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和物料特性，合理地選擇單元操作及相應的設備，完成過程分析、設計計算，努力使系統(tǒng)集成達到最優(yōu)化。2. 注重培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)攫取能力。食品工程原理學科研究的歷史短，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)十分缺乏。如何通過網(wǎng)絡或資料查取有參考價值的數(shù)據(jù)，或者通過實驗測取、 生產(chǎn)現(xiàn)場查定相關(guān)數(shù)據(jù)、 是進行良好的食品工程設計的重要前提。3. 注重培養(yǎng)學生的實驗能力。學習實驗設計、單元操作實驗、數(shù)據(jù)處理、誤差分析方法，提高學生的動手能力和實驗技能。4. 多媒體等現(xiàn)代化教學手段輔助教學，使學生增加感性認識， 激發(fā)學習興趣， 提高教學質(zhì)量。5. 課堂教學與學生的課后復習、查閱資料、討論及實驗等相結(jié)合，隨時聽取

4、學生對教學的意見和要求，不斷改進教學方法和手段。 三、本課程的學分、學時分配和考核方式學分： 5； 學時： 88；考核方式：筆試。學時分配：第一章流體流動8學時第二章流體輸送4學時第三章非均相物系分離11學時第五章第六章傳熱蒸發(fā)與結(jié)晶154學時學時第七章吸收5學時第八章第九章蒸餾萃取與浸提87學時學時第十章食品冷凍技術(shù)2學時第十一章食品干燥原理10學時第十二章膜分離7學時第十三章吸收與離子交換7學時食品工程原理姜紹通、周先漢北京 :化學工業(yè)出版社2010 年第 1 版參考書：四、本課程的教材和參考書教材：食品工程原理李云飛、葛克山北京 :中國農(nóng)業(yè)大學出版社2009 年第2 版食品工程原理趙思明

5、北京 :科學出版社2009 年第1 版化工原理陳常貴天津 :天津大學出版社2004 年第1 版五、講授內(nèi)容第一章 流體流動1.1 流體靜力學原理1.2 管內(nèi)流體流動的基本規(guī)律1.3 流體流動現(xiàn)象1.4 流體流動的阻力1.5 流量測定本章重點和難點： 以流體靜力學、 動力學兩條宏觀主線貫穿始終，全面了解食品工業(yè)生產(chǎn)中流體的基本物性特征，正確區(qū)別壓力、壓強，流速、流量，定態(tài)流動、非定態(tài)流動，牛頓型流體、非牛頓 型流體，層流、湍流，邊界層及因次分析等基本概念；掌握流體質(zhì)量守恒、機械能守恒、動量守恒三大守恒規(guī)律，學會利用靜力學基本方程、伯努利方程、流體流動阻力計算公式解決流體流動中的壓強測定、流速及流

6、量計算、輸送位置關(guān)系確定、動力消耗、阻力損失、管徑選擇等基本問題；學會利用所學知識完成食品工廠中水、氣以及原料溶液等流體輸送過程的選擇、操作和相關(guān)設計。第二章 流體輸送2.1 離心泵2.2 其他類型的泵2.3 風機2.4 氣體壓縮2.5 真空技術(shù)本章重點和難點：掌握離心泵的結(jié)構(gòu)、特點、工作原理、使用調(diào)節(jié)方法、選型計算等，重點是選型計算；了解往復式泵的工作原理，重點了解容積式泵與離心泵在使用上去區(qū)別；掌握離心風機的結(jié)構(gòu)、特點、 工作原理、 選型計算等， 重點是選型計算； 了解往復式壓縮機的結(jié)構(gòu)、工作原理和選型； 了解真空泵的類型、結(jié)構(gòu)特點、工作原理和選型。第三章 非均相物系分離3.1 重力沉降3

7、.2 過濾3.3 離心分離本章重點和難點： 了解食品工業(yè)中根據(jù)液體或氣體與顆粒間的相對運動規(guī)律實現(xiàn)顆粒分離、流態(tài)化及氣力輸送等單元操作的原理。根據(jù)流體與顆粒相對運動阻力計算的流體力學原理，學習建立顆粒與流體相對運動的數(shù)學建模的一般方法，并利用數(shù)學模型公式進行各過程的計算。掌握單個顆粒大小、比面積及形狀等幾何特性和顆粒群平均粒度的表達方法。掌握過濾的基本概念、 過程計算方法， 熟練進行間歇和連續(xù)生產(chǎn)過濾機的計算和選用。掌握重力沉降計算。 理解旋風分離器的分離效率和壓降的計算方法。一般了解流態(tài)化和氣力輸送操作的概念與流態(tài)化技術(shù)的發(fā)展。第四章 攪拌與混合本章是自主學習內(nèi)容。第五章 傳熱5.1 傳熱概

8、述5.2 熱傳導5.3 對流傳熱5.4 熱交換5.5 輻射傳熱本章重點和難點：熟悉傳熱的基本概念及基本方式，理解傅里葉定律、普朗克定律、對流傳熱速率方程（牛頓冷卻公式）的物理含義，掌握穩(wěn)態(tài)導熱過程的計算和應用，掌握穩(wěn)態(tài)傳熱基本方程的應用，理解非穩(wěn)態(tài)傳熱和熱輻射傳熱的計算方法和應用。一般了解常用換熱器的結(jié)構(gòu)。第六章 蒸發(fā)與結(jié)晶6.1 蒸發(fā)概述6.2 蒸發(fā)設備6.3 單效蒸發(fā)6.4 多效蒸發(fā)本章重點和難點： 掌握單效蒸發(fā)操作過程的工藝原理與設計計算；熟悉多效蒸發(fā)的流程及計算要點； 蒸發(fā)操作效數(shù)限制及蒸發(fā)過程的節(jié)能措施；了解各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點、性能、 應用范圍及選型要點；了解結(jié)晶機理、結(jié)晶過程的衡

9、算原理和設備的選擇。第七章 吸收7.1 氣液平衡關(guān)系7.2 傳質(zhì)基礎(chǔ)7.3 傳質(zhì)設備簡介7.4 吸收塔的計算本章重點和難點：掌握氣體溶解度定義及其影響因素，掌握亨利定律、菲克定律，掌握分子擴散的傳質(zhì)特征，掌握雙模模型、傳質(zhì)速率方程、吸收塔的物料衡算、傳質(zhì)單元數(shù)計算、傳質(zhì)單元高度計算；熟悉吸收操作工作流程、吸收劑選用原則；了解擴散系數(shù)的測定方法、吸收設備的構(gòu)造特點。第八章 蒸餾8.1 雙組份溶液的氣液相平衡8.2 蒸餾與精餾原理8.3 雙組分連續(xù)精餾常規(guī)流程的數(shù)學描述8.4 雙組分連續(xù)精餾的計算本章重點和難點：掌握雙組分溶液的氣液相平衡組成的計算，相平衡過程中的相對揮發(fā)度；掌握簡單蒸餾、平衡蒸餾

10、的原理與計算；重點掌握雙組分連續(xù)精餾的原理、流程、計算和分析。第九章 萃取與浸提9.1 液-液萃取的傳質(zhì)基礎(chǔ)9.2 萃取流程及其計算9.3 液-液萃取設備9.4 浸提本章重點和難點：掌握液-液萃取的傳質(zhì)基礎(chǔ)，掌握三角形相圖、杠桿規(guī)則；重點掌握單級萃取的 計算原理，熟悉多級錯流、逆流接觸萃取的過程；了解液-液萃取設備；理解浸提的傳質(zhì)機理，熟悉浸提操作的計算，了解浸提設備；第十章 食品冷凍技術(shù)10.1 物料冷凍的技術(shù)原理10.2 流化床速凍10.3 冷凍濃縮本章重點和難點： 學習關(guān)于食品低溫加工的技術(shù)和常用方法；掌握物料冷凍的基本原理和制冷循環(huán)的計算；了解食品凍結(jié)的過程及變化；了解現(xiàn)今使用的高效速

11、凍技術(shù)的原理、工藝及設備；了解冷凍濃縮的相關(guān)概念及應用。第十一章 干燥11.1 濕空氣的性質(zhì)11.2 干燥過程的衡算11.3 干燥速率與干燥時間11.4 干燥設備11.5 噴霧干燥本章重點和難點： 掌握濕空氣的性質(zhì)， 并能運用濕空氣焓濕圖解決實際問題；掌握連續(xù)干燥過程的物料衡算與熱量衡算和恒定干燥條件下的干燥速率與干燥時間的計算；掌握食品物料中水分的性質(zhì)，學會測繪干燥過程曲線；了解常用干燥設備的構(gòu)造及選型。第十二章 膜分離12.1 膜分離概述12.2 微濾與超濾12.3 反滲透12.4 電滲析本章重點和難點： 分離膜基本性質(zhì)； 膜組件基本類型； 膜分離過程基本類型；膜分離操作工藝流程； 膜的傳質(zhì)機理；膜的選擇透過機理；濃差極化；膜通量的