《食品工程原理》教学大纲

《食品工程原理》教学大纲

一、本课程的教学目标和任务

本课程为食品专业的必修专业基础课。课程内容主要包括动量传递、热量传递和质量传递的三大传递理论及其在食品工程中的应用，即研究食品工程单元操作的基本原理与应用。动量传递内容包括流体力学和流体输送机械（泵与风机）的选用、颗粒与流体间的相对运动；热量传递内容包括传热学和蒸发操作等；质量传递内容包括传质过程、吸收与蒸馏、吸附与离子交换，浸出与萃取等单元操作；此外还包括热、质同时传递的过程，如食品的干燥等。

食品工程原理是一门主要研究食品加工过程的技术原理与工程实现的应用基础课程，与机械工程、化学工程等学科的有关课程密切相关，其基础涉及数学、物理、力学、热力学、传热学和传质学等。本课程以单元操作为主线，研究食品加工过程的有关理论与工程方法，为食品科学与工程及相近专业的学生和工程技术人员学习研究提供参考。

二、本课程的教学要求

食品工程原理是食品科学与工程及其相近专业的一门十分重要的专业基础课程，在创新人才培养中具有举足轻重的地位。由于课程涉及的知识面宽，对理论分析、设计计算、实验探索、工程经验的贯通融合和创新应用方面要求很高。学习中要注重逐步树立学生的工程观念，从先进实用、安全可靠、经济方便、节能减排等方面认真掌握单元操作和工程系统集成方面的知识。

1．注重培养学生的工程设计和应用的能力。食品加工工艺千变万化，其实现的途径又可以多种多样，所以要树立学生的工程观念，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理地选择单元操作及相应的设备，完成过程分析、设计计算，努力使系统集成达到最优化。

2.注重培养学生的数据攫取能力。食品工程原理学科研究的历史短，基础数据十分缺乏。如何通过网络或资料查取有参考价值的数据，或者通过实验测取、生产现场查定相关数据、是进行良好的食品工程设计的重要前提。

3.注重培养学生的实验能力。学习实验设计、单元操作实验、数据处理、误差分析方法，提高学生的动手能力和实验技能。

4. 多媒体等现代化教学手段辅助教学，使学生增加感性认识，激发学习兴趣，提高教学质量。

5. 课堂教学与学生的课后复习、查阅资料、讨论及实验等相结合，随时听取学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和手段。

三、本课程的学分、学时分配和考核方式

学分：5；学时：88；考核方式：笔试。

学时分配：

第一章流体流动 8学时

第二章流体输送 4学时

第三章非均相物系分离 11学时

第五章传热 15学时

第六章蒸发与结晶 4学时

第七章吸收 5学时

第八章蒸馏 8学时

第九章萃取与浸提 7学时

第十章食品冷冻技术 2学时

第十一章食品干燥原理 10学时

第十二章膜分离 7学时

第十三章吸收与离子交换 7学时

四、本课程的教材和参考书

教材：

参考书：

五、讲授内容

第一章流体流动

§1.1流体静力学原理

§1.2管内流体流动的基本规律

§1.3流体流动现象

§1.4流体流动的阻力

§1.5流量测定

本章重点和难点：以流体静力学、动力学两条宏观主线贯穿始终，全面了解食品工业生产中流体的基本物性特征，正确区别压力、压强，流速、流量，定态流动、非定态流动，牛顿型流体、非牛顿型流体，层流、湍流，边界层及因次分析等基本概念；掌握流体质量守恒、机械能守恒、动量守恒三大守恒规律，学会利用静力学基本方程、伯努利方程、流体流动阻力计算公式解决流体流动中的压强测定、流速及流量计算、输送位置关系确定、动力消耗、阻力损失、管径选择等基本问题；学会利用所学知识完成食品工厂中水、气以及原料溶液等流体输送过程的选择、操作和相关设计。

第二章流体输送

§2.1离心泵

§2.2其他类型的泵

§2.3风机

§2.4气体压缩

§2.5真空技术

本章重点和难点：掌握离心泵的结构、特点、工作原理、使用调节方法、选型计算等，重点是选型计算；了解往复式泵的工作原理，重点了解容积式泵与离心泵在使用上去区别；掌握离心风机的结构、特点、工作原理、选型计算等，重点是选型计算；了解往复式压缩机的结构、工作原理和选型；了解真空泵的类型、结构特点、工作原理和选型。

第三章非均相物系分离

§3.1重力沉降

§3.2过滤

§3.3离心分离

本章重点和难点：了解食品工业中根据液体或气体与颗粒间的相对运动规律实现颗粒分离、流态化及气力输送等单元操作的原理。根据流体与颗粒相对运动阻力计算的流体力学原理，学习建立颗粒与流体相对运动的数学建模的一般方法，并利用数学模型公式进行各过程的计算。掌握单个颗粒大小、比面积及形状等几何特性和颗粒群平均粒度的表达方法。掌握过滤的基本概念、过程计算方法，熟练进行间歇和连续生产过滤机的计算和选用。掌握重力沉降计算。理解旋风分离器的分离效率和压降的计算方法。一般了解流态化和气力输送操作的概念与流态化技术的发展。

第四章搅拌与混合

本章是自主学习内容。

第五章传热

§5.1传热概述

§5.2热传导

§5.3对流传热

§5.4 热交换

§5.5 辐射传热

本章重点和难点：熟悉传热的基本概念及基本方式，理解傅里叶定律、普朗克定律、对流传热速率方程（牛顿冷却公式）的物理含义，掌握稳态导热过程的计算和应用，掌握稳态传热基本方程的应用，理解非稳态传热和热辐射传热的计算方法和应用。一般了解常用换热器的结构。

第六章蒸发与结晶

§6.1蒸发概述

§6.2蒸发设备

§6.3单效蒸发

§6.4多效蒸发

本章重点和难点：掌握单效蒸发操作过程的工艺原理与设计计算；熟悉多效蒸发的流程及计算要点；蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；了解各种蒸发器的结构特点、性能、应用范围及选型要点；了解结晶机理、结晶过程的衡算原理和设备的选择。

第七章吸收

§7.1气液平衡关系

§7.2传质基础

§7.3传质设备简介

§7.4吸收塔的计算

本章重点和难点：掌握气体溶解度定义及其影响因素，掌握亨利定律、菲克定律，掌握分子扩散的传质特征，掌握双模模型、传质速率方程、吸收塔的物料衡算、传质单元数计算、传质单元高度计算；熟悉吸收操作工作流程、吸收剂选用原则；了解扩散系数的测定方法、吸收设备的构造特点。

第八章蒸馏

§8.1双组份溶液的气液相平衡

§8.2蒸馏与精馏原理

§8.3双组分连续精馏常规流程的数学描述

§8.4双组分连续精馏的计算

本章重点和难点：掌握双组分溶液的气液相平衡组成的计算，相平衡过程中的相对挥发度；掌握简单蒸馏、平衡蒸馏的原理与计算；重点掌握双组分连续精馏的原理、流程、计算和分析。

第九章萃取与浸提

§9.1液-液萃取的传质基础

§9.2萃取流程及其计算

§9.3液-液萃取设备

§9.4浸提