《食品工程原理》教学大纲
一、
课程基本情况
1. 课程名称:食品工程原理
2. 课程名称(英文):PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING 3. 课程编号:0611306
4. 课程总学时:70学时(讲课64学时,实验6学时) 5. 课程学分:3.5学分 6. 课程分类:必修课 7. 开设学期:第4学期
8. 适用专业:食品科学与工程专业
9. 先修课程:《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程
10. 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、科研与设计中达到强化生产过程,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、
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范畴的内容,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,理论与实践相结合,促进学生掌握相关的教学内容。 本课程属于考试课。
五、 绪论
主要内容、重点及深度
(一)理论教学
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 第一章 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。 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 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
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。 第二章 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。 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
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 第三章 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 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
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 第四章 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。 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
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。 (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衡水分的测定、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 六、
本课程与其他课程的联系与分工
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,中国农业大学出版社,2002年8月,第一版 《食品工程原理》,高福成主编,中国轻工出版社,1998年12月,第一版 《食品工程原理》,杨同舟主编,中国农业出版社,2003年6月,第一版
《UNIT OPERATIONS IN FOOD PROCESSING》,R.L.EARLE with M.D.EARLE. 八、
撰稿人