《食品工程原理》课程教学大纲 Principles of food engineering

《食品工程原理》教学大纲 课程基本信息 课程编码:092112B092113B 中文名称:食品工程原理 英文名称: Principles of food engineering 课程类别:专业核心课程 总学时:80(食品工程原理I48;食品工程原理Ⅱ32) 总学分:5学分(食品工程原理I3学分;食品工程原理Ⅱ2学分) 适用专业:食品科学与工程 先修课程:高等数学,大学物理 课程的性质、目标和任务 本课程是食品科学与工程专业本科学生必修的专业核心课程,是以力学、动力学、传 热学和传质学为基础理论的学科,主要讲授食品工业生产中单元操作的基本原理、常用设 备及操作过程的计算方法。包括流体流动与输送、传热、蒸发、蒸馏、浓缩、干燥、吸收 等。目的使学生掌握保证食品工艺准确实施的必备知识,以便进行食品机械设计制造、选 型配套以及维修操作等 、课程教学基本要求 通过讲授、自学和讨论,可使学生掌握食品加工过程中的动量、热量和质量传递的理 论及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本构造及设计计算等知识;培养工程设计和 实践操作的能力。为学生进一步学习食品机械与设备、食品工厂设计等后续课程提供理论 基础。为今后从事食品加工和机械设备方面的研究和开发等工作奠定理论基础。 四、课程教学内容及要求 第一章流体流动与输送(14学时)

《食品工程原理》教学大纲 一、课程基本信息 课程编码：092112B 092113B 中文名称：食品工程原理 英文名称：Principles of food engineering 课程类别：专业核心课程 总 学 时：80（食品工程原理Ⅰ48；食品工程原理Ⅱ32） 总 学 分：5 学分（食品工程原理Ⅰ3 学分；食品工程原理Ⅱ2 学分） 适用专业：食品科学与工程 先修课程：高等数学，大学物理 二、课程的性质、目标和任务 本课程是食品科学与工程专业本科学生必修的专业核心课程，是以力学、动力学、传 热学和传质学为基础理论的学科，主要讲授食品工业生产中单元操作的基本原理、常用设 备及操作过程的计算方法。包括流体流动与输送、传热、蒸发、蒸馏、浓缩、干燥、吸收 等。目的使学生掌握保证食品工艺准确实施的必备知识，以便进行食品机械设计制造、选 型配套以及维修操作等。 三、课程教学基本要求 通过讲授、自学和讨论，可使学生掌握食品加工过程中的动量、热量和质量传递的理 论及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本构造及设计计算等知识；培养工程设计和 实践操作的能力。为学生进一步学习食品机械与设备、食品工厂设计等后续课程提供理论 基础。为今后从事食品加工和机械设备方面的研究和开发等工作奠定理论基础。 四、课程教学内容及要求 第一章 流体流动与输送（14 学时）

【教学目标与要求】 1、教学目标:学习本章内容,学生能够初步完成食品工厂中输送水、气以及稀溶液 等 牛顿流体的管道设计与计算工作, 2、教学要求:掌握实际流体与理想流体的区别;掌握流体流动中各能量平衡方程的 別并能熟练运用这些方程解决问题;掌握流体参数的测量原理与方法;掌握流体流动阻力 计算方法;了解非牛顿流体种类和简单计算:管路的构成(管、阀件)、复杂管路的特点及 计算 【教学重点与难点】 1、教学重点:流体流动中各能量平衡方程的区别并能熟练运用这些方程解决问题 流体流动阻力计算方法。 2、教学难点:经验公式的换算方法;边界层的概念 【教学内容】 1.1流体基础知识与概念 12流体静力学 1.3流体流动的基本方程 1.31稳定流动、流速与流量、连续性方程 1.3.2理想不可压缩流体的能量守恒一柏努利方程式,柏努利方程的应用 1.3.3实际流体稳定流动的能量守恒 14管内流动及管路计算 141管流要素、流动类型及其判别:滞留、湍流、雷诺准数 142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

【教学目标与要求】 1、教学目标：学习本章内容，学生能够初步完成食品工厂中输送水、气以及稀溶液 等 牛顿流体的管道设计与计算工作。 2、教学要求：掌握实际流体与理想流体的区别；掌握流体流动中各能量平衡方程的 区 别并能熟练运用这些方程解决问题；掌握流体参数的测量原理与方法；掌握流体流动阻力 计算方法；了解非牛顿流体种类和简单计算；管路的构成（管、阀件）、复杂管路的特点及 计算。 【教学重点与难点】 1、教学重点：流体流动中各能量平衡方程的区别并能熟练运用这些方程解决问题； 流体流动阻力计算方法。 2、教学难点：经验公式的换算方法；边界层的概念 【教学内容】 1.1 流体基础知识与概念 1.2 流体静力学 1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 稳定流动、流速与流量、连续性方程 1.3.2 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 1.3.3 实际流体稳定流动的能量守恒 1.4 管内流动及管路计算 1.4.1 管流要素、流动类型及其判别：滞留、湍流、雷诺准数 1.4.2 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

14.3管路局部阻力及其计算 1.5流速及流量的测量(实验课) 1.5.1毕托管 1.52孔板流量计及文丘里流量计 1.53转子流量计 16非牛顿流体 161非牛顿流体的类型:塑性流体、假塑性流体、胀塑性流体和时变性流体;稠度 指数和流变指数 162假塑性和胀塑性流体作层流流动时的速度分布和流量 16.3非牛顿流体的流动阻力 1.7流体输送机械 1.7.1概述 1.72离心泵 72.1离心泵工作原理 17.22离心泵主要性能参数 1723离心泵的特性曲线 1724气蚀现象与允许安装高度 1.725泵的工作点 1.726泵的选型 第二章传热(14学时) 【教学目标与要求】

1.4.3 管路局部阻力及其计算 1.5 流速及流量的测量（实验课） 1.5.1 毕托管 1.5.2 孔板流量计及文丘里流量计 1.5.3 转子流量计 1.6 非牛顿流体 1.6.1 非牛顿流体的类型：塑性流体、假塑性流体、胀塑性流体和时变性流体；稠度 指数和流变指数 1.6.2 假塑性和胀塑性流体作层流流动时的速度分布和流量 1.6.3 非牛顿流体的流动阻力 1.7 流体输送机械 1.7.1 概述 1.7.2 离心泵 1.7.2.1 离心泵工作原理 1.7.2.2 离心泵主要性能参数 1.7.2.3 离心泵的特性曲线 1.7.2.4 气蚀现象与允许安装高度 1.7.2.5 泵的工作点 1.7.2.6 泵的选型。 第二章 传热（14 学时） 【教学目标与要求】

1、教学目标:学习本章内容,学生能够初步完成食品企业常用列管式换热器的选 型、设计和计算 2、教学要求:掌握傅立叶定律、导热系数的概念及平壁、圆筒壁的热传导计算,传 热过程的热量衡算、总传热系数、平均温度差的计算,典型对流传热经验关联式的用法及 注意事项;了解影响对流传热的因素、强化传热的途径;辐射传热的基本概念;工业上常 用列管式换热器的类型、结构 【教学重点与难点】 1、教学重点:傅立叶定律;圆筒壁的热传导计算;传热总速率方程式;强化传热的 途径 2、教学难点:传热总速率方程式 【教学内容】 2.1概述 2.1.1传热在食品加工过程中的应用 2.1.2传热的三种基本方式 22热传导 221热传导的基本概念和付立叶定律 222平壁的热传导 223圆筒壁的热传导 23对流传热 231对流传热的基本概念 232对流传热的类型、传热膜系数 233各类对流传热传热膜系数的确定 234传热边界层 24辐射 24.1两物体的相互辐射 242辐射和对流的联合传热 243辐射加热方法和设备 2.5稳定传热的计算 2.51换热器及通过换热器的传热过程 2.5.2稳定传热过程的计算

1、教学目标：学习本章内容，学生能够初步完成食品企业常用列管式换热器的选 型、设计和计算。 2、教学要求：掌握傅立叶定律、导热系数的概念及平壁、圆筒壁的热传导计算，传 热过程的热量衡算、总传热系数、平均温度差的计算，典型对流传热经验关联式的用法及 注意事项；了解影响对流传热的因素、强化传热的途径；辐射传热的基本概念；工业上常 用列管式换热器的类型、结构。 【教学重点与难点】 1、教学重点：傅立叶定律；圆筒壁的热传导计算；传热总速率方程式；强化传热的 途径。 2、教学难点：传热总速率方程式 【教学内容】 2.1 概述 2.1.1 传热在食品加工过程中的应用 2.1.2 传热的三种基本方式 2.2 热传导 2.2.1 热传导的基本概念和付立叶定律 2.2.2 平壁的热传导 2.2.3 圆筒壁的热传导 2.3 对流传热 2.3.1 对流传热的基本概念 2.3.2 对流传热的类型、传热膜系数 2.3.3 各类对流传热传热膜系数的确定 2.3.4 传热边界层 2.4 辐射 2.4.1 两物体的相互辐射 2.4.2 辐射和对流的联合传热 2.4.3 辐射加热方法和设备 2.5 稳定传热的计算 2.5.1 换热器及通过换热器的传热过程 2.5.2 稳定传热过程的计算

253传热的强化和热绝缘 26不稳定传热 2.6.1不稳定导热 2.6.2不稳定对流传热 2.7换热器 第三章溶液浓缩(10学时) 【教学目标与要求】 、教学目标:学习本章内容,学生能够初步完成食品企业溶液浓缩常用蒸发器的设 备选型和工艺计算。 2、教学要求:了解溶液浓缩的几种基本方法,掌握蒸发的基本原理、工艺计算及所 用设备的结构和特点。 【教学重点与难点】 、教学重点:单效蒸发工艺计算 2、教学难点:单效蒸发工艺计算 【教学内容】 3.1蒸发 3.1.1概述 3.1.2单效蒸发 3.1.3多效蒸发 3.14蒸发设备 3.2其他浓缩方法介绍 第四章干燥(10学时) 【教学目标与要求】

2.5.3 传热的强化和热绝缘 2.6 不稳定传热 2.6.1 不稳定导热 2.6.2 不稳定对流传热 2.7 换热器 第三章 溶液浓缩（10 学时） 【教学目标与要求】 1、教学目标：学习本章内容，学生能够初步完成食品企业溶液浓缩常用蒸发器的设 备选型和工艺计算。 2、教学要求：了解溶液浓缩的几种基本方法，掌握蒸发的基本原理、工艺计算及所 用设备的结构和特点。 【教学重点与难点】 1、教学重点：单效蒸发工艺计算 2、教学难点：单效蒸发工艺计算 【教学内容】 3.1 蒸发 3.1.1 概述 3.1.2 单效蒸发 3.1.3 多效蒸发 3.1.4 蒸发设备 3.2 其他浓缩方法介绍 第四章 干燥（10 学时） 【教学目标与要求】

1、教学目标:学习本章内容,学生能够初步掌握食品企业常用的食品干燥方法,并 能对干燥设备进行维修和初步选型设计。 2、教学要求:掌握湿空气的性质和食品中水分的性质,并能熟练运用湿空气焓湿图 解决实际问题;掌握影响干燥过程湿热传递的因素:能够测绘干燥过程曲线;熟悉常用的 干燥方法和干燥设备;了解真空干燥基本原理与设备。 【教学重点与难点】 1、教学重点:湿空气焓湿图 2、教学难点:湿空气焓湿图 【教学内容】 4.1概述 42湿空气及湿物料的性质 43干燥动力学 4.3.1干燥速率 43.2干燥时间 44热风干燥过程的计算 44.1物料衡算、空气量的确定 442热量衡算、热能耗量的确定 4.5干燥设备 4.5.1气流干燥设备 4.52喷雾干燥设备 4.53其它类型干燥设备 第五章吸收(12学时) 【教学目标与要求】

1、教学目标：学习本章内容，学生能够初步掌握食品企业常用的食品干燥方法，并 能对干燥设备进行维修和初步选型设计。 2、教学要求：掌握湿空气的性质和食品中水分的性质，并能熟练运用湿空气焓湿图 解决实际问题；掌握影响干燥过程湿热传递的因素；能够测绘干燥过程曲线；熟悉常用的 干燥方法和干燥设备；了解真空干燥基本原理与设备。 【教学重点与难点】 1、教学重点：湿空气焓湿图 2、教学难点：湿空气焓湿图 【教学内容】 4.1 概述 4.2 湿空气及湿物料的性质 4.3 干燥动力学 4.3.1 干燥速率 4.3.2 干燥时间 4.4 热风干燥过程的计算 4.4.1 物料衡算、空气量的确定 4.4.2 热量衡算、热能耗量的确定 4.5 干燥设备 4.5.1 气流干燥设备 4.5.2 喷雾干燥设备 4.5.3 其它类型干燥设备 第五章 吸收（12 学时） 【教学目标与要求】

1、教学目标:学习本章内容,学生能够掌握吸收单元操作的原理和计算,对食品企 业所用吸收设备能进行初步维修和选型设计。 2、教学要求:了解传质的基本概念、分子扩散与涡流扩散,了解扩散系数的影响因 素,了解吸收与解吸的基本概念及吸收过程机理,掌握稳定分子扩散的基本计算与应用, 掌握吸收与解吸的一般计算方法,重点掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计算与应用, 【教学重点与难点】 1、教学重点:双膜理论、传质基本方程、操作线方程 2、教学难点:双膜理论 【教学内容】 5.1概述 52物质传递原理 51.1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 512相际间的传质:双膜理论:传质基本方程 53吸收速率方程 54吸收塔的计算 第六章蒸馏(12学时) 【教学目标与要求】 l、教学目标:学习本章内容,学生能够掌握蒸(精)馏单元操作原理及计算,能对 食品企业生产过程中所用蒸(精)馏塔能进行维修和初步选型设计。 2、教学要求:了解蒸(精)馏的基本概念,理解蒸(精)馏原理:了解精馏装置的 基本组成及各部分所起的作用;掌握逐板计算法及图解法求取理论板数的方法;重点掌握 两组分连续精馏塔的计算 【教学重点与难点】 1、教学重点:两组分连续精馏塔的计算

1、教学目标：学习本章内容，学生能够掌握吸收单元操作的原理和计算，对食品企 业所用吸收设备能进行初步维修和选型设计。 2、教学要求：了解传质的基本概念、分子扩散与涡流扩散，了解扩散系数的影响因 素，了解吸收与解吸的基本概念及吸收过程机理，掌握稳定分子扩散的基本计算与应用， 掌握吸收与解吸的一般计算方法，重点掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计算与应用。 【教学重点与难点】 1、教学重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 2、教学难点：双膜理论 【教学内容】 5.1 概述 5.2 物质传递原理 5.1.1 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。 5.1.2 相际间的传质：双膜理论；传质基本方程。 5.3 吸收速率方程 5.4 吸收塔的计算 第六章 蒸馏（12 学时） 【教学目标与要求】 1、教学目标：学习本章内容，学生能够掌握蒸（精）馏单元操作原理及计算，能对 食品企业生产过程中所用蒸（精）馏塔能进行维修和初步选型设计。 2、教学要求：了解蒸（精）馏的基本概念，理解蒸（精）馏原理；了解精馏装置的 基本组成及各部分所起的作用；掌握逐板计算法及图解法求取理论板数的方法；重点掌握 两组分连续精馏塔的计算。 【教学重点与难点】 1、教学重点：两组分连续精馏塔的计算

2、教学难点:逐板计算法及图解法求取理论板数的方法 【教学内容】 6.1蒸馏原理 62双组分连续精馏 621双组分理想溶液的气一液相平衡 622塔内气一液接触传质过程 62.3精馏设备 624非理想双组分溶液简介 63板式塔中双组分连续精馏的计算 631工艺计算内容 632理论板的概念及恒摩尔流假设 633连续精馏的物料衡算和操作线方程 634进料状况和加料方程 63.5精馏操作塔板数的求法(逐板计算法、图解法) 636塔板效率及实际塔板数的确定 6.37回流比的选择 第七章非均相物系的分离(8学时) 【教学目标与要求】 1、教学目标:学习本章内容,学生能够掌握过滤单元操作原理及计算,能对食品 企业生产过程所用过滤机进行维修和简单选型设计。 2、教学要求:掌握过滤基本方程,掌握过滤机生产能力的计算;了解非均相物系及 过滤的基本概念;了解过滤设备 【教学重点与难点】 、教学重点:过滤基本方程,过滤机生产能力的计算 2、教学难点:过滤机生产能力的计算 【教学内容】 7.1概述 72过滤 721过滤操作的的基本概念及原理

2、教学难点：逐板计算法及图解法求取理论板数的方法 【教学内容】 6.1 蒸馏原理 6.2 双组分连续精馏 6.2.1 双组分理想溶液的气—液相平衡 6.2.2 塔内气—液接触传质过程 6.2..3 精馏设备 6.2.4 非理想双组分溶液简介 6.3 板式塔中双组分连续精馏的计算 6.3.1 工艺计算内容 6.3.2 理论板的概念及恒摩尔流假设 6.3.3 连续精馏的物料衡算和操作线方程 6.3.4 进料状况和加料方程 6.3.5 精馏操作塔板数的求法（逐板计算法、图解法） 6.3.6 塔板效率及实际塔板数的确定 6.3.7 回流比的选择 第七章 非均相物系的分离（8 学时） 【教学目标与要求】 1、 教学目标：学习本章内容，学生能够掌握过滤单元操作原理及计算，能对食品 企业生产过程所用过滤机进行维修和简单选型设计。 2、教学要求：掌握过滤基本方程，掌握过滤机生产能力的计算；了解非均相物系及 过滤的基本概念；了解过滤设备。 【教学重点与难点】 1、教学重点：过滤基本方程，过滤机生产能力的计算 2、教学难点：过滤机生产能力的计算 【教学内容】 7.1 概述 7.2 过滤 7.2.1 过滤操作的的基本概念及原理

722过滤基本方程的应用及计算 73过滤设备 74过滤机的生产能力的计算 五、教学学时分配建议 《食品工程原理》课程教学时数分配表 总学时:80学分:5 各环节学时分分配 章节主要内容 学时 备注 讲授|实验实践讨论、习题课等 第1章流体流动与输送 1412 第2章 传热 第3章 溶液浓缩 0 8 第4章 干燥 8 第5章 吸收 第6章 蒸馏 2222222 第7章非均相物系的分离 6 六、教学策略与方法建议 以讲授为主,辅助采用多媒体等现代化教学手段教学,丰富教学主要内容,提高教学 质量。课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合。 七、教材与学习资源建议 (一)推荐教材 李云飞、葛克山,食品工程原理(第3版),北京:中国农业出版社,2014年 (二)主要教学参考书 岳田利,食品工程原理郑州大学出版社,2014年 王志魁,化工原理.化学工业出版社,2018

7.2.2 过滤基本方程的应用及计算 7.3 过滤设备 7.4 过滤机的生产能力的计算 五、教学学时分配建议 《食品工程原理》课程教学时数分配表 总学时：80 学分：5 各环节学时分分配 章节 主要内容 学时 讲授 实验 实践 讨论、习题课等 备注 第 1 章 流体流动与输送 14 12 2 第 2 章 传热 14 12 2 第 3 章 溶液浓缩 10 8 2 第 4 章 干燥 10 8 2 第 5 章 吸收 12 10 2 第 6 章 蒸馏 12 10 2 第 7 章 非均相物系的分离 8 6 2 六、教学策略与方法建议 以讲授为主，辅助采用多媒体等现代化教学手段教学，丰富教学主要内容，提高教学 质量。课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合。 七、教材与学习资源建议 （一）推荐教材 李云飞、葛克山，食品工程原理（第 3 版），北京：中国农业出版社，2014 年 （二）主要教学参考书 岳田利，食品工程原理.郑州大学出版社，2014 年 王志魁，化工原理. 化学工业出版社，2018

八、课程考核方式与成绩评定建议 课程所采用闭卷考试。成绩评定采用结构成绩,平时成绩占30%,考试成绩占70% 制订:生命科学系 教研室:食品科学教研室 执笔人:马国刚 审订人:李新

八、课程考核方式与成绩评定建议 课程所采用闭卷考试。成绩评定采用结构成绩，平时成绩占 30%，考试成绩占 70%。 制 订：生命科学系 教研室：食品科学教研室 执笔人：马国刚 审订人：李新