《食品工程原理》教学大纲

一、课程基本概况 课程名称：食品工程原理

课程名称（英文）：PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING 课程编号：0611306

课程总学时：70学时（讲课60学时，实验10学时） 课程学分：3.5学分 课程分类：必修课 开设学期：第4学期

适用专业：食品科学与工程专业

先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程

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、主要内容、重点及深度 （一）理论教学

绪论

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

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第一章 流体流动

目的要求：使学生了解流体平衡和运动的基本规律，熟练掌握静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力，在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。

重点：静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力

难点：柏努力方程式的推导及其应用、流动边界层的概念、流动阻力计算公式的推导 主要内容：

第一节 流体静力学方程式及其应用

一、流体静力学方程式

二、流体静力学基本方程式的应用

第二节流体在管内的流动

一、稳定流动与不稳定流动 二、连续性方程式 三、柏努利方程式 四、柏努利方程式的应用

第三节流体在管内的流动阻力

一、顿粘性定律与流体的粘度 二、流动类型与雷诺准数 三、滞流与湍流 四、边界层的概念 五、流动阻力

第四节 管路计算与流量测量

一、管路计算 二、流量测量

第二章粉碎与筛分

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。 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。 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

第三章非均相物系的机械分离

目的要求：了解非均相物系用机械方法进行分离的原理、适用X围及主要设备的性能。要求能够根据分离任务正确选择分离方法和设备。

重点：沉降的基本原理、基本计算方法；过滤操作的原理，过滤基本方程式及过滤计算。 难点：沉降速度的计算、过滤方程式的推导。 主要内容： 第一节 沉降

一、重力沉降 二、离心沉降

第二节 过滤

一、过滤操作的基本概念 二、过滤基本方程式 三、恒压过滤 四、过滤计算

第四章 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。

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。 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

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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

第五章 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。 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 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

第六章干燥

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 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 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

第七章 膜分离过程

目的要求：掌握膜分离过程的基本概念、基本原理和基本计算。 重点：微滤和超滤、反渗透、电渗析的基本原理 难点：描述上述各种单元操作的数学模型。 主要内容： 第一节 微滤和超滤

一、微滤和超滤的过程特征和膜 二、预测滤液通量的数学模型 三、微滤和超滤设备

四、微滤和超滤在食品工业中的应用

第二节 反渗透

一、反渗透的原理

二、描述反渗透过程的数学模型 三、反渗透设备及其应用

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第三节 电渗析

一、电渗析过程的原理 二、电渗析中的传递 三、电渗析的基本概念 四、电渗析装置 五、电渗析设计计算 六、电渗析的应用

（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XX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

实验四、超滤、反渗透实验

目的要求：了解超滤、反渗透的膜组件的结构特点和工作原理；熟悉系统的结构和操作方法。 主要内容：利用现场提供的实物元件，搞清其结构特点和工作原理；熟悉整个系统的结构、控制、调整和操作方法；观察实际过程。

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 四、学时分配表

各教学环节学时分配 章序 内容 讲 授 绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 小 结 流体流动 粉碎与筛分 非均相物系的分离 传热 蒸发 干燥 膜分离过程 2 10-12 4 4-8 14 8-10 12-14 6 60-70 实验 2 6 2 10 讨论 习题 课外 其它 小计 3-5 10-16 1-2 4-6 12-16 6-10 12-16 2-4 50-75 作业量 备注 五、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X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。

六、本课程与其他课程的联系与分工

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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 2002年8月 第一版 《食品工程原理》 高福成主编 中国轻工 1998年12月 第一版 《食品工程原理》 杨同舟主编 中国农业 2003年6月 第一版

《UNIT OPERATIONS IN FOOD PROCESSING》 R.L.EARLE 八、责任人 撰稿人： 审稿人： 系领导：

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