课程名称：食品工程原理1

英文名称：Principles of Food Engineering 1

课程编号： ZB020014

课程性质：专业必修课

学    分：3学分（其中理论教学2.5 学分，实验教学0.5学分）

学 时：48学时（其中理论教学40学时，实验教学8学时）

开课单位：烹饪与食品科学工程学院

开课学期：第4学期

适用专业：食品科学与工程、酿酒工程

先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》

一、课程简介

《食品工程原理》是食品科学与工程、酿酒工程的学生应学习的专业必修课程，是一门主要研究食品加工过程的技术原理和工程实现的应用基础课程。本课程以单元操作为主线，研究食品加工过程的有关理论和工程方法。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。本课程对理论分析、设计计算、实验探索及工程经验的融会贯通和创新应用方面有较高的要求，在创新人才培养中具有举足轻重的地位。通过本课程的学习，要求学生学会基本单元操作设备的工艺设计，以及有关工艺条件选定的基本方法；培养学生刻苦钻研和实事求是的精神，并为进一步使学生学会应用单元操作中的原理解决生产过程的实际问题及进行理论研究打下基础，成为热爱祖国、热爱人民的合格的新时代大学生。

1. 课程目标

   1.课程目标

   通过本课程的学习，学生所具备的知识、能力、素质如下：

   课程目标 1：了解和认识餐饮食品加工过程中重要的单元操作，能够针对餐饮食品生产过程中的具体问题建立数学模型，并进行求解和分析。

   课程目标 2：熟练掌握流体输送、沉降、过滤等典型食品单元操作的工艺计算方法，熟悉各类配套设备的结构原理、性能特点与运行规范，具备针对特定食品生产需求完成单元设备选型、管路设计和工艺参数优化的能力，能独立完成常规食品加工工段的工程方案设计。

   课程目标 3：建立适配食品工程实际的工程师思维模式，能针对食品物料热敏性、易腐败、多非牛顿流体等特殊属性，识别食品生产过程中的复杂工程问题，通过文献调研、实验验证等方法定位核心影响因素，提出兼具可行性与经济性的问题解决方案。

   课程目标 4：运用食品工程中的动量传递、热量传递、质量传递基础理论体系，针对典型餐饮食品生产场景中的特定工段问题，结合餐饮食品物料特殊属性，能够独立完成目标工段的工艺路线规划、核心单元操作设备选型与参数匹配、全工段物料衡算与能量衡算，并提出最优优生产解决方案。

   课程目标 5：掌握食品工程领域常用的实验研究方法，具备独立开展食品工程相关实验、分析实验数据、优化实验流程的能力，助力餐饮食品产业发展。

   2.课程目标与毕业要求指标点的对应关系

   课程目标支撑的毕业要求主要体现在毕业要求指标点 2.2、2.3、3.2、4.1、5.3，具体如下表所示：

    

   表1 课程目标与毕业要求指标的对应关系

备注：H－强支撑、M－中支撑、L-弱支撑

 

三、课程教学内容和学时分配

（一）理论教学内容   （40学时）

第一章 绪论（4学时，支持课程目标第1条）

1.教学内容

1. 课程介绍

1.1 食品工程原理课程的性质和地位

1.2 现代食品工业的特点

1.3 食品工程原理课程的特点、 内容及任务

2. 单元操作

2.1 单元操作概述

2.2 食品工程与化学工程的关系

2.3 单元操作与三传理论

3. 单位及单位换算

3.1 单位制

3.2 单位换算

4. 守恒关系

4.1 能量守恒

4.2 物质守恒

2.教学要求

1.了解食品工程原理的课程性质及地位

2.了解食品工程原理与化学工程原理的关系

3.理解食品工程原理课程的特点、 内容及任务

4.掌握食品工程原理研究的内容

5.掌握单位换算及各守恒关系

6.掌握单元操作与三传理论的关系

3.教学重点

1.单元操作

2.单位及单位换算

3.守恒关系

4.三传理论

4.教学难点

1.单元操作

2.单位及单位换算

3.守恒关系

4.三传理论

5.教学方法

课堂讲授

6.课程思政元素

提高抗挫能力，培养工匠精神和牢记初心教育。食品工程原理主要单元操作过程中有着复杂、繁多的计算。如流体流动中的管路计算、传热过程中的热传导计算、颗粒与流体之间的相对运动的过滤、沉降等计算过程都是极其复杂的，计算过程是不断臻于真值的过程，借此培养学生的抗挫能力以及工匠精神。同时，也可以培养学生不忘初心、砥砺前行、精益求精、方得始终、一丝不苟的严谨作风。

 

第二章   流体力学基础 （16学时，支撑课程目标第 2 条、第 3 条）

1.教学内容

1.牛顿流体及其黏性

2.静力学方程式

2. 1流体静力学方程式

2.2流体静力学方程式的应用

3.流体动力学

3. 1流体管内流动流速、流量、稳定流动与非稳定流动

3.2管内流体流动的质量守恒——连续性方程

3.3管内流动流体的能量守恒——伯努利方程

3.4实际流体稳定流动的能量守恒，伯努利方程的应用

3.5流体流动型态、管内流动的沿程阻力和局部阻力

3.6简单管路计算及设计

4.流体输送设备

4. 1流体输送设备的种类

4.2离心泵的结构及工作原理

4.3离心泵主要性能参数及离心泵的特性曲线

4.4气缚现象及气蚀现象

4.5离心泵的工作点

2.教学要求

1.了解牛顿流体及非牛顿流体的区别、

2.了解流体的黏性

3.理解流体静力学方程式意义及应用

4.掌握流体动力学中其管内流动的基本规律

5.掌握流体流动类型、管内流动的沿程阻力和局部阻力的计算

6.掌握简单管路的计算和设计

7.了解流体输送设备的种类

8.掌握离心泵的工作原理、气蚀现象、气缚现象

9.掌握离心泵的特性曲线及工作点

3.教学重点

1.管内流体流动的基本规律及能量方程的应用

2.流体流动型态及流动阻力计算

3.离心泵的工作原理

4.离心泵的特性曲线及工作点

5.气蚀现象、气缚现象

4.教学难点

1.管内流体流动的基本规律及能量方程的应用

2.流体流动型态及流动阻力计算

3.离心泵的特性曲线及工作点

5.教学方法

课堂讲授、小组讨论

第三章  传热（14学时，支撑课程目标第 2 条、第 3 条，第 4条）

1.教学内容

1.传热的基本概念

1. 1传热在食品加工过程中的应用

1.2传热的三种基本方式

2.热传导

2. 1热传导的基本概念

2.2傅立叶定律

2.3平壁的热传导

2.4圆管壁的热传导

3.  对流传热

3. 1对流传热的基本概念

3.2对流传热的类型

3.3牛顿冷却定律

3.4对流传热系数

4.辐射传热

4. 辐射传热的基本概念

4.2辐射传热的定律

5.稳定传热过程计算

5. 1热量衡算

5.2总传热速率方程

5.3总传热系数

6.换热器

6. 1换热器的种类

6.2间壁式换热器的传热过程

7.传热综合问题

2.教学要求

1.了解传热的基本概念

2.了解热传导的基本概念

3.了解对流传热的基本概念

4.了解热辐射的基本概念

5.理解傅立叶定律及牛顿冷却定律

6.掌握平壁、圆管壁的热传导

7.掌握对流传热系数的确定

8.掌握稳定传热过程的计算

9.掌握强化传热、热绝缘的方法

3.教学重点

1.平壁、圆管壁的热传导计算

2.对流传热系数

3.稳定传热过程的计算

4.教学难点

1.平壁、圆管壁的热传导计算

2.稳定传热过程的计算

5.教学方法

课堂讲授、小组讨论

6.课程思政元素

外卖行业发展迅猛，对食品的保温隔热要求也越来越高。借由这一现状，分析外卖食品的传热特点，找到保障食品保温隔热的有效措施来培养学生的创新创业精神，通过实际现状培养学生创新思维，提升学生的实践能力和动手能力，增强创新创业意识。

第四章  颗粒与流体之间的相对运动（6学时+自学，支撑课程目标第 2 条、第 3 条，第 4条）

1.教学内容

1.概述

2.过滤

2. 1过滤的基本概念和理论

2.2过滤设备——板框压滤机

2.3过滤方程式——恒压过滤、恒速过滤

2.4过滤过程的计算

3. 沉降

3. 1颗粒在流体中的运动

3.2颗粒在流体中的重力沉降

3.3沉降设备

4.离心沉降

4.1颗粒、液滴在离心力场中的运动

4.2离心机的类型

2.教学要求

1.了解食品中常用的非均相物系的机械分离种类

2.理解离心沉降过程

3.掌握恒压过滤及恒速过滤方程

4.掌握板框过滤机生产能力的计算

5.掌握沉降过程中能沉降最小颗粒大小的计算

3.教学重点

1.过滤的基本概念和理论

2.恒压、恒速过滤过程的计算

3.沉降最小颗粒大小的计算

4.教学难点

1.恒压、恒速过滤过程的计算

2.沉降最小颗粒大小的计算

5.教学方法

课堂讲授

6.教学方法

培养环保、健康及安全理念，增强法律意识。食品工业生产过程中的过滤、沉降、离心等单元操作会产生废弃残渣、废液的排放问题，涉及环保、健康和安全以及法律规范等问题。必须提高环保、健康、安全及法律意识，食品加工生产过程中废弃物的排放必须严格规范和符合相关法律法规。培养学生的环保、安全和法律道德意识。

（二）实验教学内容 （8学时）

实验项目一： 流体流动阻力的测定实验（2学时，支撑课程目标第 5 条）

1.实验目的和要求：

1.掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。

2.测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。

3.测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数x。

4.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

2.实验内容：流体流动阻力的测定

1.测定直管摩擦系数λ与雷诺准数 Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与 Re 的关系曲线

2.测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数

1. 实验仪器设备

贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒 U 型压差计、电气控制箱

4.实验安全及注意事项

实验过程中注意用电安全。实验开始前，给同学们强调用电安全注意事项。如遇到突发漏电情况，第一时间关闭电源开关，若有人员触电，及时拨打急救电话。

实验项目二：离心泵的特性曲线测定实验 （2 学时，支撑课程目标第 5条）

1.实验目的和要求：

1.了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用

2.掌握离心泵特性曲线测定方法

3.了解电动调节阀的工作原理和使用方法

2.实验内容

离心泵流量、扬程、功率、效率的测定

3.实验仪器设备

离心泵、电气控制箱

4.实验安全及注意事项

实验过程中注意用电安全。实验开始前，给同学们强调用电安全注意事项。如遇到突发漏电情况，第一时间关闭电源开关，若有人员触电，及时拨打急救电话。

实验项目三：空气－蒸汽给热系数测定实验 （2 学时，支撑课程目标第5 条）

1.实验目的和要求：

1.了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法

2.掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象

3.学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径

2.实验内容

测定间壁式换热器的给热系数

3.实验仪器设备

蒸汽发生器、套管换热器、 电气控制箱

4.实验安全及注意事项

实验过程中注意用电安全。实验开始前，给同学们强调用电安全注意事项。如遇到突发漏电情况，第一时间关闭电源开关，若有人员触电，及时拨打急救电话。

实验过程中注意蒸汽烫伤。实验开始前，给同学们强调蒸汽烫伤的危害及预防措施。如遇到突发蒸汽烫伤情况，第一时间拨打急救电话，并用凉水冲洗烫伤部位。

实验项目四：恒压过滤实验 （2 学时，支撑课程目标第 5 条）

1.实验目的和实验要求

1.熟悉板框压滤机的构造和操作方法

2.通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论

3.学会测定过滤常数 K 、qe 、τe 及压缩性指数 s 的方法

4.了解过滤压力对过滤速率的影响

2.实验内容

测定过滤常数 K 、qe 、τe 及压缩性指数 s

3.实验仪器设备

板框过滤机

4.实验安全及注意事项

实验过程中注意用电安全。实验开始前，给同学们强调用电安全注意事项。如遇到突发漏电情况，第一时间关闭电源开关，若有人员触电，及时拨打急救电话。

四、课程考核及成绩评定

期末考核方式：考试

期末考试形式：闭卷

成绩评定：平时成绩： 占 30%（包括课堂表现 40%、课程作业 60%等）

实验成绩： 占 10%（包括实验过程 30%、实验报告 70%等）

期末考试： 占 60%

表2 课程目标达成情况评价依据

五、课程资源

教材：

1. 于殿宇.  食品工程原理（第三版）[M].  北京：中国农业出版社，2022.

参考书目：

1.李云飞，葛克山.  食品工程原理[M].  北京：中国农业大学出版社，2014.

2.杨同舟，于殿宇.  食品工程原理[M].  北京：中国农业大学出版社，2011.

大纲撰写人：

大纲审核人：

日 期：2026年6月13日