НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Механико-технологический факультет
кафедра технологических процессов и аппаратов
УТВЕРЖДАЮ
Декан МТФ
«____»______________2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Процессы и аппараты пищевых производств
заочное отделение
ООП 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», инженерная подготовка
Факультет Механико-технологический
Курс 3, 4 Семестр 6, 7, 8
Установочные лекции 4 час.
Лекции 8 час.
Практические работы 12 час.
Контрольная работа 7, 8 семестр
Самостоятельная работа 166 час.
Зачет 7 семестр
Экзамен 8 семестр
Всего 190 час.
Новосибирск 2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 655800 «Пищевая инженерия»
Регистрационный № 000 тех\дс от 23 марта 2000 г.
Шифр дисциплины в ГОС – ОПДФ.07.02, дисциплина относится к федеральному компоненту цикла общепрофессиональных дисциплин.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Технологических процессов и аппаратов, протокол № ___ от ___________ 2006г.
Программу разработал
асс. каф. ТПА
Заведующий кафедрой ТПА
д. т.н., проф.
Ответственный за основную
зам. зав. каф. ПТМ, к. т.н., доц.
1. Внешние требования.
Курс входит в число дисциплин, включенных в учебный план стандарта направления подготовки дипломированного специалиста 655800 «Пищевая инженерия» по специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств». Требования ГОС к обязательному минимуму содержания приведены в таблице 1.
Таблица 1
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
ОПДФ.07 | Процессы и аппараты пищевых производств: Анализ, протекающий в пищевых производствах процессов, основные законы науки о процессах и аппаратах; методы исследования процессов и аппаратов; основные положения теории подобия; механические процессы: измельчение, сортирование, обработка материалов давлением; гидромеханические процессы; законы гидростатики; основные законы гидродинамики; тепловые процессы, основные законы теплопередачи; конденсаторы и конденсация; массообменные процессы, основы теории массопередачи; абсорбция и адсорбция, экстракция, сушка; мембранные процессы. | 170 |
1.1 Квалификационные требования (согласно п. 1.4.4 ГОС 655800):
Для решения профессиональных задач инженер с использованием знаний, полученных в ходе изучения дисциплины:
- знает основное технологическое оборудование и принципы его работы
- рассчитывает производственные мощности и загрузку оборудования;
- рассчитывает нормативы материальных затрат (нормы расхода сырья, полуфабрикатов, материалов, энергии);
- рассматривает рационализаторские предложения по совершенствованию технологического обеспечения производства и дает заключения о целесообразности их использования;
- участвует в проведении научных исследований или выполнении модернизационных технических разработок;
- участвует во внедрении разработанных новых технических решений и проектов, в оказании технической помощи и осуществлении авторского надзора при изготовлении, испытаниях и сдаче в эксплуатацию проектируемых объектов;
- разрабатывает предложения по рационализации, оптимизации и реновации производства, участвует во внедрении соответствующих разработок;
1.2. Требования к профессиональной подготовленности выпускника (п.7.1. ГОС)
Выпускник должен уметь решать задачи, соответствующие его квалификации, указанные в государственном образовательном стандарте.
Инженер по специальности 260601 Машины и аппараты пищевых производств:
должен знать:
- механические, тепловые, массообменные процессы, имеющие место в технологиях пищевых производств;
- прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования по производству различных видов пищевой продукции;
владеть:
- методами разработки технологического оборудования
- методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования и
2. Особенности (принципы) построения дисциплины.
Таблица 2
Особенность (принцип) | Содержание |
Основание для введения дисциплины в учебный план направления или специальности | Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 655800 «Пищевая инженерия». |
Адресат курса | Студенты 3, 4 курса специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств». |
Главная цель | На основе анализа теоретических закономерностей протекания гидравлических, тепловых и массообменных процессов изучить принцип работы основных аппаратов пищевой технологии. |
Ядро курса | Курс разбит на три части. В первой части рассматриваются общие вопросы прикладной гидравлики и гидромеханические процессы в технологических установках; во второй – тепловые процессы, протекающие в аппаратах пищевой технологии; в третьей - массообменные процессы, основы теории массопередачи и методы расчета массообменной аппаратуры. |
Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения дисциплины | Для успешного изучения дисциплины студенту необходимо предварительно знать основу курса ОПДФ.10 «Теплотехника», читаемых на механико-технологическом факультете НГТУ по специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств». |
Уровень требований по сравнению с ГОС | Соответствует требованиям Стандарта |
Объем курса в часах | Теоретическая часть 12 часа лекций, практическая часть 12 часов, самостоятельная работа 166 часов |
Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса | Анализ конструкции аппарата, расчет гидравлических потерь аппаратов, расчет теплообменного оборудования. |
Обеспечение последующих дисциплин образовательной программы | Успешное изучение дисциплины позволит студентам использовать полученные знания и навыки при оформлении дипломного проекта по специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств». |
Практическая часть дисциплины | Практическая часть дисциплины содержит практические занятия, контрольные работы, лабораторные работы. Студенты применяют теоретические положения для расчета, как типовых расчетных схем элементов конструкций, так и реальных систем на этапе их проектирования. |
Области применения полученных знаний и умений | Расчет, проектирование машин и аппаратов пищевых производств. |
Описание основных “точек” контроля | Текущий контроль осуществляется в ходе выполнения контрольных работ. Итоговый контроль: зачет (7 семестр) и экзамен (8 семестр) в форме выполнения практического задания и ответа на теоретический вопрос. |
Дисциплина и современные информационные технологии | На практических занятиях может быть использована компьютерная программа MathCAD, начиная с 6-й версии. |
Особенности организации учебного процесса | Для успешного проведения занятий по дисциплине используются лабораторные установки для изучения гравитационного осаждения частиц, для изучения работы теплообменного аппарата, |
3. Цели учебной дисциплины
Номер цели | Цели и задачи |
Студент будет иметь представление: | |
1 | О структуре и содержании курса и его месте в профессиональной образовательной программе. |
2 | О методах исследования процессов и аппаратов пищевых производств. |
3 | О связи процессов и аппаратов, конкретно изучаемых в данном курсе, с процессами, изучаемыми в курсах специальной технологии и оборудования. |
Студент будет знать: | |
4 | Классификацию процессов и аппаратов пищевых производств по протеканию во времени, по организационно-технологическому признаку, по кинетическим закономерностям. |
5 | Основное уравнение гидростатики и основные законы гидродинамики (уравнение неразрывности, уравнение Бернулли, закон трения Ньютона). |
6 | Основные критерии подобия, которые используются для анализа процессов пищевых производств и для расчета аппаратов. |
7 | Основные уравнения теплопередачи |
8 | Основные уравнения массопередачи и порядок величины коэффициента диффузии в твердых телах. |
9 | Основные механические процессы, используемые в пищевых производствах. |
Студент будет уметь: | |
10 | Применять уравнение неразрывности и уравнение Бернулли для расчета гидравлического сопротивления и диаметров трубопроводов. |
11 | Рассчитывать основные параметры процесса простой перегонки |
12 | Рассчитывать коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в аппаратах пищевых производств. |
13 | Рассчитывать коэффициенты скольжения в процессах резания. |
14 | Применять критериальные уравнения для анализа и расчета скорости осаждения частиц в сплошной среде. |
15 | Определять коэффициент диффузии при твердофазной экстракции |
Студент будет иметь опыт: | |
16 | Расчета процессов и аппаратов пищевых производств, в соответствии с заданием |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Описание лекционных занятий представлено в таблице 4, описание лабораторных работ в таблице 5, Практических занятий в таблице 6.
Таблица 4. Темы лекционных занятий.
Блок, модуль, раздел, тема | Часы | Ссылки на цели |
Семестр №6 Установочная лекция | ||
Структура курса, порядок выполнения контрольной работы. Классификация процессов пищевых производств: по организационно – технической структуре процессов, по изменению параметров процессов во времени, по кинетическим закономерностям. Основные законы науки о процессах и аппаратах. Методы исследования процессов и аппаратов. | 2 | 1,2,3,4 |
Семестр №7 | ||
Гидродинамика. Живое сечение потока, расход жидкости и средняя скорость. Основные законы гидродинамики: уравнение неразрывности, уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости. Гидромеханические процессы. Характеристики и методы оценки дисперсных систем. Перемешивание. Критерии подобия для процесса перемешивания. Аппараты для перемешивания. Пенообразование и взбивание. Осаждение (отстаивание). Закон Стокса. Отстойники Разделение под действием центробежных сил. Центрифуги, сепараторы. Фильтрование. Сущность процесса, основное уравнение. Фильтры. | 2 | 2,3,5,6, 10,13,15 |
Механические процессы: измельчение, теория дробления, устройство и работа основных типов дробилок, сортирование, грохочение, сепарация, обработка материалов давлением. Смешение и разделение сыпучих материалов. | 2 | 3, 9, 15 |
Семестр №7 Установочная лекция | ||
Тепловые процессы. Общие сведения о тепловых процессах. Процессы без изменения агрегатного состояния вещества. Процессы с изменением агрегатного состояния вещества. Массообменные процессы. Классификация, движущая сила. | 2 | 2, 3, 6, 8 13, 16 |
Семестр №8 | ||
Основные законы теплопередачи, теплопроводность, конвекция, излучение. Конденсаторы и конденсация. Выпаривание. Интенсификация тепловых процессов и аппаратов. Варка. Варка продуктов в жидкости и в среде пара. Жарка. Аппараты для жарки. Массообменные процессы. Классификация, движущая сила. Основы теории массопередачи. Абсорбция и адсорбция. Ректификация и дистилляция Экстракция Сушка Кристаллизация и растворение. Мембранные процессы | 4 | 2, 3, 4, 7, 8, 15, 16 |
Таблица 5. Лабораторные работы.
Блок, модуль, раздел, тема | Часы |
Семестр №6 | |
Изучение осаждения частиц в гравитационном поле. | 3 |
Семестр №7 | |
Изучение работы теплообменного аппарата. | 3 |
Таблица 6. Практические занятия
Блок, модуль, раздел, тема | Часы | |
Семестр № 6 | ||
Гидравлические расчёты пищевой аппаратуры Перемешивание в жидких средах. Расчёт мешалок | 3 | |
Семестр № 7 |
| |
Основные величины теплообменных процессов. Теплопередача в пищевой аппаратуре. Перегонка и ректификация. Расчёт процесса простой перегонки. | 3 |
|
Структура учебной дисциплины
|
 |
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
| ||
5. Учебная деятельность
Для успешного освоения курса “Процессы и аппараты пищевых производств” студенту рекомендуется:
Ссылки на цели курса | ТЕМЫ |
2,12 | Математическое и физическое моделирование. Основные положения теории подобия. Метод анализа размерностей. |
5,10 | Гидравлика. Законы гидростатики. Использование закона Паскаля и Архимеда в расчетах аппаратов и устройств. |
5,10,13,15 | Основы реологии. Неньютоновские жидкости |
3,4,6 | Гидравлические машины. Центробежные, роторные, винтовые, поршневые насосы, область применения в пищевой промышленности. Общие сведения о компрессорах и вентиляторах. |
2,6 | Гидромеханические процессы. Характеристики и методы оценки дисперсных систем. |
3,6.15 | Диспергирование. Процессы эмульгирования, гомогенизации, распыливания жидкостей. |
3,6.15 | Псевдоожижение. Число псевдоожижения. |
3,5,6,15 | Разделение под действием центробежных сил. Центрифуги, сепараторы. |
3,6,8,13 | Тепловые процессы. Общие сведения о тепловых процессах. Основные законы теплопередачи, теплопроводность, конвекция, излучение. Процессы без изменения агрегатного состояния вещества. |
3,6,8,13 | Процессы с изменением агрегатного состояния вещества. Конденсаторы и конденсация. Интенсификация тепловых процессов и аппаратов. |
3,7,8 | Абсорбция и адсорбция. |
3,7,13 | Ректификация и дистилляция. |
3,5,7 | Мембранные процессы. Осмос, обратный осмос. Аппараты. |
1. Самостоятельно изучить темы, не рассмотренные в курсе лекций и на лабораторных работах
2. Выполнить и защитить контрольную работу.
При изучении дисциплины предусмотрено выполнение контрольной работы. Контрольная работа включает ответы на два теоретических вопроса и решения трех задач по темам основных групп технологических процессов: механических, тепловых и массообменных.
Образец заданий к контрольной работе:
Задание 1
Дайте ответы на теоретические вопросы.
Например:
Сущность и назначение процесса перемещения жидкостей. Основные закономерности процесса перемещения.
Задание 2.
Для скользящего резания при измельчении продуктов графически представить форму и два характера движения рабочих инструментов для заданных коэффициентов скольжения. Дать ответ, на какие технические характеристики аппарата влияет коэффициент скольжения.
Задание 3.
Составьте классификационную и конструктивную схему аппаратов. Опишите принцип работы, отличительные конструктивные и эксплутационные особенности аппаратов.
Задание 4.
Определить общее количество теплоты, которая отдается наружными поверхностями вертикально расположенного аппарата в окружающую среду за 1 час.
Исходные данные для расчета: геометрические размеры аппарата, температуры наружных поверхностей и окружающей среды, степень черноты поверхности.
Задание 5.
Определить коэффициент диффузии заданной системы.
Исходные данные: система диоксид углерода - вода, температура, давление.
Контрольная работа выполняется согласно методическим указаниям [16]. В тексте работы делаются ссылки на используемую литературу. В конце работы приводится список использованной литературы, ставятся подпись и дата.
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине.
Рейтинговая система оценки работы студента по отдельным видам деятельности определяется преподавателем в индивидуальном порядке. Итоговая аттестация проводится в форме зачета (7 семестр) и экзамена (8 семестр). Допуском к зачету является наличие конспектов лекций и выполненных и защищенных лабораторных работ. К экзамену допускаются студенты, выполнившие и защитившие все лабораторные работы. При аттестации используются контролирующие материалы, образцы которых приведены в п.8.
Примеры билетов на экзамен:
 |
|
Пример задачи
Определить соотношение диаметров зерен крахмала плотностью ρк=1610 кг/м3 и зерен глютена плотностью ρг=1180 кг/м3, осаждающихся с одинаковой скоростью в воде (ρж=1000 кг/м3).
7. Список литературы
Основная:
1) Процессы и аппараты пищевых производств. – Новосибирск, - 2003, - 167 с.
2) Липатов и аппараты пищевых производств. - М.: Экономика, 1987.
3) И др. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1985 (1995).
4) М, и др. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987.
5) , Васильев и аппараты пищевой технологии. – М.: Колос, 1997.
Дополнительная:
6) и др. Механическое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1987.
7) , Гордон оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1983.
8) Беляев оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1990.
9) Дорохин оборудование предприятий общественного питания. - Киев: Вища школа, 1987.
10) E. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: Пищевая промышленность, 1975.
11) Дытнерский и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд.-2-е. В 2-х кн. Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995-400с.
12) Касаткин процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд. М.: Химия, 1973. 750 с.
Перечень сборников задач и методических материалов
13) , , Носков и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981.
14) , Жуков гидравлического сопротивления трубопровода. Лабораторная работа по курсу “Гидромеханические процессы и аппараты”: - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 1999.
15) Жуков процесса экстракции в системе твердое тело – жидкость. // Лабораторная работа по курсу «Массообменные процессы и аппараты»
16) , Жуков и аппараты пищевых производств. Методические указания к изучению курса и выполнению контрольной работы для студентов IV курса заочного отделения. - Новосибирск: Изд-во. НГТУ. - 1999. - 28с
17) Коршунов и аппараты пищевых производств. Рабочая учебная программа и методические указания для студентов МТФ специальности 170600 всех форм обучения. – Новосибирск. Изд-во НГТУ. – 2003. – 28 с
8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
1. Классификация процессов пищевых производств по организационно техническому признаку, по протеканию во времени, по кинетическим закономерностям.
2. Моделирование процессов и аппаратов (математическое, физическое). Основы теории подобия. Анализ размерностей.
3. Общие принципы расчета машин и аппаратов. Материальный и тепловой баланс. Требования к аппаратам пищевых производств.
4. Идеальные и реальные жидкости. Свойства жидкостей.
5. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля и Архимеда.
6. Основы гидродинамики. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
7. Уравнение Бернулли для реальной жидкости. Гидравлические сопротивления.
8. Основные параметры насосов. Типы насосов.
9. Характеристика и методы оценки дисперсных систем.
10. Перемешивание. Критерии подобия для перемешивания. Степень перемешивания. Аппараты для перемешивания.
11. Диспергирование. Виды диспергирования (эмульгирование, гомогенизация, распыливание). Аппараты.
12. Пенообразование и взбивание. Характеристики пены. Аппараты для пенообразования и взбивания.
13. Осаждение (отстаивание). Закон Стокса. Отстойники. Материальный баланс.
14. Фильтрование. Фильтры. Основное уравнение фильтрации.
15. Мембранные методы разделения. Осмос, обратный осмос. Свойства мембран. Аппараты.
16. Разделение под действием центробежных сил. Фактор разделения. Аппараты.
17. Измельчение. Способы измельчения. Резание, коэффициент скольжения при резании.
18. Общие сведения о тепловых процессах. Движущая сила. Теплоносители, хладагенты.
19. Уравнение Фурье. Теплопроводность плоской однослойной и многослойной стенки.
20. Теплопередача через плоскую стенку.
21. Тепловые процессы без изменения агрегатного состояния вещества. Критерии теплового подобия, естественная и вынужденная конвекция.
22. Конденсация жидкостей.
23. Кипение жидкостей.
24. Тепловое излучение.
25. Варка. Аппараты.
26. Жарка. Аппараты.
27. Выпаривание. Материальный и тепловой баланс. Аппараты.
28. Классификация процессов массообмена. Равновесие между фазами.
29. Массопередача и массоотдача. Закон Щукарева, уравнение Фика. Массопроводность.
30. Экстракция. Закон распределения. Материальный баланс. Аппараты.
31. Перегонка и ректификация. Закон Рауля. Материальный баланс. Аппараты.
32. Абсорбция. Общие сведения, закон Генри. Материальный баланс. Аппараты.
33. Адсорбция, адсорбенты, равновесие при адсорбции. Аппараты.
34. Сушка. Свойства влажных материалов. Статика сушки.
35. Кинетика сушки. Материальный баланс сушки.
36. Тепловой баланс конвективной сушилки. Аппараты (сушилки)
