Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени »
Утверждаю
Проректор по учебной работе,
член-корреспондент РАСХН, профессор
« » 2016
Кафедра крупного животноводства и механизации
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Специальность – 19.03.02- «Продукты питания из растительного сырья»
Специальность – 19.03.03-«Продукты питания животного происхожения»
Квалификация (Степень) выпускника Бакалавр
Форма обучения очная
для студентов 2 курса факультета «Товароведение и экспертиза сырья животного происхождения».
Составлена на основании федерального государственного образовательного стандарта: «Тепло-и хладотехника».
Курс лекций читает: доцент
Лабораторно-практические занятия ведет: доцент
Рассмотрено: Одобрено:
на заседании кафедры декан факультета ТЭС
доцент
« » 2016 г. _______________________
« » 2016 г.
Зав. кафедрой, проф.
Москва 2016
1 Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1 Цель преподавания дисциплины
Цель курса «Процессы и аппараты пищевых производств» – научить будущего специалиста основам разработки и рациональному подбору аппаратов и машин для обеспечения оптимальных режимов технологического процесса и необходимого качества готовой продукции.
1.2 Задачи изучения дисциплины
- изучение основных движущих сил процессов; изучение законов сохранения и переноса массы применительно к конкретным конструкциям аппаратов (массообменные процессы); изучение законов сохранения и переноса энергии в конкретных условиях (теплообменные процессы); изучение условий равновесия систем, выражаемых в форме уравнений материального и энергетического балансов; изучение эмпирических закономерностей равновесия многокомпонентных систем с выявлением основных движущих сил конкретного процесса; изучение принципов оптимизации технологических процессов; моделирование конструкций аппаратов пищевой промышленности применительно к масштабности (тоннажности) производства; изучение закономерностей протекания механических, гидромеханических и гидравлических процессов с учетом изменения реологических свойств пищевых продуктов на каждой стадии отдельно взятого процесса; ознакомление с устройством и принципом действия различных промышленных аппаратов.
2. Взаимосвязь курса «Процессы и аппараты» с другими дисциплинами
Таблица 1 - Взаимосвязь учебной дисциплины с другими учебными дисциплинами
Предшествующая дисциплина | Разделы дисциплины | Последующая дисциплина | ||
наименование | разделы | наименование | разделы | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Физика | Физические основы механики: уравнения движения, законы сохранения | Основные законы науки о процессах и аппаратах пищевых производств | Общая технология | Дифференциация сырья по способу его обработки Моделирование технологических схем |
Математика | Математический анализ | Методы исследования процес-сов и аппаратов | Технология молока и молочных продуктов | Изменение свойств сырья при переработке |
Математика | Математический анализ, элементы теории функций и функционального анализа | Основные положения и теории подобия | Проектирование предприятий молочной отрасли | Проектирование технологических процессов |
Физика | Кинематика и динамика твердого и упругого тела | Процессы измельчения | Технологическое оборудование молочной отрасли | Оборудование для измельчения упруго-твердых и пластичных тел |
Техническая механика | Кинематика и динамика точки и материального тела | |||
Техническая механика | Кинематика и динамика точки и материального тела; классификация транспортирующих устройств | Процессы формования пищевых продуктов и полуфабрикатов давлением | Технология молока и молочных продуктов | Изменение форм связи влаги в материале |
Общая технология | Производство животного масла, творожных изделий и сыра | |||
Физическая и коллоидная химия | Свойства дисперсных систем; высокомолекулярные соединения | |||
Технологическое оборудование молочной отрасли | Дозирующее и экструзионное оборудование | |||
Неорганическая химия | Скорость химических реакций |
Продолжение таблицы 1
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Технологическое оборудование молочной отрасли | Санитарно-гигиеническое и барботажное оборудование | |||
Математика | Функциональный анализ | Механическое сепарирование | Методы исследования свойств сырья | Изменение структурно-механических и физико-хими-ческих свойств в электромагнитном поле |
Физика | Электричество и магнетизм | Технологическое оборудование молочной отрасли | Принципы построения фасовочных автоматов | |
Теплотехника | Основы термодинамики, термодинамические процессы, кинетика теплообмена и понятие о теплоносителях | Теплообмен в процессах нагревания-охлаждения | Микробиология молокопродуктов | Бактериологический анализ режимов стерилизации |
Технологическое оборудование молочной отрасли | Оборудование тепловой обработки молокопродуктов, консервное производство | |||
Физическая и коллоидная химия | Начала термодинамики и термодинамические функции; фазовые равновесия и свойства одно - и многокомпонентных систем | Технология молока и молочных продуктов | Производство молочных смесей, баночных консервов, размораживание | |
Методы исследования свойств сырья | Изменение структурно-механических и физико-химических свойств в температурном поле | |||
Теплотехника | Основы термодинамики, законы теплообмена | Основные теории массопередачи | Технологическое оборудование молочной отрасли | Оборудование диффузионной обработки молокопродуктов |
Гидравлика | Гидродинамика | Технологическое оборудование молочной отрасли | Оборудование термодиффузионной обработки молокопродуктов |
3. Трудоемкость дисциплины, виды учебной работы
Таблица 2.- Структура дисциплины и распределение часов по семестрам
Вид учебной работы | Всего часов |
Объем трудоемкости дисциплины | 144 |
| Аудиторные занятия Лекции (Л) Практические занятия (ПЗ) Лабораторные занятия (ЛЗ) Семинарские занятия (СЗ) Учебная НИРС Другие виды аудиторных занятий | - 18 54 - – _ _ |
| Индивидуальные аудиторные занятия студентов с преподавателями (ИЗ) | _ |
| Самостоятельная работа студентов Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы, Реферат Контрольные работы (АКР, ДКР) Подготовка к ЛР, ПЗ, С, коллоквиумам, текущей аттестации, выполнению УНИРС Самостоятельное изучение теоретического материала И (или) другие виды самостоятельной работы студентов | 72 - – – |
Вид итогового контроля | Экзамен |
4. Содержание дисциплины
№ | Наименование темы | Количество часов |
1 | Содержание курса. Основные положения науки о процессах и аппаратах. | 2 |
2 | Физико-технические свойства сырья. Основы рационального построения аппаратов | 2 |
3 | Механические процессы(измельчение, дробление, резание) | 2 |
4 | Сортирование(классификация). Магнитная сепарация. Прессование | 2 |
5 | Обработки пищевых продуктов давлением. Гидромеханические процессы (перемешивание) | 2 |
6 | Разделение неоднородных систем. Осаждение | 2 |
7 | Осаждение в центробежном поле | 2 |
8 | Тепловые процессы | 2 |
9 | Массообменные процессы | 2 |
Итого | 18 |
5. Тематический план
Лабораторно - практических занятий
для студентов 2 курса факультета ТЭС на 1 – й семестр 2016 – 2017 учебного года по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
Учебные занятия с 01.09.2016 г. по 31.12.2016г.
Форма контроля – экзамен
№ | Наименование темы | Количество часов |
1 | Ознакомление с устройством и работой молотковой дробилки | 2 |
2 | Измельчение твердых материалов | 2 |
3 | Проведение ситовых анализов | 2 |
4 | Установление зависимости производительности дробилки и степени измельчения | 2 |
5 | Построение кривых распределения измельченного материала по размерам | 2 |
6 | Изучить основные конструктивные элементы аппарата с мешалкой | 4 |
7 | Методика проведения работы | 4 |
8 | Провести расчеты мощности по полученному критериальному уравнению | 4 |
9 | Обработка данных и оставление отчета | 4 |
10 | Определить среднюю разность температур и среднее температуры рабочих тел | 4 |
11 | Рассчитывать тепловую нагрузку и расход рабочих тел | 4 |
12 | Определить коэффициент теплопередачи | 4 |
13 | Нахождение поверхности нагрева и основных размеров аппарата | 4 |
14 | Материальный баланс процесса сушки | 4 |
15 | Определить объем и диаметр барабана | 4 |
16 | Определить площадь сечения, длину и объемное напряжение барабана | 4 |
Итого | 54 |
8. Вопросы для самоконтроля
Модуль 1
Классификация видов измельчения. Разрушение материала дроблением: классификация и основные характеристики. Кинетика разрушения материала резанием. Основные критерии процесса резания. Шлифование и обдирка. Основные виды обработки материалов давлением. Классификация формующих машин. Балансовый и конструктивный расчет шнековых аппаратов. Определение усилий резания. Распределение скорости движения частицы материала в шнековой камере. Течение вязко-пластичных масс по формующим каналам. Кинетические представления об отжимном прессовании. Классификация отжимных прессов. Классификация процессов формования и формующего оборудования. Расходно-напорные характеристики экструдеров. Недостатки и преимущества экструдеров. Факторы работоспособности шнековых экструдеров. Распределение давления по формующему прямому и винтообразному каналу. Пути интенсификации процесса резания. Циклограмма нагружения. Классификация процессов пищевых производств. Основные характеристики сырья и полуфабрикатов. Понятие о методах исследований. Понятие феноменологических зависимостей. Оптимизация условий ведения процессов. Режимы течения жидких сред. Понятие полного и гидростатического давления. Критерии подобия. Вывод уравнения Бернулли; Понятие нулевого потенциала. Расчет потерь давления в трубопроводе.Модуль 2
Классификация процессов разделения неоднородных систем. Кинематика гравитационного осаждения. Понятие фактора разделения. Классификация оборудования для осаждения в поле действия массовых сил. Расчет процессов сепарирования. Шламовое фильтрование. Закупорочное фильтрование. Классификация фильтровальных аппаратов. Материальный баланс процессов разделения. Классификация процессов перемешивания. Классификация механических смесителей. Расчет энергозатрат на перемешивание. Физические аспекты процесса гомогенизации. Явление кавитации. Классификация неоднородных систем. Виды оборудования гравитационного осаждения. Основы расчета тарельчатого сепаратора. Ультрафильтрация. Применение осмоса в мембранной технологии. Расчет процесса фильтрования. Центробежное фильтрование. Классификация мембранных аппаратов. Виды и принципы работы сепараторов. Физические основы разделения неоднородных систем. Кинетика гидромеханического перемешивания. Особенности жидкостного перемешивания. Особенности перемешивания вязких и вязкопластичных тел.Модуль 3
Классификация массообменных процессов. Материальный баланс массообменного процесса. Физические основы массообменных процессов. Движущая сила диффузионного процесса. Классификация массообменных аппаратов. Массообменные аппараты с пленочным течением. Барботажные аппараты. Динамика течения двухфазных сред. Способы парообразования. Диаграмма температур. Динамика движения сред в тарельчатых аппаратах. Молекулярная дистилляция. Диаграмма состояния влажного воздуха. Понятие равновесной влажности. Движущая сила процесса сушки. Материальный и тепловой балансы сушки. Классификация процессов сушки. Классификация сушилок. Закономерности расчета процесса сушки. Классификация сорбционных процессов. Классификация сорберов. Виды адсорбентов. Диаграмма Рамзина. Понятие коэффициента диффузии. Основные законы массообмена. Термодиффузия в массообменных процессах. Термодиффузия в процессах сушки. Особенности распылительной сушки. Сублимационная сушка. Особенности диэлектрической и радиационной сушек.Модуль 4
Кривые растворимости и пересыщения. Динамика образования центров кристаллизации. Движущая сила процесса кристаллизации. Материальный баланс процесса кристаллизации. Тепловой баланс процесса кристаллизации. Особенности процесса растворения. Понятие масштабного фактора. Условия интенсификации процесса кристаллизации. Основные понятия процесса экстрагирования. Понятие диффузионного переноса. Номограмма относительной эффективности экстрагирования. Оптимизация процесса экстрагирования. Тройные диаграммы состава. Классификация биохимических процессов. Особенности ферментативного катализа. Основные критерии стерилизации и пастеризации. Расчет летальности процесса стерилизации. Понятие о дезинфекции. Материальный баланс экстрагирования. Классификация теплообменных аппаратов. Интенсификация процесса теплообмена. Тепловой баланс. Конструктивный расчет теплообменника. Гидравлический расчет теплообменника. Кинематика процесса выпаривания. Характеристика методов выпаривания. Составление материального баланса выпарного агрегата. Методика расчета выпарных установок. Физические основы процесса конденсации. Диаграмма “Состав фаз – Температура”.11. Рекомендуемая литература и методические материалы и приложения
Основная литература
1. Основная литература
1. Айзенштейн «Общий курс процессов и аппаратов химической технологии, - М:Физматкнига, 2006 - том 1,2 -20 книг
2. ПиАПП, М:Агропромиздат, 2000 -27 книг
3. Курсовое и дипломное проектирование, М.2003 -13 книг
4. ПиАПП,– М: Агропромиздат,2000.–432 с. -79 книг
5. ПиАПП, – Орел: ОрелГТУ, 2001.– 687 с. -48 книг
Дополнительная литература
1 Сборник задач по ПиАПП, – М: Агропромиздат, 2000. – 136
2. Реология мясных и молочных продуктов, – М: ПП, 2002. – 383 с.
3. Резание пищевых материалов, – М: ПП, 2001, – 240 с
4. Основы массопередачи, – М: Высшая школа, 2001, – 439 с.
5. сновные процессы пищевых производств, – М: Легкая и пищевая промышленность, 2000. – с. 168–175
6. Теория сушки. – М: Энергия, 2000. – с. 363–386
7. Формование пищевых масс, –М: Колос, 2003. – 272 с.
8. Расчеты сложных процессов тепло - и массообмена в АПП, – М: Агропромиздат, 2000. – 175 с
9. , Основы теплопередачи, – М: Энергия, 2000, – 344 с.
10. ПиАПП, – М: Экономика, 2004. – 272 с.
11. Механические состояния и прочность материалов, – Л: ЛГУ, 2003, –175 с.
12. и др. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии», – М Химия, 2001. – с. 361–382
13. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств /Под ред. /,– М: Агропромиздат, 2004, – с. 246–259
14. и др. Основные процессы пищевых производств, – М: Легкая и пищевая промышленность, 2001, – 382 с.
15. и др. Техника высокочастотного нагрева пищевых продуктов, – М: Легкая и пищевая промышленность, 2000, – 179 с.
16. Методы расчетов процессов обработки дисперсных систем в мясной и молочной промышленности, – М: ЛиПП, 2000 – 231 с.
17. и др. Процессы и аппараты пищевых производств, – М: Пищевая промышленность, 2000. – с. 193–239
18. Основы теории и методы расчетов процесса сепарирования в мясной и молочной промышленности, – М: Агропромиздат, 2001 –127с.
19. Гидравлика и гидромашины для пластично-вязких масс, – М: 2003.–118 с.
20. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов/Под ред. . – Спб.: Политехника, 2000. – 992 с.
21. Справочник механика по холодильным установкам/, . – Л.: Агропромиздат, 2002. – 312 с.
13. Критерии и методы оценки качества знаний студентов
Оценка и кредит проставляются в зачетку по форме согласно таблице.
Количество кредитов | Оценка Макси-мальная Сумма баллов | Неудовлетво- рительно | Удовлетвори- тельно | Хоро- шо | Отлич- но |
72 и менее | 73-96 | 97-120 | 121-144 | ||
4 | 144 |
Количество кредитов за семестр – 4.
Максимальное количество баллов – 144.
Количество лекций – 9. Посещение лекции – 2 балла.
Итого Макс. 18 баллов.
Количество практических занятий – 27. Посещение занятий – 2 балла.
Итого Макс. 54 баллов.
За отработку пропущенного без уважительной причины занятия макс. 0,5 балла.
Активная работа на занятиях может дать макс. 2 балла, итого 52 баллов.
Количество устных опросов – 4.
Один опрос может дать макс. 5 баллов. Итого 20 баллов. (уд-3б, хор-4б, отл-5б).
Всего макс. 144 балла.
Студент аттестовывается лишь в том случае, если за семестр он набрал не менее 72 баллов.
Студенты, набравшие за семестр 72 балла, обязаны сдавать экзамен.
Рейтинг каждого студента вывешивается в конце каждого учебного месяца на предметный стенд.
14. Вопросы к экзамену
Классификация массообменных процессов, их признаки и движущие силы. Основные законы массопередачи. Понятие коэффициента диффузии. Понятие о материальном балансе массообменных процессов. Кинетика массопередачи. Явление термодиффузии. Классификация способов и видов сушки. Основные характеристики процесса сушки. Классификация процессов сушки. Особенности кондуктивной и конвективной сушки. Кинетика сушки. Способы осуществления сушильных процессов. Особенности диэлектрической и радиационной сушек. Особенности распылительной сушки. Явление сублимации. Кинетика и материальный баланс абсорбции. Классификация абсорберов. Сущность сорбционных процессов. Основы адсорбции: рабочая линия адсорбции, классификация адсорбентов. Понятие рабочей линии и единицы переноса. Основы кристаллизации и растворения. Виды кристаллизации. Кривая кристаллизации. Кинетика образования и роста кристаллов. Баланс процессов кристаллизации и растворения. Особенности растворения. Понятие масштабного фактора. Физические основы экстрагирования. Сущность экстракции. Материальный баланс экстрагирования и экстракции. Классификация экстрагирующего оборудования. Управление процессом экстрагирования. Процессы обратной экстракции. Теория перегонки. Диаграммы бинарных смесей. Молекулярная дистилляция. Виды перегонных аппаратов. Явление дефлегмации. Флегмовое число. Диаграмма Рамзина и свойства влажного воздуха. Связь влаги с материалом и способы обезвоживания. Материальный и тепловой балансы процессов сушки. Теория фазового равновесия и ее применимость к массообменным процессам. Законы теплопередачи. Основные характеристики теплообменных процессов. Распределение температурного напора по термосопротивлению. Классификация теплообменников. Основы сгущения растворов выпариванием. Изменение свойств растворов при выпаривании. Методы однокорпусного выпаривания. Тепловой баланс выпаривателей. Термодиффузия при высушивании и выпаривании продуктов. Основы баночной стерилизации. Ферментативный катализ биохимических процессов. Классификация оборудования биохимического назначения. Основные понятия и задачи курса. Понятие феноменологических зависимостей. Характеристика основных показателей сырья. Методы исследования. Понятие о критериальных зависимостях. Моделирование процессов и аппаратов. Понятие полного и гидростатического давления. Уравнение Бернулли. Уравнение Букингема-Рейнера. Ядро течения. Распределение давления нагнетания в формующем канале. Дробление: кинетика, способы, характеристики. Классификация дробилок. Классификация механических и гидромеханических процессов. Классификация процессов формования продуктов давлением. Циклограмма нагружения. Классификация экструдерной техники. Понятие о расходно-напорной характеристике экструдеров. Процесс прокатки. Штамповка. Брикетирование и таблетирование. Процессы гранулирования. Окатывание и дражирование. Отсадка, виброформование и вакуумирование. Механическое сепарирование: классификация, движущие силы. Классификация и кинетика процессов резания. Классификация режущих механизмов и аппаратов. Понятие неоднородных систем. Осаждение в поле действия массовых сил. Понятие фактора разделения. Сепарирование в поле действия массовых сил. Материальный баланс процессов разделения. Формообразование в процессе перемешивания. Виды смесителей. Кавитационные процессы перемешивания масс. Физические основы гомогенизации. Виды сепараторов и кинетика движения сред в них. Физические основы мембранной технологии. Классификация мембранных аппаратов. Классификация процессов фильтрования. Виды фильтровальных аппаратов. Шламовое и закупорочное фильтрование.
