《食品工程单元操作》课程标准.docx
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《食品工程单元操作》课程标准
《食品工程单元操作》课程标准
《食品工程单元操作》课程标准
一、课程性质与作用
《食品工程单元操作》是以培养理解食品生产中各生产单元操作所遵循的基本规律、掌握食品企业生产中常用生产单元操作设备操作的食品加工一线高技能应用型人才为目标，满足食品生产企业食品生产单元操作岗位（干燥工、制冷工、蒸馏工、萃取工等）的需求而设置的一门职业核心课程。
它的前修课程是《认知实训》、《食品工艺》、《机电应用基础》等,它的后续的课程是《食品机械》、《食品加工技术》、《食品深加工》、《顶岗实习》等，《食品工程单元操作》位于食品加工技术专业课程体系的中部，在整个食品加工专业课程体系中起承前启后的作用。
《食品工程单元操作》课程主要培养学生在食品加工中应用工程技术的操作技能和创新能力，对培养学生食品生产操作、食品生产技术管理两大类岗位的职业能力和职业素养养成起主要的支撑作用和具有明显促进作用，且与前后续课程衔接得当。
二、课程目标
（一）能力目标
1．能够操作泵、风机、换热器，具备操作干燥机、制冷设备、蒸馏设备、萃取设备的能力。
2．会查工程图表，能够进行流体流动、传热、干燥、萃取、蒸馏、制冷等单元操作的常用计算并能够进行工艺参数的选择。
3．具有良好的食品生产单元操作职业素养，能够按要求对食品生产单元设备进行安全操作及保养。
（二）知识目标
1．掌握流体流动、传热、干燥、萃取、蒸馏、制冷等单元操作的相关知识。
2．掌握流体流动、传热、干燥、萃取、蒸馏、制冷等单元操作计算的相关知识。
3．掌握流体流动、传热、干燥、萃取、蒸馏、制冷等单元操作设备的相关知识。
三、课程学习情境设计
（一）设计思想
以职业能力培养为重点，与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
根据广西主要食品企业的工作岗位选取教学内容，根据职业能力要求设计课程，以食品生产的单元操作为教学项目，以食品生产单元操作的参数选择为理论教学的主要学习内容，以单元操作的应用为实践教学的重点。
（二）学习单元设计
根据干燥工、萃取工、蒸馏工、冷藏工等职业岗位的知识及能力要求，设计流体流动、传热、干燥、萃取、蒸馏、制冷六个教学单元，每个单元设计2—3个学习项目和任务，通过完成学习单元中的任务，进而掌握干燥、萃取、蒸馏、制冷等单元操作设备的相关知识及操作技能。
学习单元设计如表1所示。
表1《食品工程单元操作》学习单元设计
学习单元
学习项目及任务
训练载体
学时数
单元一
企业认知
项目1-1企业认知
任务1-1企业认知
4
单元二
流体输送
项目2-1流体输送
任务2-1离心泵的使用
离心泵
12
项目2-2流体流动计算
任务2-2流体流动计算
单元三
传热
项目3-1换热器的操作
任务3-1换热器的操作
仿真实训室
12
项目3-2传热量计算
任务3-2传热量的计算
单元四
冷冻
项目4-1冷库的安全操作
任务4-1冷库的保养安全操作
冷库
16
项目4-2冷冻曲线测定
任务4-2冷冻曲线测定
冷库
项目4-3冷冻计算
任务4-3冷量计算
单元五
干燥
项目5-1热风干燥机的操作
任务5-1热风干燥器的操作
热风干燥机
16
项目5-2物料干燥曲线测定
任务5-2物料干燥曲线测定
仿真实训室
项目5-3干燥计算
任务5-3干燥器计算
单元六
蒸馏
项目6-1精馏塔的操作
任务6-1精馏塔的操作
仿真实训室
12
项目6-2精馏操作计算
任务6-2精馏操作计算
单元七
萃取
项目7-1萃取操作
任务7-1萃取设备的操作
仿真实训室
12
项目7-2萃取操作计算
任务7-2萃取操作计算
单元八
综合仿真操作
项目8-1仿真操作
任务8-1仿真操作
16
单元九
综合设计
项目9-1供水管路设计
任务9-1供水管路设计
0
合计
100
合计
四、课程学习项目描述
项目2-1液体输送
学习项目
液体输送
学时
4
学生人数
40
指导教师
教学方法
四步教学法法、案例教学法法、引导文教学法法、头脑风暴法
任务地点
食品实训室
所需设备
离心泵4部、螺杆泵4部、阀门、相应工具；橙汁、果肉饮料等，参考资料
案例引入
离心泵的抽水
学习内容
1．液体输送机械的种类与工作原理
2．水的输送方式
3．果肉饮料的输送方式
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1．将任务工单交分发学生
2．接受学生对液体输送机械的咨询
3．对设计要求进行详细的分析，并导入学习的主要内容
4．液体输送机械的种类及适应范围
1．接受教师提出的工作任务。
2．根据任务内容来查阅相关的资料，课程网站、教材及案例
3．根据教师的讲解，对相关的内容学习，设计本课题
决策
1．根据要求提出要求
2．根据学生反馈的信息及提出问题进行分析，确定一个合理方案
1．根据工作要求，确定水泵的种类
2．根据学生反馈的信息及提出的问题进行分析。
计划
1．审核学生制定的学习流程
2．对工作计划提出修改意见
3．接受学生咨询并监控学生的学习与讨论
1．以小组讨论的方式，制定设计方案及水泵的选择
2．将制定的工作计划与教师讨论并定稿
实施
1．监督学生是否按时完成学习内容
2．指导学生进行正确的设计、操作
3．培养学生的团队合作意识
4．培养学生自我学习能力
1．根据设计要求学习相关的知识。
2．结水泵的结构与使用范围进行学习。
3．对设计过程与相关工作部件选用合理的分工。
4．做到设计合理，团队合作与交流
检查
1．指出学习、设计过程中不合理的因素，并提出正确的修改意见
2．指出学生在选择工作部件中的不足，提出改正意见。
根据学习要求进行检查，进行自我检查和自我批评
评估
1．评价工作过程，并提出液体输送最佳方案
2．根据学生的工单、教师与学生进行专业对答，指导整个学习过程中的不足
3．根据该情境教学能力目标，考核学生对本情境知识与技能的掌握。
1．做出自我评价。
2．客观分析设计过程中的得与失，并把设计过程与结果记录下来，通过报告形式写出来
任务2-1离心泵的使用
1．液体输送机械的类型
叶片泵：
住复泵：
旋转泵：
2．参考下图，说明液体输送装置的组成
3．结合下图说明离心泵液体输送机械的工作原理与工作特点
4．离心泵的使用
5．结合螺杆泵说明液体输送机械作工作过程及维护使用
6．学习结果叙述
项目2-2液体流动计算
学习项目
液体流动计算
学时
8
学生人数
40
指导教师
教学方法
四步教学法法、案例教学法法、引导文教学法法、头脑风暴法
任务地点
食品实训室
所需设备
测速管，压力表
案例引入
水泵的参数计算
学习内容
1．密度、比重的定义与单位
2．压力、流量的定义与单位
3．伯努力方程应用
4．水泵性能参数的计算
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1．将任务工单交分发学生
2．接受学生对液体性能参数的咨询
3．伯努力方程的应用
4．液体静力学方程
5．对学习要求进行详细的分析，并导入学习的主要内容
1．接受教师提出的工作任务。
2．根据任务内容来查阅相关的资料，课程网站、教材及案例
3．根据教师的讲解，对相关的内容学习，设计本课题
决策
1．根据要求提出要求
2．根据学生反馈的信息及提出问题进行分析，确定一个合理方案
1．根据工作要求，确定水泵参数
2．根据学生反馈的信息及提出的问题进行分析。
计划
1．审核学生制定的学习流程
2．对工作计划提出修改意见
3．接受学生咨询并监控学生的学习与讨论
1．以小组讨论的方式，制定设计方案及水泵的参数计算
2．将制定的工作计划与教师讨论并定稿
实施
1．监督学生是否按时完成学习内容
2．指导学生进行正确的设计、操作
3．培养学生的团队合作意识
1．根据设计要求学习相关的知识。
2．进行相关的设计计算。
3．选择相关的部件。
4．对计算过程与相关工作部件选用合理的分工。
5．做到设计合理，团队合作与交流
检查
1．指出学习、设计过程中不合理的因素，并提出正确的修改意见
2．指出学生在选择工作部件中的不足，提出改正意见。
根据设计要求进行检查，进行自我检查和自我批评
评估
1、评价工作过程，并提出优化方案
2、根据学生的工单、教师与学生进行专业对答，指导整个设计过程中的不足
3、根据该情境教学能力目标，考核学生对本情境知识与技能的掌握。
1．做出自我评价。
2．客观分析设计过程中的得与失，并把设计过程与结果记录下来，通过报告形式写出来
任务2-2流体流动计算
1．密度、比容的定义与单位及与压力、温度的关系
2．黏度的定义、表示方法及与压力、温度的关系
3．293K、98%硫酸5吨的体积为多少立方米
4．已知甲醇-水溶液中（按质量分数计）甲醇为90%，水为10%，求此甲醇-水溶液在293K时的密度近似值。
5．装在某种设备进口和出口的压强表的读数分别为400kPa与200kPa，求此设备进出口之间的压强差，以Pa或kPa表示，设当时设备外的大气压强为100kPa
6．用4B20型离心泵从敞口容器输送液体，流量为85m3/h，离心泵的吸入管为橡胶皮软管，长度为10m，内径100mm，假设吸入管内流动已进入完全湍流区。
管入口处带滤网的底阀，当地压力为10mH2o，试求此泵输送以下两种液体时，允许安装设计为多少
①输送20℃清水
②输送30℃的某种油，密度为274kg/m3,压力为╳104pa。
7．有一输水系统，如图所示。
水箱内水面维持恒定，输水管直径为Ф60×3mm，输水量为h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按
公式计算，式中u为管道内水的平均流速（m/s）。
求：
（1）水箱内水面必须高于排出口的高度H；
（2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，且
管路的能量损失仍按上述公式计算，则水箱内水面将升
高多少米
8．学习结果叙述
项目3-1换热器的操作
学习项目
换热器的操作
学时
8
学生人数
40
指导教师
教学方法
案例教学法、项目教学法、
实训教学法
任务地点
食品实训室
所需设备
蒸馏水发生器、换热器（东方仿真系统）
案例引入
1.蒸馏水发生器的操作2.传热实训
学习内容
1.换热器的类型、特点
2.换热器的操作
3.换热器的维护
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1.将任务工单交分发学生
2.接受学生对换热器的咨询
3.对换热器进行详细的分析，并导入学习的主要内容
4.采用PPT课件讲授换热器的类型、特点，传热实训步骤要点。
1.接受教师提出的工作任务。
2.根据任务内容来查阅相关的资料，课程网站、教材及案例
3.根据教师的讲解，对相关的内容学习。
决策
1.根据学生提出问题
2.根据换热装置的使用与维护提出主要教学内容。
3.根据学生装反馈的信息及时提出问题进行分析确定。
1.根据操作要求，确定操作方案。
2.根据学生反馈的信息及提出的问题进行分析。
计划
1.审核学生制定的使用流程工作计划。
2.对工作计划提出修改意见。
3.接受学生咨询并监控学生的学习与讨论。
4.制定详细的操作与维护流程。
1.以小组讨论的方式，制定换热器使用与维护工作计划。
2.将制定的工作计划与教师讨论并定稿。
实施
1.监督学生是否按时完成学习内容。
2.指导学生进行正确的操作。
3.培养学生的团队合作意识。
1.根据操作要求学习相关的知识。
了解换热器维护知识
2.对学习内容进行检查与分析。
3.做到工作安全环保，团队合作与交流
检查
1.指出操作过程中不合理的因素，并提出正确的改进意见。
2.指出学生在操作中的不足，提出改正意见。
根据操作要求进行过程检查和结果检查。
评估
1.评价工作过程，并提出优化方案
2．根据学生的工单、教师与学生进行专业对答，指导整个维护使用过程中的不足
3.根据该情境教学能力目标，考核学生对本情境知识与技能的掌握。
1.做出自我评价。
2.客观分析操作过程中的得与失，并把操作步骤与结果记录下来，通过报告形式写出来。
任务3-1换热器的操作
1.传热装置的类型
热传导：
热对流：
热辐射：
2.参考下图，说明传热装置的组成
①——————②——————③——————
④——————⑤——————⑥——————
3.结合下图说明浮头式列管换热器的工作过程
4.结合下图说明板式换热器工作过程及维护使用
5.结合图形说明板翅式换热器的种类与使用
6.总结与体会
任务3-2传热量的计算
1.传量计算方法
对流传导：
稳态对流：
辐射传热：
2.参考下图，单层圆筒壁的热传导计算
①——————
②——————
3.多层圆筒壁的热传导计算
4.计算题：
有一列管换热器，由φ25×的钢管组成。
CO2在管内流动，冷却水在管外流动。
已知管外的α1=2500W/m2·K，管内的α2=50W/m2·K。
（1）试求传热系数K；
（2）若α1增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率；
（3）若增大一倍，其它条件与
（1）相同，求传热系数增大的百分率。
5.车间内有一高和宽各为3m的铸铁炉门，其温度为227℃，室内温度为27℃。
为了减少热损失，在炉门前50mm处设置一块尺寸和炉门相同的而黑度为的铝板，试求放置铝板前、后因辐射而损失的热量。
6.在列管换热器中，两流体进行换热。
若已知管内、外流体的平均温度分别为170℃和135℃；管内、外流体的对流传热系数分别为12000W/（m2·℃）及1100W/（m2·℃）。
管内、外侧污垢热阻分别为及（m2·℃）/W。
试估算管壁平均温度。
假设管壁热传导热阻可忽略。
7.为减少热损失，在外径为150mm的饱和蒸汽管道外加有保温层。
已知保温材料的热导率λ=+198T（式中T为℃）,蒸汽管外壁温度为180℃,要求保温层外壁温度不超过50℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/（m·s）以下,问保温层厚度应为多少（计算时可假定蒸汽在180℃下冷凝）。
8.总结与体会
项目3-2传热量计算
学习项目
传热量计算
学时
8
学生人数
40
指导教师
教学方法
案例教学法、
项目教学法
任务地点
食品实训室
所需设备
参考资料
案例引入
传导、对流、稳态传热计算
学习内容
1.对流系数、平壁传热的意义
2.傅里叶定律
3.传导率
4.传热基本方程
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1.将任务工单交分发学生。
2.接受学生对传导、对流传热的咨询。
3.对流传热进行详细的分析，并导入学习的主要内容。
4.采用PPT课件讲授传导、对流传热的特点及传热基本方程。
1.接受教师提出的工作任务。
2.根据任务内容来查阅相关的资料，课程网站、教材及案例。
3.根据教师的讲解，对相关内容学习、计算。
决策
1.根据学生提出问题
2.根据传导、对流传热、稳态传热提出主要教学内容
3.根据学生装反馈的信息及时提出问题进行分析确定。
1.根据不同的案例，确定计算方案。
2.根据学生反馈的信息及提出的问题进行分析。
计划
1.审核学生制定的学习流程工作计划。
2.对工作计划提出修改意见。
3.接受学生咨询并监控学生的学习与讨论。
1.以小组讨论的方式，制定传导、对流传热学习计划。
2.将制定的工作计划与教师讨论并定稿。
实施
1.监督学生是否按时完成学习内容。
2.指导学生进行正确的计算。
1.根据要求学习相关的知识。
2.对各个学习内容的检查与分析
检查
1.指出学习过程中不理解的因素，并提出正确的改进意见。
2.指出学生在应用公式方面的不足。
进行学习、计算过程检查，进行自我检查。
评估
1.评价工作过程，并提出优化方案
2.根据学生的工单、教师与学生进行专业对答，指导整个设计过程中的不足
3.根据该情境教学能力目标，考核学生对本情境知识与技能的掌握。
1.做出自我评价。
2.客观分析计算过程中的对与错，并把结果记录下来，通过报告形式写出来。
项目4-1：
冷库的安全操作
学习项目
冷库的安全操作
学时
4
任务地点
食品工艺实训室的冷库
教学方法
项目教学法、实验实训教学法
指导教师
所需设备
冷库、扳手、运行记录本、
交接班记录本
案例引入
冷库的安全操作
内容
操作前的准备、开机、停机操作、交接班及安全文明操作
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1.向学生展示冷库、运行记录本、交接班记录本。
2.将冷库的安全操作任务单发给学生。
3.接受学生关于冷库操作信息的咨询。
4.对冷库进行分析，并导入学习的主要内容。
5.采用PPT讲解冷库STC-8080的各个组成部分、工作原理及安全操作的注意事项，氨制冷事故的处理。
1.接受教师提出的工作任务，聆听教师对冷库STC-8080的各个组成部分、工作原理及安全操作的注意事项，氨制冷事故的处理。
2.通过查看说明书和咨询冷库管理员填写冷库的安全操作任务单的内容。
3.通过查阅冷库资料、助学课件、课程网站、教材等资料进行案例分析。
4.根据老师讲解的内容查询冷库的安全操作的注意事项、操作规程等技术资料。
决策
1.回答学生提出的问题。
2.根据学生反馈的信息及提问进行冷库的安全操作及重点的确定。
1.根据冷库的实际情况，确定冷库的安全操作的流程及注意事项。
2.分成若干个工作小组，并选择组长。
计划
1.审核学生制定的冷库的安全操作计划。
2.对工作计划提出修改意见。
3.接受学生的咨询并监控学生的讨论。
4.制定详细的冷库的安全操作。
1.以小组讨论的方法，制定冷库的安全操作计划。
2.将制定的安全操作计划与教师讨论并定稿。
实施
1.监控学生是否按时完成冷库的安全操作。
2.指导学生进行正确的冷库的安全操作。
3.培养学生的动手能力及团队合作意识。
1.能对冷库进行安全操作。
2.对冷库安全操作的熟练程度。
3.对整个冷库的安全操作合理分工。
4.积极动手及团队合作。
检查
1.指出冷库的安全操作过程中出现不合理的因素，并提出正确的改进意见。
1.根据厂商提供的操作指南进行过程的检查和结果检查，进行自我检查和自我批评。
2.组员之间相互的评价。
评估
1.评价冷库的安全操作过程，并提出优化过程的方案。
2.根据学生的工作任务单，教师和学生进行专业对话，指出冷库安全操作中不足。
3.根据该情景教学能力目标，考核学生对本情境知识和技能的掌握。
1.进行自我评价。
2.客观分析冷库的安全操作的重要因素，并把步骤、过程和结果都记录下来，通过报告的形式记录下来并上交。
任务4-1：
冷库的安全操作
1.冷库（STC—8080）信息：
压缩机：
活塞式□；螺杆式□；离心式□；
制冷剂：
氨□；氟利昂□；碳氢化合物□；
压缩级：
单级□；双级□；
仪表名称及读数：
2.请叙述操作前的准备。
3.开机的操作步骤。
4.停机的操作步骤。
5.冷库的运行记录及交接班。
6.设计冷库的安全操作规程。
项目4-2：
冷冻曲线测定
学习
项目
冷冻曲线测定
学时
4
指导
教师
教学
方法
案例教学法、小组讨论法
任务
地点
理实一体化教室
所需
设备
计算机、冷库
案例
引入
果蔬的冻结
内容
食品冷加工原理
食品冷却、冷冻方法及装置
食品冻结解冻的方法
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1、将食品冷加工原理资料及果蔬的冷却方案的制定任务单分发给学生。
2、采用PPT课件讲解食品冷却与冻结方法及装置。
3、讲解果蔬解冻方法，并分析过程中可能出现的变化。
1、接受教师提出的工作任务，聆听教师关于食品冷加工原理、果蔬冻结冻结方法及装置讲解。
2、通过查阅食品冷冻与冻结资料、教材进行案例分析。
3、根据任务要求，填写果蔬冻结的方案制定任务单内容。
4、根据教师分析的内容，查询资料了解其他种类食品冷却、冻结、解冻的方法及变化分析。
决策
1、回答学生提出的问题。
2、根据果蔬冻结的过程分析，提出主要的教学内容。
1、分成若干个工作小组，并选择组长。
2、根据领取的任务要求，确定冻结食品的种类，并分配任务到个人。
计划
1、审核学生制定的果蔬冻结工作计划。
2、对工作计划提出修改意见。
3、接受学生咨询并监控学生的讨论。
1、以小组讨论的方式，制定所选类型果蔬冻结的操作流程。
2、将制定的工作计划与教师讨论并定稿。
实施
1、监控、指导学生完成果蔬冻结计划过程。
2、培养学生的团队合作意识。
1、说明所选类型果蔬冻结操作流程。
2、按照工艺流程要求设置、操作冷库。
2、说明小组所制定解冻方案。
检查
1、指出冻结流程中不合理的因素，并提出正确的改进意见。
2、指出过程变化分析的不足，并提出补充意见。
1、根据教师所给食品冻结资料进行过程检查和结果检查。
评估
1、评价工作过程，并提出优化方案。
2、根据学生的工单，教师和学生进行专业对话，指出过程中的不足。
3、根据该情境教学能力目标，考核学生对本情境知识和进能的掌握。
1、作出自我评价。
2、客观分析流程制定及变化分析的不足并记录过程和结果，通过报告形式写出来。
任务4-2：
冷冻曲线测定
1、冻结果蔬名称：
总重量：
2、冻结要求：
初始温度：
初始气压：
终结气压：
冻结温度：
中心温度（终结温度）：
冻结时间：
3、预冷及冷却处理操作流程：
选用设备名称：
冷却需要时间：
冷却操作流程：
4、冻结处理操作流程：
选用设备名称：
冻结需要时间：
冻结操作流程：
5、冻结温度曲线记录：
请根据不同时间段冻结程度绘制出冻结温度曲线：
6、冻结果蔬的解冻：
解冻时可能出现的变化：
针对你所冻结的果蔬讨论并制定合适的解冻方案：
7、果蔬冻结及解冻总结：
项目4-3：
冷冻计算
学习
项目
冷冻计算
学时
8
指导
教师
教学
方法
案例教学法
任务
地点
仿真实训教室
所需
设备
计算器、电脑、制冷剂压焓图软件
案例
引入
果蔬冷却与冻结中如何计算耗冷量
内容
压焓图在食品冻结中的应用
食品冻结耗冷量的计算
教学实施步骤
阶段
教师
学生
资讯
1、将压焓图资料及耗冷量的计算任务单分发给学生。
2、采用PPT课件讲解压焓图。
3、根据果蔬冷却与冻结的要求，计算出冻结一定量果蔬的耗冷量。
1、接受教师提出的工作任务，聆听教师关于压焓图及查询软件的讲解。
2、通过查阅
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