Теплові та масообмінні процеси.

 

Тема 2.1. Основні закономірності теплообміну

Мета та способи теплової обробки харчових продуктів та матеріалів. Засоби передачі теплоти, механізм складного теплообміну крізь розділову стінку. Передача теплоти теплопровідністю, конвекцією, тепловим випромінюванням. Основні закономірності тепловіддачі без змінювання агрегатного стану потоку та під час його змінювання для рішення задач конвективного теплообміну. Схеми та формули для розрахунку рушійної сили теплових процесів. Характеристика способів нагрівання та охолодження. Основи плавлення та твердіння. Характеристика електрофізичних методів оброблення харчових продуктів – електроконтактного, інфрачервоним нагріванням, у електромагнітного полі НВЧ.

Рекомендована література для вивчення теми: [1, ст. 182-224]; [2, ст. 135-158,]; [3, ст. 130-157]; [4, ст. 193-211, 275-288]; [5, ст. 210-247]; [7, ст. 65-92, 94-135, 164-209]

Тема 2.2. Теплові процеси зі зміненням агрегатного стану

Процеси випаровування, кипіння, випарювання, конденсації, охолоджування, заморожування. Принципові конструктивні схеми апаратів і методики їх розрахунку.

Рекомендована література для вивчення теми: [1, ст.241-275]; [2, ст. 210-219; 259-269]

 

Тема 2.3. Специфічні теплові процеси

Процес варення. Класифікація способів варення та їх характеристика. Теплофізичні закономірності процесу. Основні типи апаратів для варення періодичної і безперервної дії та методи їх розрахунку.

Смаження. Класифікація та фізична суть процесу смаження. Основи тепло- і масообміну під час смаження. Основні типи жарильних апаратів та методики їх розрахунку.

Пастеризація. Суть і теоретичні основи пастеризації. Режими і способи пастеризації. Апаратурне оформлення процесу пастеризації.

Стерилізація. Суть і теоретичні основи стерилізації. Режими стерилізації. Стерилізація продуктів в тарі та потоці, безпосереднє нагрівання продукту парою. Тепловий баланс процесу. Апарати для стерилізації продуктів.

Основні напрями інтенсифікації теплових процесів. Регенерація теплоти.

Рекомендована література для вивчення теми: [1, ст. 275-330]; [2, ст. 178-210]; [3, ст. 175-199]; [4, ст. 235-275]; [5, ст. 266-290]; [6]; [7, ст. 211-220, 231-263]

 

Тема 2.4. Основні закономірності масопереносу

Основні закономірності масообміну. Класифікація процесів, їх фізична суть та апаратурне оформлення. Рівняння матеріального балансу процесів масообміну. Характеристика способів масопередачі, теорія масопередачі. Основні критерії подібності процесів масоперенесення, критеріальні рівняння конвективної масовіддачі та масопередачі.

Рекомендована література для вивчення теми: [1, ст. 331-342]; [2, ст. 220-227]; [3, ст. 201-226]; [4, ст. 289-320]; [5, ст. 292-317]

 

Тема 2.5. Сушіння

Загальна характеристика процесу сушіння. Властивості вологих матеріалів і види зв’язку вологи. Динаміка і кінетика процесу сушіння. Матеріальний і тепловий баланси процесу. Характеристика способів та видів сушіння, Схеми апаратів для сушіння методи інтенсифікації процесу сушіння.

Рекомендована література для вивчення теми: [1, ст. 371-391]; [2, ст. 243-253]; [3, ст. 339-373]; [4, ст. 320-361]; [5, ст. 437-473]

 

Плани лекцій

 

Лекція 1. Зміст і завдання курсу. Властивості харчових продуктів.

План лекції:

1. Загальні закономірності технологічних процесів.

2. Основи моделювання процесів

3. Основи теорії подібності.

 

Лекція 2. Основи гідравліки.

План лекції:

1. Основні поняття гідростатики.

2. Основні положення гідродинаміки.

 

Лекція 3. Характеристика і методи оцінки дисперсних систем. Отримання дисперсних систем.

План лекції:

1. Характеристика дисперсних систем та їх отримання шляхом перемішування

2. Способи перемішування

3. Методи розділення неоднорідних систем та матеріальний баланс.

4. Методи інтенсифікації процесів отримання дисперсних систем.

 

Лекція 4. Механічні процеси

План лекції:

1. Суть, призначення і класифікація способів подрібнення. Теорія подрібнення.

2. Процес пресування.

3. Змішування та поділ сипких матеріалів

 

Лекція 5. Основні закономірності теплообміну

План лекції:

1.Конвекція

2. Променевий теплообмін. Теплопередача.

3. Закономірності та фізична суть теплових процесів.

 

Лекція 6. Теплові процеси зі зміненням агрегатного стану

План лекції:

1. Випаровування, кипіння.

2. Випарювання

3. Конденсація

4. Процеси охолодження

 

Лекція 7. Специфічні теплові процеси

План лекції:

1. Призначення і технологічна суть процесу варення.

2. Основи тепло- і масообміну під час смаження.

3. Теоретичні основи пастеризації. Режими і способи пастеризації..

4. Призначення і фізична суть стерилізації. Способи стерилізації.

 

Лекція 8. Основні закономірності масообміну.

План лекції:

1. Теоретичні основи масообмінних процесів

2. Процеси сорбції, екстрагування.

3. Перегонка та ректифікація

 

Лекція 9. Сушіння

План лекції:

1. Властивості вологих матеріалів, види зв’язку вологи.

2. Динаміка та кінетика процесу сушіння.

3. Способи та види сушіння.

 

Плани лабораторних занять

 

Назва теми курсу	Об-сяг го-дин	№ за-нят-тя	Зміст лабораторного заняття	Форми поточного контролю	Оцінка, max-min балів
1-й семестр
Модуль 1. Моделювання процесів та апаратів. Основи гідравліки. Гідромеханічні та механічні процеси.
Основи теорії подібності та моделювання			Теорія подібності та метод аналізу розмінностей»	Опитуван-ня. Захист роботи	11-16
Основи гідравліки			Дослідження режимів руху рідини	Захист роботи	11-16
Розділення дисперсних систем			Дослідження кінетики гравітаційного осадження	Захист роботи	11-16
Разом модуль 1	8				33-48
Модуль 2. Теплові та масообмінні процеси
Основні закономірності теплообміну			Визначення коефіці-єнта тепловіддачі при розрахунках теплової апаратури	Опитуван-ня. Захист роботи	11-18
Теплообмінні апарати			Випробування тепло-обмінника	Захист роботи	11-17
Сушіння			Вивчення конвектив-ної сушарки	Захист роботи	11-17
Разом модуль 2	10				33-52
Разом за курс	18				100

2.5. Завдання для самостійної роботи студентів

2.5.1. Форми та зміст навчального матеріалу, що є предметом самостійного опрацювання студентами

 

Відповідно до засад кредитно-модульної системи організації навчального процесу, самостійна робота студента є однією з основних форм організації навчання оволодіння навчальним матеріалом у вільний від обов’язкових навчальних занять час.

Самостійна робота для студентів над навчальною дисципліною «Процеси і апарати харчових виробництв» включає:

- опрацювання теоретичних основ прослуханого лекційного матеріалу;

- вивчення окремих тем або питань, що передбачені для самостійного опрацювання.

 

2.5.2. Завдання для самостійної роботи студентів

 

Найменування тем курсу	Об-сяг годин	Форми самостійної роботи	Методи контролю	Оцінка, min- max, балів
1-й семестр
Модуль 1. Моделювання процесів та апаратів. Основи гідравліки. Гідромеханічні та механічні процеси.
Вступ. Основні по-ложення та наукові основи курсу Основи теорії подібності та моделювання		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоретичного Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань основних положень курсу та моделювання процесів і апаратів та методу аналізу розмірностей.	Опитуван-ня	7-12
Основи гідравлики		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань основ гідравліки	Опитуван-ня	8-13
Характеристика і методи оцінки дисперсних сис-тем. Отримання дисперсних систем		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань отримання дисперсних систем.	Опитуван-ня	8-13
Разом модуль 1	14			23-38
Модуль 2. Теплові та масообмінні процеси
Основні закономірності теплообміну		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне розв’язання завдань. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з теплопереносу.	Контроль виконання домашніх завдань, опитуван-ня	6-10
Теплові процеси зі зміненням агрегатного стану		Опрацювання лекційного матеріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань кипіння, конденсації, плавлення та затвердіння.	Опитуван-ня	6-10
Специфічні теплові процеси		Опрацювання лекційного матері-алу. Самостійне вивчення теоре-тичного матеріалу з процесів варення різними способами, жа-рення, пастеризації і стерилізації	Опитуван-ня	6-10
Основні закономірності масопереносу		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоре-тичного матеріалу з питань основ масообмінних процесів.	Опитуван-ня	6-10
Сушіння		Опрацювання лекційного мате-ріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань процесів сушіння.	Опитуван-ня	6-10
Разом модуль 2	16			24-40
Всього за курс	32			60-100

Завдання для індивідуальної роботи.

2.6.1. Форми індивідуальної роботи студентів.

 

1. Участь у семінарах, круглих столах, наукових конференціях.

2. Написання аналітичних оглядів, тез доповідей та наукових статей.

3. Публічний виступ на наукових конференціях.

 

Найменування тем курсу	Обсяг годин	Зміст індивідуальної роботи	Методи контролю	Оцінка, min-max балів
Модуль 1. Моделювання процесів та апаратів. Основи гідравліки
1.2. Механічні процеси		Опрацювання лекційного матеріалу. Самостійне розв’язання завдань. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з питань подрібнення матеріалив.	Контроль виконання домашніх завдань, опитування	7-12
Разом модуль 1	2			7-12
Модуль 2. Теплові та масообмінні процеси.
2.1 Специфічні теплові процеси		Опрацювання лекційного матеріалу. Самостійне вивчення теоретичного матеріалу з процесів варення різними способами, жарення, пастеризації і стерилізації	Опитуван-ня	6-10
Разом модуль 2	2			6-10
Всього за курс	4			13-22

 

Методи навчання

Методи навчання – засоби спільної роботи викладача та студентів, за допомогою яких у тих, хто навчається формуються потрібні знання, навички, вміння. Кожний метод – це струнка система взаємопов'язаних прийомів: усний виклад навчального матеріалу, обговорення матеріалу, показ (демонстрація) завдання, практичні роботи, індивідуальні роботи.

Методи навчання. які використовуються при вивченні дисципліни „Процеси та апарати харчових виробництв” наведені у таблиці 3.1.

 

Таблиця 3.1

Методи навчання, які використовуються при вивченні дисципліни

Найменування теми	Вид занять	Обсяг годин	Найменування методу навчання і його короткий зміст
Тема 1.1. Основні положення та наукові основи курсу. Основи теорії подібності та моделювання	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.
Тема 1.2. Основи гідравліки	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.
Тема 1.3. Характеристика і методи оцінки дисперсних систем. Отримання дисперсних систем.	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.
Тема 1.4. Механічні процеси	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.
Тема 2.1. Основні закономірності теплообміну	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Тема 2.2. Теплові процеси зі зміненням агрегатного стану	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Тема 2.3. Специфічні теплові процеси	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Тема 2.4. Основні закономірності масопереносу	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.
Тема 2.5. Сушіння	Лекція		Словесний і демонстративний метод навчання.
Практичні заняття		Вступна бесіда – проводиться як підготов-ка до проведення практичного заняття. Бесіда – словесний метод навчання, що передбачає запитання-відповіді. Розв'язання ситуаційних задач – неігровий метод аналізу конкретної ситуації. Дослідна практична робота – проводиться за допомогою методичних вказівок, нормативно-законодавчої документації. Контрольна бесіда – словесний метод перевірки знань студентів та засвоєння матеріалу.

Методи навчання. які використовуються при вивченні дисципліни „Процеси та апарати харчових виробництв” наступні:

– методи організації та здійснення навчальної діяльності: словесні (розповідь, бесіда, лекція), наочні (показ, демонстрація), практичні, репродуктивні і проблемні, самостійної роботи і роботи під керівництвом викладача;

– методи стимулювання і мотивації навчання: методи формування інтересу (аналіз проблемних ситуацій), методи формування відповідальності в навчанні (роз'яснення суспільної і особової значущості навчання, пред'явлення педагогічних вимог);

– методи контролю і самоконтролю (усний і письмовий контроль, фронтальний і диференційований, поточний і підсумковий).

Метод пояснення має інформаційно-дидактичний характер, передбачає велику кількість операційних (пояснюючих, керуючих) дій, може містити повторення, роз'яснення, демонстрацію, показ наочності. Метод пояснення має більш велику сферу застосування, ніж лекційний. Його використовують на лекціях, практичних і лабораторних заняттях, при консультуванні.

Проблемно-пошукові методи застосовуються в ході проблемного навчання. Педагог створює проблемну навчальну ситуацію, організовує колективне обговорення можливих підходів до розв'язання проблеми. Застосовуючи проблемно-пошукові методи, викладач в процесі викладу матеріалу «веде» за собою мислення слухачів, роблячи його активнішим і творчим. Наочність тут застосовують вже не в цілях активізації запам'ятовування, але для постановки проблемних експериментальних завдань, формування навичок до узагальнень, самостійних творчих роздумів студентів. Отже, проблемно-пошукові методи застосовуються з метою розвитку навчально-пізнавальної творчої діяльності, сприяють більш осмисленому і самостійному засвоєнню знань. До недоліків цих методів можна віднести велику витрату часу на вивчення матеріалу, слабку ефективність при формуванні практичних умінь і навичок; малу ефективність при поясненні принципово нового матеріалу, коли не може бути застосований принцип опори на колишній досвід (принцип апперцепції) і необхідні пояснення.

Метод створення пізнавальної дискусії (навчальні дискусії, навчальні диспути) призначений для створення підвищеного інтересу до теми. Включення студента в ситуації наукової суперечки не лише поглиблює його знання, але й викликає на цій основі особливий інтерес до навчання.

Метод бесіди (полемічної, евристичної, полеміко-евристичної) передбачає розмову викладача зі студентами на основі чіткої системи продуманих питань, що підводять тих, що вчаться, до активного засвоєння системи фактів, нового поняття або закономірності. Питання до бесіди повинні сприяти цілісному сприйняттю. Найбільш ефективною є евристична бесіда, що дозволяє її учасникам самим відшукувати можливі відповіді на проблемні завдання. Сфера застосування – практичні і лабораторні заняття, колоквіуми.

Репродуктивний метод передбачає подання готових фактів, доказів, а також визначення понять. Педагог акцентує увагу на головному, щоб це було засвоєно достатньо міцно. Так будуються і лекція, і бесіда Практичні роботи репродуктивного типу характеризуються тим, що учні в ході роботи використовують як зразок раніше або тільки що засвоєні знання. На основі репродуктивних методів найчастіше здійснюється програмоване навчання. Недолік цього методу полягає в тому, що він не забезпечує належною мірою розвиток гнучкості і самостійності мислення. За його надмірного використання відбувається формалізація навчального процесу.

Вступна лекція – дає перше цілісне уявлення про навчальний предмет і орієнтує студента в системі роботи з цього курсу. Лектор ознайомлює студентів з метою і завданнями курсу, його роллю і місцем у системі навчальних дисциплін та в системі підготовки фахівця. Полає короткий огляд курсу, висловлює методичні й організаційні особливості роботи в межах курсу.

Лекція – орієнтована на виклад і пояснення студентам наукової інформації, яку потрібно осмислити і запам'ятати. Це найбільш традиційний тип лекцій у практиці вищої школи.

Лекція-інформація – орієнтована на виклад і пояснення студентам наукової інформації, яку потрібно осмислити й запам'ятати. Це найбільш традиційний тип лекцій у практиці вищої школи.

Лекція-візуалізація – візуальна форма подавання лекційного матеріалу засобами аудіо- та відеотехніки. Читання такої лекції – це розгорнуте чи коротке коментування візуальних матеріалів.

Семінари-дискусії – передбачають обмін думками та поглядами учасників щодо даної теми, а також розвивають мислення, допомагають формувати погляди і переконання, виробляють вміння формулювати думки й висловлювати їх, вчать оцінювати пропозиції інших людей, критично підходити до власних поглядів.

Ділові ігри – найскладніша форма ігрових занять, під час яких імітують колективну професійну діяльність. Нині їх широко застосовують у ВНЗ. Ділові ігри мають значні дидактичні можливості, оскільки забезпечують закріплення й комплексне застосування знань, здобутих під час вивчення дисципліни (інтеграційна роль ігор); формування чіткого уявлення про професійну діяльність в обраній спеціальності; розвиток навичок ефективного управління реальними процесами, зокрема за допомогою сучасних математичних методів і технічних засобів. Професійні ігри призначені для розвитку творчого мислення, формування практичних навичок та вмінь, вироблення індивідуального стилю спілкування й поведінки під час колективного розв'язання завдань. Вони певною мірою відображають репетицію елементів професійної діяльності.