Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

УТВЕРЖДАЮ

Ректор института

_ Юстратов В.П.

«_»_ 2012 г.

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА

для поступающих в магистратуру по направлению 151000 - Технологические машины и оборудование КЕМЕРОВО 2012 г.

Составители:

д.т.н., профессор Иванец В. Н.

д.т.н., профессор Лобасенко Б. А.

к.т.н., доцент Ратников С. А.

д.т.н., профессор Сорокопуд А.Ф.

к.т.н., доцент Иванов П.П.

Рекомендовано методической комиссией факультета многоуровневой подготовки Рассмотрено и утверждено на заседании ФМП Протокол № 02 от 14.01.2012г.

Программа вступительного экзамена рекомендована для поступающих в магистратуру по направлению 151000.68 - Технологические машины и оборудование. Представлены требования к знаниям и умениям студентов, содержание, рекомендуемая литература.

© КемТИПП, Программа вступительного экзамена составлена в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки 151000 - Технологические машины и оборудование (регистрационный № 539 от 09.11. 2009).

Вступительный экзамен по направлению проводится для оценки уровня подготовки студентов для обучения в магистратуре. Целью экзамена является оценка уровня знаний, полученных при изучении блоков дисциплин на предыдущей ступени обучения.

На вступительном экзамене студент должен показать знание специальных дисциплин и умение творчески применять их на практике.

Поступающий в магистратуру должен знать:

- основные теоретические закономерности процессов и их математическое описание;

- физико-химическую сущность основных процессов и закономерности их протекания;

- основные методы расчета процессов и аппаратов;

- типовые конструкции аппаратов и основные принципы их конструирование;

- методы математического планирования экспериментов, осуществлять обработку полученных результатов, определять оптимальные параметры;

- пути интенсификации процессов и повышения их экономичности.

Поступающий в магистратуру должен иметь навыки:

- выбрать рациональные условия протекания технологических процессов;

- выполнять материальные и энергетические расчеты технологических процессов и аппаратов;

- выбрать рациональную конструкцию аппарата и произвести его расчет;

- проводить физическое моделирование объектов, осуществлять планирование экспериментов и пользоваться методиками математической обработки результатов;

- работать на ПЭВМ с прикладными программными средствами;

- составлять обзоры научно-технической литературы по интересующей теме.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Технологические процессы, машины и аппараты пищевых производств 1. Основные понятия о машинах, аппаратах и поточных линиях. Структура и классификация основных видов оборудования. Линия как объект технического обеспечения современных технологий. Производительность линии.

2. Основы теории физического и математического моделирования процессов и оборудования. Понятие о подобии физических явлений. Классы явлений, одиночное явление и группа подобных явлений. Условие однозначности.

Анализ дифференциальных уравнений методами теории подобия. Метод анализа размерностей. Теоремы подобия.

3. Основы рационального машино- и аппаратостроения. Требования предъявляемые к машинам и аппаратам и оценка их технико-экономической эффективности. Основные конструкционные материалы и их выбор. Определение основных размеров аппаратов.

4. Организация технического обслуживания и ремонта оборудования. Основные правила эксплуатации оборудования. Система технического обслуживания, диагностики и ремонта техники. Технико-экономическое планирование ремонтных работ.

5. Оборудование для подготовки сырья и полуфабрикатов к основным производственным операциям. Оборудование для мойки растительного сырья.

Оборудование для сортировки и очистки растительного сырья от наружного покрова. Оборудование для мойки тары и санитарной обработки оборудования.

6. Технологическое оборудование для механической переработки продуктов, сырья и полуфабрикатов разделением. Машины для резки и измельчения пищевых материалов. Оборудование для разделения газовых, жидких и грубодисперсных неоднородных пищевых сред.

7. Мембранная технология разделения. Классификация. Перспективы развития. Типы и свойства полупроницаемых мембран. Кинетика процесса.

Конструкции мембранных аппаратов.

8. Оборудование для прессования пищевых продуктов. Классификация.

9. Технологическое оборудование для механической обработки сырья и полуфабрикатов соединением. Расчет и подбор оборудования для перемешивания жидких, сыпучих и вязких полуфабрикатов. Конструктивные схемы, расчет основных технико-экономических показателей.

10. Оборудование для формования пищевых сред путем выдавливания (экструзии), сдавливания (прессования), отливки, штампования и отсадки.

11. Псевдоожижение. Гидродинамика псевдоожиженных слоев. Основные характеристики псевдоожиженного слоя. Пневмо- и гидротранспорт сыпучих материалов.

12. Значение процессов теплообмена в пищевой промышленности. Основы теории передачи тепла. Промышленные способы подвода и отвода тепла в аппаратах отрасли.

13. Нагревание, охлаждение, конденсация. Нагревающие агенты и способы нагревания. Сравнительная характеристика. Тепловые балансы, определение расходов теплоносителей.

14. Специальные виды нагрева: высокочастотный, сверхвысокочастотный, инфракрасный. Механизм процессов, сравнительная характеристика, перспективы использования.

15. Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации. Охлаждение до обыкновенных и низких температур. Конденсация паров. Тепловые балансы, определение расходов теплоносителей.

16. Основные типы и конструкции теплообменных аппаратов.

17. Выпаривание. Сущность процесса и методы выпаривания, его применение в пищевой промышленности. Материальный и тепловой балансы. Поверхность теплообмена. Температурные потери при выпаривании. Специальные методы выпаривания. Общая методика расчета аппаратов. Перспективы и направления развития процесса.

18. Место и роль процессов массообмена в пищевой технологии. Статика процесса. Законы фазового равновесия. Коэффициент массопередачи. механизмы и теоретические модели переноса массы.

19. Молекулярная диффузия. Законы молекулярной диффузии. конвективный перенос. Дифференциальное уравнение конвективной и молекулярной диффузии. Турбулентная диффузия.

20. Уравнение и коэффициенты массопередачи. Движущая сила процесса.

Обобщенное уравнение массоотдачи. Число и высота единиц переноса, способы расчета.

21. Массопередача в системах с твердой фазой.

22. Расчет основных размеров массообменных аппаратов. Непрерывный и ступенчатый контакт фаз в массообменных аппаратах.

23. Характеристика двухфазных систем жидкость – пар. Классификация бинарных смесей. Идеальные смеси. Фазовые диаграммы, взаимное положение кривых равновесия. Реальные смеси (азеатропные смеси).

24. Перегонка. Виды перегонки и ректификации. Схемы ректификационных установок для разделения бинарных смесей. Материальный и тепловой балансы непрерывной ректификации. Уравнения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей части колонны. Расчет минимального и действительного флегмового числа.

25. Основные конструкции контактных устройств (тарелок) ректификационных колонн. Устройство, принцип работы, область применения, достоинства и недостатки 26. Абсорбция. Характеристика абсорбентов и их виды. Равновесие при абсорбции, изотерма абсорбции. Применение абсорбции в пищевой промышленности, конструкции аппаратов.

27. Экстракция. Экстрагирование в пищевой промышленности. материальный баланс и определение расхода экстрагента. Классификация и основные типы экстракторов.

28. Адсорбция. Характеристика адсорбентов и их виды. Равновесие при адсорбции. Массоперердача при адсорбции. Конструкции аппаратов.

29. Основные параметры влажного воздуха. Классификация влажных материалов. Формы и энергия связи влаги с материалами.

30. Сушка. Материальный и тепловой балансы процессов сушки. Варианты процессов сушки и методы их расчета. Сравнительная характеристика сушильных установок.

31. Кинетика и механизм процесса сушки. Кривые сушки. Определение продолжительности процесса. Методы расчета и оптимизации процесса.

32. Конструкции кондуктивных и конвективных сушильных установок для жидких и пастообразных пищевых продуктов. Оборудование для сушки сыпучих и штучных пищевых продуктов.

33. Растворение и кристаллизация. Общие сведения и кинетика процесса.

Конструкции основного оборудования.

34. Классификации технологического оборудования пищевой промышленности.

35. Общая характеристика оборудования для проведения тепломассобменных процессов.

36. Аппараты для темперирования, уваривания и варки пищевых сред. Автоклавы, пастеризаторы и стерилизаторы.

37. Оборудование для выпечки и обжарки пищевых продуктов. Классификация, примеры.

38. Оборудование для проведения диффузионных процессов. классификация. Примеры применения в пищевой промышленности.

39. Оборудование для проведения биотехнологических процессов. Классификация аппаратов, применение в пищевой промышленности.

40. Технологический поток как система процессов. Организация технологического потока. Морфология технологического потока.

41. Строение технологического потока. Системный анализ и системный синтез технологического потока.

42. Общая характеристика системы процессов. Организация технологических линий: линия как объект технологического обеспечения современных технологий, классификация линий, интегрирующие свойства оборудования, обеспечение функциональной эффективности линии.

Список литературы 1. Брык М.Г., Голубев В.Н., Чагаровский О.П. Мембранная технология в пищевой промышленности. – Киев: Урожай, 1991. – 222 с.

Гинзбург А.С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1966. – 407 с.

2. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация в пищевой промышленности. – М.: Химия, 1978. – 352 с.

3. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М.: КолосC, 1997. – 531 с.

4. Кузин Ф.А. «Магистерская диссертация. Методика написания, правила оформления и процедура защиты» Практическое пособие для студентов – магистров. - М.: «Ось-89», 1997. – 304 с.

5. Липатов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Экономика, 1987. – 272 с.

6. Машины и аппарты пищевых производств. В 2 кн. Учебн. для вузов / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; под ред. В.А. Панфилова. – М.:

Высш. шк., 2001. – 703 с.; 680 с.

7. Основные процессы и аппараты химической технологии (пособие по проектированию) / Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. – 272 с.

8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – М.: Химия, 2004. – 560 с.

9. Панфилов В.А., Ураков О.А. Технологические линии пищевых производств. – М.: Пищевая промышленность, 1996. – 472 с.

10. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. – М.: Пищевая промышленность, 1974. – 583 с.

11. Сорокопуд А.Ф. Основы теории технологического потока: Учебное пособие. - Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

- Кемерово, 2004. - 104 с.

12. Сорокопуд А.Ф. Технологическое оборудование. Традиционное и специальное технологическое оборудование предприятий пищевых производств:

учебное пособие Ч. 1/ А.Ф. Сорокопуд; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2009. - 220 с.

13. Сорокопуд А.Ф. Технологическое оборудование. Традиционное и специальное технологическое оборудование предприятий пищевых производств:

учебное пособие Ч. 2/ А.Ф. Сорокопуд; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. — Кемерово, 2009. - 202 с.

14. Стабников В.Н., Попов В.Д., Лысянский В.М. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985. – 623 с.

1. Понятие "процесс", "аппарат", "машина". Основные закономерности протекания технологических процессов. Законы сохранения энергии и массы.

Механизм переноса массы и энергии. Понятие движущей силы процесса. Классификация процессов пищевых производств по движущей силе. Понятие интенсивности и эффективости протекания процесса.

2. Гидравлика. Основы гидростатики: единицы измерения давления, понятия избыточного, вакуумного и гидростатического давления. Применение законов гидростатики в технике. Основы гидродинамики: уравнение неразрывности потока, режимы движения жидкости, критерий Рейнольдса, уравнение Бернулли, потери напора при движении жидкости. Насосы, их основные характеристики и типы.

3. Современные методы анализа и моделирования технологических процессов. Физическое моделирование. Понятие о подобии физических явлений.

Классы явлений, одиночное явление и группа подобных явлений. Условие однозначности. Анализ дифференциальных уравнений методами теории подобия.

Метод анализа размерностей. Теоремы подобия.

4. Механические процессы, общая классификация. Измельчение материалов: назначение, способы проведения и основные закономерности процесса.

Основные конструкции машин для измельчения материалов. Обработка пищевых материалов давлением: общие сведения о процессах прессования, отжима, формования, основные конструкции прессов и экструдеров.

5. Гидромеханические процессы. Однородные и неоднородные (гетерогенные) жидкостные системы. Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Виды дисперсных систем: эмульсии, суспензии, пены, пыли, дымы, туманы. Разделение неоднородных систем. Материальный баланс процесса разделения. Понятие эффективности разделения. Сущность и использование процесса перемешивания. Критерии подобия процесса перемешивания. Интенсивность и эффективность перемешивания. Типы и характеристики мешалок. Определение мощности потребляемой при перемешивании. Процесс осаждения: основные закономерности и область применения, основные конструкции отстойников.

Общая характеристика процесса центрифугирования и область его применения, основные конструкции центрифуг. Процесс фильтрования и способы его осуществления, основное уравнение фильтрования, конструкции фильтров. Способы очистки газов: общая характеристика и основные конструкции аппаратов для очистки газов. Сущность мембранных методов разделения жидких систем.

Характеристика мембранных методов. Типы мембран. Классификация мембранного оборудования. Конструкции мембранных аппаратов, оценка их работы.

6. Тепловые процессы: общая классификация, способы распространения (переноса) тепловой энергии. Основное уравнение теплопередачи: коэффициент теплопередачи, понятия средней разности температур и тепловой нагрузки.

Основные теплофизические характеристики теплоносителей, критерии теплового подобия. Классификация теплообменных аппаратов по различным признакам, основные конструкции теплообменников. Физическая сущность процесса выпаривания и его назначение. Схема однокорпусной выпарной установки. Материальный и тепловой балансы однокорпусного выпаривания. Определение расхода греющего пара и поверхности теплообмена. Многокорпусные выпарные установки. Материальный и тепловой балансы многокорпусного выпаривания. Конструкции выпарных аппаратов и их классификация.

7. Массообменные процессы: общая классификация и назначение, основное уравнение массообмена, закон Фика (молекулярной диффузии). Критерии подобия и критериальное уравнения массообмена. Сущность процесса сушки, способы сушки материалов, виды связи влаги с материалом, статика и кинетика сушки. Движущая сила процесса. Диаграмма состояния влажного воздуха. Материальный и тепловой балансы сушки. Основные конструкции сушилок. Физическая сущность процессов перегонки и ректификации. Классификация бинарных смесей. Основные законы перегонки (Коновалова, Вревского). Понятие о дефлегмации. Устройство и принцип действия ректификационных колонн.

Определение числа тарелок ректификационной колонны. Материальный и тепловой балансы ректификационных аппаратов. Конструкции ректификационных аппаратов. Физическая сущность и назначение процесса экстракции. Основы теории экстрагирования. Экстракция из твердых продуктов. Материальный баланс экстракции. Конструкции экстракторов. Физическая сущность процесса абсорбции. Абсорбент и абсорбтив. Движущая сила процесса абсорбции. Типы абсорберов. Физическая сущность процесса адсорбции. Адсорбент и адсорбтив.

Виды адсорбентов. Области применения процесса в пищевой промышленности.

Типы адсорберов.

1. Стабников В.Н., Попов В.Д., Лысянский В.М. Процессы и аппарата пищевых производств. – М.: Легкая и пищевая промышленность.-1985.- 623 с.

2. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М.: Колос, 1997.-531 с.

3. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебное пособие для студентов всех форм обуч./В.И. Иванец, И.А. Бакин, С.А. Ратников; КемТИПП.-Кемерово,2004.-180 с.

4. Методы интенсификации гидромеханических процессов: Учебное пособие для студ. спец. 551800, 651600./ В.Н. Иванец, Б.А.Лобасенко; КемТИПП.Кемерово, 2003. – 84 с.

5. Механические процессы: Конспект лекций/ Иванец В.Н., Менх В.Г., Шушпанников А.Б.; КемТИПП.- Кемерово, 1998.- 105 с.

6. Основные конструкции пищевых аппаратов: учебное пособие/ В.Г.

Менх, А.Б. Шушпанников, А.Н. Потапов; КемТИПП.- Кемерово, 2009.-167 с.