2025年大学大二（食品工程）食品工程原理试题及答案

2025年大学大二（食品工程）食品工程原理试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填涂在答题卡相应位置。（总共20题，每题2分，每题只有一个正确答案，请将所选答案填在括号内）1.以下关于食品工程原理中流体流动的说法，正确的是（）A.层流时，流体的流速分布呈抛物线形B.湍流时，流体的流速分布均匀C.雷诺数越大，流体越容易形成层流D.流体在管道中流动时，黏性越大，阻力越小2.在传热过程中，热导率与以下哪种因素无关（）A.物质的种类B.温度C.压力D.密度3.对于食品物料的干燥过程，以下哪种说法错误（）A.干燥过程中，物料表面温度等于空气的湿球温度B.恒速干燥阶段，干燥速率取决于物料表面水分的汽化速率C.降速干燥阶段，干燥速率主要受物料内部水分扩散速率的限制D.干燥过程中，空气的湿度越大，干燥效果越好4.以下哪种设备不属于食品工程中的传质设备（）A.精馏塔B.吸收塔C.蒸发器D.萃取塔5.在食品发酵过程中，影响微生物生长和代谢的主要因素不包括（）A.温度B.压力C.pH值D.溶解氧6.关于食品工程中的流体输送机械，以下说法正确的是（）A.离心泵的扬程与流量成正比B.往复泵是一种容积式泵，流量不均匀C.风机的全压等于静压与动压之和，动压为负值D.螺杆泵适用于输送高黏度液体，但流量较小7.以下哪种传热方式不需要介质即可进行（）A.传导传热B.对流传热C.辐射传热D.以上都不对8.在食品冷冻过程中，以下哪种说法正确（）A.冷冻速度越快，形成的冰晶越小B.食品的冻结点与冰点相同C.冷冻过程中，食品的水分含量不会发生变化D.冷冻设备的制冷系数越大，制冷效果越差9.对于食品物料的粉碎操作，以下哪种说法错误（）A.粉碎比越大，物料被粉碎得越细B.球磨机适用于细粉碎和超微粉碎C.气流粉碎机利用高速气流使物料颗粒之间相互碰撞而粉碎D.粉碎过程中，物料的温度会降低10.在食品蒸发浓缩过程中，以下哪种措施不能提高蒸发效率（）A.提高加热蒸汽的压力B.降低冷凝器的压力C.增加蒸发器的传热面积D.减少二次蒸汽的排除量11.以下关于食品工程原理中吸收操作的说法，正确的是（）A.吸收质在气相中的分压与在液相中的平衡分压之差是吸收的推动力B.吸收塔中，气液两相逆流接触有利于吸收C.亨利系数越大，气体在液体中的溶解度越大D.吸收过程中，吸收剂的用量越多，吸收效果越好12.在食品干燥过程中，以下哪种物料属于恒速干燥阶段较长的（）A.苹果片B.面粉C.茶叶D.奶粉13.关于食品工程中的精馏操作，以下说法错误的是（）A.精馏的目的是分离液体混合物B.精馏塔中，塔板数越多，分离效果越好C.回流比越大，精馏操作所需的能量消耗越小D.精馏过程中，塔顶得到的是易挥发组分含量高的馏出液14.以下哪种设备常用于食品的混合操作（）A.压滤机B.均质机C.搅拌器D.离心机15.在食品发酵工程中，菌种的扩大培养一般采用（）A.固体培养B.液体深层培养C.表面培养D.以上都可以16.对于食品物料的过滤操作，以下哪种说法正确（）A.过滤速度与过滤面积成正比B.过滤介质的阻力越大，过滤速度越快C.悬浮液的浓度越高，过滤速度越快D.过滤过程中，滤饼的厚度不会影响过滤速度17.以下关于食品工程原理中传热系数的说法，正确的是（）A.传热系数越大，传热过程越容易进行B.传热系数只与传热面积有关C.传热系数与冷热流体的性质无关D.传热系数的单位是W/(m·K)18.在食品冷冻干燥过程中，以下哪种说法错误（）A.冷冻干燥能较好地保持食品的原有品质B.冷冻干燥过程中，物料先冻结，然后在真空下升华干燥C.冷冻干燥设备的投资和运行成本较低D.冷冻干燥适用于热敏性食品的干燥19.以下哪种食品加工过程不属于质量传递过程（）A.腌制B.烘焙C.浸出D.离心分离20.在食品工程中，以下哪种说法关于流体的黏性正确（）A.黏性是流体抵抗流动的能力B.流体的黏性随温度升高而增大C.牛顿流体的黏性与流速成正比D.非牛顿流体的黏性与流速无关第II卷（非选择题，共60分）请将答案写在答题卡相应位置。填空题（共10分，每空1分）1.流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布呈______形，平均流速为最大流速的______倍。2.热传递的基本方式有______、______和______。3.干燥过程中，物料表面温度等于空气的______温度时，进入______干燥阶段。4.吸收操作中，亨利系数E越大，表明气体在液体中的溶解度越______。5.精馏塔的回流比是指______与______的比值。6.食品发酵过程中，微生物生长的最适pH值范围一般在______左右。7.过滤操作中，过滤介质的阻力主要包括______阻力和______阻力。8.食品工程中，常用的混合设备有______、______等。简答题（共20分，每题5分）1.简述离心泵的工作原理。2.说明传热过程中强化传热的主要途径。3.简述食品干燥过程中恒速干燥阶段和降速干燥阶段的特点。4.分析吸收操作中影响吸收速率的因素。计算题（共20分，每题10分）1.某食品厂有一输送牛奶的管道，内径为50mm，牛奶的流量为3m³/h，牛奶的密度为1030kg/m³，黏度为1.5mPa·s。试判断牛奶在管道中的流动状态，并计算其雷诺数。2.有一套管换热器，内管为φ25×2.5mm的钢管，外管为φ57×3.5mm的钢管。热水在内管流动，冷水在外管流动。已知热水进、出口温度分别为90℃和50℃，冷水进、出口温度分别为20℃和40℃。传热系数K=1500W/(m²·K)，试计算该换热器的传热面积。综合分析题（共10分）某食品企业计划生产一种新型果汁饮料，需要对果汁进行浓缩处理。现有一台蒸发器，其传热面积为50m²，加热蒸汽压力为0.3MPa（饱和温度为133.3℃），冷凝器压力为0.03MPa（饱和温度为76.7℃）。果汁的进料流量为10m³/h，进料温度为20℃，浓度为1%（质量分数），要求浓缩至浓度为10%（质量分数）。已知果汁的比热容为3.8kJ/(kg·K)，蒸发器的传热系数K=1000W/(m²·K)。1.计算每小时需要蒸发的水分量。（5分）2.分析该蒸发器能否满足生产要求。（5分）答案：第I卷1.A2.D3.D4.C5.B6.B7.C8.A9.D10.D11.A12.A13.C14.C15.B16.A17.A18.C19.B20.A第II卷填空题1.抛物线；0.52.传导传热；对流传热；辐射传热3.湿球；降速4.小5.回流量；馏出液量6.6.5-7.57.介质；滤饼8.搅拌器；混合机简答题1.离心泵主要由叶轮、泵壳和轴封装置等组成。工作时，叶轮在泵轴的带动下高速旋转，叶片间的流体随之旋转，在离心力的作用下，流体从叶轮中心被甩向叶轮外周，获得动能和静压能，然后经蜗壳形泵壳流道流入排出管。与此同时，叶轮中心处形成低压区，在压差作用下，流体不断被吸入泵内，从而实现连续输送流体的目的。2.强化传热的主要途径有：提高传热系数K，可通过增大传热面积、提高冷热流体的平均温差、降低传热热阻等方式实现；增大传热面积，如采用翅片管、波纹管等特殊结构的换热器；提高冷热流体的平均温差，合理安排冷热流体的流动方式，采用逆流操作等；降低传热热阻，包括减少污垢热阻、提高流体的流速等。3.恒速干燥阶段：干燥速率主要取决于物料表面水分的汽化速率，此时物料表面温度等于空气的湿球温度，物料内部水分能及时补充到表面，干燥速率恒定。降速干燥阶段：干燥速率主要受物料内部水分扩散速率的限制，随着干燥的进行，物料表面水分减少，内部水分扩散到表面的速度逐渐减慢，干燥速率下降，物料表面温度逐渐升高。4.影响吸收速率的因素主要有：吸收推动力，即吸收质在气相中的分压与在液相中的平衡分压之差，差值越大，吸收速率越快；吸收系数，与吸收质和吸收剂的性质、温度、压力等有关，吸收系数越大，吸收速率越快；气液两相的接触面积和接触时间，增大接触面积和延长接触时间可提高吸收速率；吸收剂的用量，适当增加吸收剂用量有利于提高吸收效果，但过多会增加成本。计算题1.首先计算牛奶的流速：\(q_v=3m³/h=3/3600m³/s=8.33×10^{-4}m³/s\)管道内径\(d=50mm=0.05m\)根据\(q_v=uA\)，可得流速\(u=q_v/(\pid²/4)=8.33×10^{-4}/(3.14×0.05²/4)=0.42m/s\)然后计算雷诺数\(Re\)：\(\rho=1030kg/m³\)，\(\mu=1.5mPa·s=1.5×10^{-3}Pa·s\)\(Re=du\rho/\mu=0.05×0.42×1030/(1.5×10^{-3})=14420＞4000\)，所以牛奶在管道中呈湍流流动。2.对数平均温差\(\Deltat_m\)：\(\Deltat_1=90-40=50℃\)\(\Deltat_2=50-20=30℃\)\(\Deltat_m=(\Deltat_1-\Deltat_2)/\ln(\Deltat_1/\Deltat_2)=(50-30)/\ln(50/30)=39.2℃\)根据传热速率方程\(Q=KA\Deltat_m\)，可得：\(Q=mc_p\Deltat\)，\(m=q_v\rho=10×1000=10000kg/h=2.78kg/s\)\(Q=2.78×3.8×(90-50)×1000=4.2×10^5W\)又\(Q=KA\Deltat_m\)，则\(A=Q/(K\Deltat_m)=4.2×10^5/(1500×39.2)=7.1m²\)综合分析题1.进料果汁质量流量\(m_1=q_v\rho=10×10^3kg/h\)进料中溶质质量\(m_{s1}=m_1×1\%=100kg/h\)浓缩后果汁质量流量\(m_2=m_{s1}/10\%=1000kg/h\)每小时蒸发的水分量\(m_w=m_1-m_2=10000-1000=9000kg/h\)2.加热蒸汽温度\(T_1=133.3℃\)，冷凝器温度\(T_2=76.7℃\)对数平均温差\(\Deltat_m=(133.3-76.7)