2025年食品工程師《食品工程》真題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在答題卡相應(yīng)位置。每題1分，共20分。）1.液體在管道中做層流流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)摩擦力主要取決于（）。A.液體密度B.液體粘度C.管道長(zhǎng)度D.管道直徑2.在傳熱過程中，以下哪種熱傳遞方式主要依靠分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行？（）A.對(duì)流B.輻射C.傳導(dǎo)D.擴(kuò)散3.對(duì)于流傳質(zhì)過程，以下哪個(gè)因素描述的是質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力？（）A.分子擴(kuò)散系數(shù)B.濃度梯度C.對(duì)流速度D.表面活性4.離心泵的揚(yáng)程主要取決于（）。A.軸功率B.水的密度C.水的粘度D.葉輪轉(zhuǎn)速和葉片型式5.以下哪種熱交換器適用于熱導(dǎo)率較低且易結(jié)垢的流體？（）A.列管式換熱器B.平板式換熱器C.螺旋板式換熱器D.套管式換熱器6.在干燥過程中，濕物料中水分移動(dòng)的主要方式是（）。A.對(duì)流B.傳導(dǎo)C.擴(kuò)散D.沸騰7.以下哪種干燥方式屬于傳導(dǎo)干燥？（）A.氣流干燥B.樹脂干燥C.冷卻干燥D.紅外干燥8.在食品工廠設(shè)計(jì)中進(jìn)行工藝布置時(shí)，通常優(yōu)先考慮將（）。A.清潔程度要求高的工序B.清潔程度要求低的工序C.占地面積大的設(shè)備D.產(chǎn)量大的設(shè)備9.食品工廠總平面布置的主要目的是（）。A.減少建筑成本B.便于設(shè)備安裝C.優(yōu)化物料流線和人員流線，確保衛(wèi)生安全D.增加綠化面積10.食品工程中常用的過濾介質(zhì)，其基本功能是（）。A.增加流體壓力B.減少流體流量C.去除流體中的固體顆粒D.加熱流體11.影響過濾速度的主要因素是（）。A.過濾面積B.濾餅厚度C.過濾壓差D.以上都是12.攪拌器的主要作用是（）。A.傳熱B.傳質(zhì)C.混合D.增加液體粘度13.常用于食品物料混合的攪拌器類型是（）。A.離心泵式B.槳式C.螺帶式D.齒輪式14.食品的熱敏性成分主要是指（）。A.蛋白質(zhì)B.脂肪C.維生素D.糖類15.以下哪種食品加工方法主要利用高溫短時(shí)原理殺菌？（）A.巴氏殺菌B.超高溫滅菌C.真空油炸D.冷卻16.離心分離機(jī)的主要工作原理是利用（）。A.重力沉降B.離心力場(chǎng)C.慣性力D.摩擦力17.食品工廠中，輸送含固體顆粒的物料常采用（）。A.皮帶輸送機(jī)B.螺旋輸送機(jī)C.鏈板輸送機(jī)D.氣力輸送機(jī)18.食品工廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要目的是（）。A.降低人工成本B.提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性C.增加設(shè)備種類D.減少能源消耗19.在食品工程計(jì)算中，單位換算的準(zhǔn)確性對(duì)結(jié)果影響（）。A.很小B.一般C.很大D.無關(guān)緊要20.食品工程原理在食品科學(xué)研究中的作用是（）。A.解釋食品感官特性B.闡明食品成分變化機(jī)制C.為食品加工和保藏提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)D.預(yù)測(cè)食品市場(chǎng)趨勢(shì)二、判斷題（請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填寫在答題卡相應(yīng)位置。每題1分，共10分。）1.食品工程主要研究食品的物理、化學(xué)和生物學(xué)變化規(guī)律及其工程應(yīng)用。（）2.牛頓型流體的粘度隨剪切速率的變化而變化。（）3.對(duì)流傳熱系數(shù)總是大于熱傳導(dǎo)系數(shù)。（）4.擴(kuò)散是分子沿濃度梯度方向的運(yùn)動(dòng)，與宏觀流動(dòng)無關(guān)。（）5.離心泵具有自吸能力，即啟動(dòng)前無需灌泵。（）6.傳熱過程的強(qiáng)化可以通過增加傳熱面積、提高傳熱溫差或減小熱阻來實(shí)現(xiàn)。（）7.干燥過程中，物料的濕含量會(huì)不斷降低，而干物料的質(zhì)量基本保持不變。（）8.食品工廠的工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、衛(wèi)生的原則。（）9.過濾操作中，濾餅層通常是不可壓縮的。（）10.攪拌器的功率消耗主要取決于攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌器類型和液體密度。（）三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問題。每題5分，共30分。）1.簡(jiǎn)述流體靜壓強(qiáng)的特性及其在食品工程中的應(yīng)用。2.解釋傳熱的三種基本方式，并說明它們?cè)谑称芳庸ぶ械木唧w應(yīng)用實(shí)例。3.簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散速率的主要因素。4.與普通過濾相比，膜過濾有哪些特點(diǎn)？5.簡(jiǎn)述食品工廠進(jìn)行工藝布置時(shí)需要考慮的主要因素。6.簡(jiǎn)述巴氏殺菌和超高溫滅菌在殺菌原理、應(yīng)用和效果方面的主要區(qū)別。四、計(jì)算題（請(qǐng)列出計(jì)算步驟，并給出計(jì)算結(jié)果。每題10分，共40分。）1.某管路系統(tǒng)輸送密度為1200kg/m3的液體，流量為60m3/h，管路直徑為0.1m，流體在管內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)計(jì)算值為25000。假設(shè)流體為牛頓型液體，其粘度為0.8Pa·s。試計(jì)算：（1）管內(nèi)流體的流動(dòng)類型（層流或湍流）；（2）管中心處流體的速度。2.一套管式換熱器，內(nèi)管外徑為25mm，外徑為50mm，外管外徑為100mm。內(nèi)管通入溫度為150°C的熱油，外壁對(duì)流傳熱系數(shù)為500W/(m2·°C)；外管通入溫度為50°C的冷卻水，外壁對(duì)流傳熱系數(shù)為1000W/(m2·°C)。管壁導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·°C)。試估算該換熱器的總傳熱系數(shù)（以管外表面積為基準(zhǔn)）。3.將100kg濕基含水量為80%的濕物料，在恒定干燥條件下進(jìn)行干燥。干燥至濕基含水量為10%。假設(shè)物料絕干表面積為0.02m2/kg（絕干基），臨界濕含量為0.4kg水分/kg絕干物料，恒速干燥階段的對(duì)流傳熱系數(shù)為1.5kW/(m2·°C)，物料平均比熱容（濕基）為1.6kJ/(kg·°C)，干燥介質(zhì)溫度為150°C，濕度為0.02kg水分/kg干空氣。試估算恒速干燥階段所需的時(shí)間（假設(shè)物料厚度和形狀變化可忽略）。4.設(shè)計(jì)一個(gè)用于將2000kg/h的牛奶（密度1030kg/m3，粘度2.5mPa·s）從20°C加熱到55°C的列管式換熱器。牛奶在管程流動(dòng)，管內(nèi)流速為0.8m/s，管徑為Φ25mm×2.5mm。殼程使用90°C的熱水作為加熱介質(zhì)，對(duì)流傳熱系數(shù)為2000W/(m2·°C)。換熱器總傳熱系數(shù)（以管外表面積為基準(zhǔn)）估計(jì)為1500W/(m2·°C)。試估算所需換熱面積（假設(shè)換熱器效率為0.8）。---試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.B解析：層流流動(dòng)時(shí)，內(nèi)摩擦力主要與流體的粘度及流速梯度有關(guān)，粘度是內(nèi)摩擦力的直接體現(xiàn)。2.C解析：傳導(dǎo)是熱量依靠介質(zhì)分子本身的振動(dòng)和碰撞，由分子自由運(yùn)動(dòng)來傳遞能量的過程。3.B解析：濃度梯度是質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力，質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散正是沿著濃度梯度的方向進(jìn)行的。4.D解析：離心泵的揚(yáng)程由泵的設(shè)計(jì)（葉輪轉(zhuǎn)速和葉片型式）決定，它表征了泵能提供的總水頭。5.B解析：平板式換熱器流道寬、流速低，不易結(jié)垢，且傳熱效率高，適合處理粘度較高或易結(jié)垢的流體。6.C解析：擴(kuò)散是指物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的自發(fā)遷移，是濕物料內(nèi)部水分移動(dòng)的主要方式。7.B解析：樹脂干燥是利用固體樹脂吸附液體水分，屬于固體內(nèi)部水分遷移的傳導(dǎo)過程。8.A解析：清潔程度要求高的工序（如無菌灌裝）必須最后進(jìn)行，且應(yīng)與其他工序隔離，優(yōu)先布置在清潔區(qū)域。9.C解析：總平面布置的核心目標(biāo)是優(yōu)化物流和人流路線，減少交叉污染風(fēng)險(xiǎn)，并確保符合衛(wèi)生規(guī)范。10.C解析：過濾介質(zhì)的基本功能是提供孔隙，允許液體通過，同時(shí)阻止固體顆粒的通過。11.D解析：過濾速度與過濾面積成正比，與濾餅厚度成反比，與過濾壓差成正比，這三個(gè)因素共同決定過濾速率。12.C解析：攪拌器的主要目的是使不同組分相互混合，達(dá)到均勻狀態(tài)。13.C解析：螺帶式攪拌器能提供強(qiáng)烈的軸向流動(dòng)，適用于粘稠、粉狀或塊狀物料的混合。14.C解析：維生素對(duì)熱敏感，高溫會(huì)使其損失，是食品中的主要熱敏性成分之一。15.A解析：巴氏殺菌采用較低溫度（如62-65°C）加熱較短時(shí)間（如30分鐘），屬于低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌。16.B解析：離心分離機(jī)利用離心力場(chǎng)使密度不同的組分發(fā)生分離。17.D解析：氣力輸送機(jī)適用于粉狀、顆粒狀物料的遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化輸送。18.B解析：自動(dòng)化控制系統(tǒng)旨在實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程，確保產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，并提高生產(chǎn)效率。19.C解析：工程計(jì)算中，單位換算錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重偏差。20.C解析：食品工程原理為食品加工設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)、操作以及工藝流程的制定提供了理論基礎(chǔ)。二、判斷題1.正確解析：食品工程是應(yīng)用工程學(xué)原理解決食品加工、保藏、運(yùn)輸、包裝等過程中遇到的物理、化學(xué)和生物學(xué)問題的學(xué)科。2.錯(cuò)誤解析：牛頓型流體的粘度僅與溫度有關(guān)，與剪切速率無關(guān)；非牛頓型流體的粘度則隨剪切速率變化。3.正確解析：對(duì)流傳熱涉及流體流動(dòng)，通常伴隨強(qiáng)烈的混合，其傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于靜態(tài)流體的熱傳導(dǎo)系數(shù)。4.錯(cuò)誤解析：擴(kuò)散雖然主要是分子運(yùn)動(dòng)，但宏觀流動(dòng)（如對(duì)流）也會(huì)顯著影響擴(kuò)散速率和方向。5.正確解析：離心泵依靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液體甩出，啟動(dòng)前無需像離心泵那樣充滿液體。6.正確解析：強(qiáng)化傳熱就是提高傳熱速率，可通過增大傳熱面積、增大傳熱溫差、減小管壁熱阻和管內(nèi)流體熱阻來實(shí)現(xiàn)。7.正確解析：干燥過程中，濕含量是指濕物料中水分的質(zhì)量占濕物料總質(zhì)量的百分比，干物料質(zhì)量基本不變，因此濕含量隨水分蒸發(fā)而降低。8.正確解析：食品工廠設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、操作適用性以及嚴(yán)格遵守衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。9.錯(cuò)誤解析：濾餅層的可壓縮性取決于濾餅的組成和結(jié)構(gòu)，有些濾餅（如由纖維組成的）是可壓縮的。10.正確解析：攪拌器功率消耗主要與轉(zhuǎn)速的平方成正比，與液體密度和粘度有關(guān)，以及攪拌器形式和直徑。三、簡(jiǎn)答題1.答：流體靜壓強(qiáng)的特性是其大小僅與流體自身性質(zhì)和深度有關(guān)，方向始終垂直于作用面并指向內(nèi)。在食品工程中，用于測(cè)量液體壓力（如儲(chǔ)罐液位壓力）、計(jì)算液壓設(shè)備（如泵的揚(yáng)程）以及分析食品在重力場(chǎng)中的受力情況。2.答：傳熱方式有三種：傳導(dǎo)是熱量通過介質(zhì)分子振動(dòng)和碰撞進(jìn)行傳遞；對(duì)流是熱量依靠流體宏觀流動(dòng)進(jìn)行傳遞；輻射是熱量以電磁波形式向空間傳遞。在食品加工中，傳導(dǎo)用于加熱管道內(nèi)的物料（如蒸汽加熱管道）、物料內(nèi)部的熱量傳遞；對(duì)流用于油炸、微波加熱、對(duì)流干燥等；輻射用于紅外干燥、烤箱加熱等。3.答：影響擴(kuò)散速率的主要因素有：濃度梯度（梯度越大，擴(kuò)散越快）、溫度（溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散越快）、擴(kuò)散距離（距離越長(zhǎng)，擴(kuò)散越慢）、介質(zhì)粘度（粘度越大，阻礙分子運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散越慢）以及物質(zhì)本身的性質(zhì)（如分子大小、極性）。4.答：膜過濾的特點(diǎn)有：過濾精度高，可截留小到離子、分子甚至病毒；分離過程通常在常溫下進(jìn)行，可避免高溫對(duì)熱敏性物料的影響；操作壓力相對(duì)較低；可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的濃縮、脫鹽、分離等多種功能；設(shè)備占地小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。5.答：食品工廠工藝布置時(shí)需考慮：工藝流程順序；設(shè)備尺寸、重量和形式；物料運(yùn)輸路線的合理性（縮短距離，減少交叉污染）；人員流動(dòng)路線；安全與衛(wèi)生要求（清潔區(qū)、半清潔區(qū)、非清潔區(qū)劃分）；公用工程（水、電、汽）管線布置；以及未來的發(fā)展空間。6.答：巴氏殺菌采用較低溫度（如62-65°C）加熱較長(zhǎng)時(shí)間（如30分鐘），主要目的是殺滅致病菌和降低微生物總數(shù)，保留部分風(fēng)味，適用于熱敏性食品。超高溫滅菌采用極高溫度（如135-140°C）極短時(shí)間（如幾秒鐘），能殺滅所有微生物（包括熱穩(wěn)定性芽孢），適用于包裝食品的商業(yè)無菌保存。主要區(qū)別在于殺菌溫度、時(shí)間、效果（巴氏殺菌為商業(yè)無菌，超高溫滅菌為絕對(duì)無菌）和適用產(chǎn)品范圍。四、計(jì)算題1.解：（1）判斷流動(dòng)類型：計(jì)算雷諾數(shù)Re=D*u*ρ/μ=0.1m*(60m3/h*1h/3600s)/(1200kg/m3)/0.8Pa·s=0.1*(60/3600)/(1200*0.8)=0.1*0.01667/960≈0.00001736/960≈1.8125*10??m2/s。由于μ=0.8Pa·s，粘度遠(yuǎn)大于水的粘度，且Re極小，判斷為層流。（2）計(jì)算管中心速度：層流時(shí)，管中心速度u_max=2*(Q/(π*D2))=2*(60m3/h*1h/3600s)/(π*(0.1m)2)=2*(60/3600)/(π*0.01)=2*0.01667/(0.031416)≈0.03334/0.031416≈1.064m/s。答：（1）流動(dòng)類型為層流；（2）管中心速度約為1.064m/s。2.解：總傳熱系數(shù)K=1/(1/α?*η?+δ*λ/(d?*λ)+1/α?*η?)。其中：α?=500W/(m2·°C),η?=1(假設(shè)內(nèi)管外壁對(duì)流傳熱系數(shù)已考慮管壁熱阻),d?=0.05m,λ=45W/(m·°C),α?=1000W/(m2·°C),η?=1(假設(shè)外管內(nèi)壁對(duì)流傳熱系數(shù)已考慮管壁熱阻)。K=1/(1/(500*1)+0.05*45/(0.05*45)+1/(1000*1))=1/(1/500+1+1/1000)=1/(0.002+1+0.001)=1/1.003≈0.997W/(m2·°C)。答：總傳熱系數(shù)約為0.997W/(m2·°C)。3.解：干燥過程分為恒速和降速階段。首先判斷干燥階段。絕干物料質(zhì)量m_d=100kg/(1+80/100)=100/1.8≈55.56kg。臨界濕含量m_crit=55.56kg*0.4=22.22kg。實(shí)際濕含量m_water=100kg*80/100=80kg。剩余水分m_rem=m_water-m_crit=80kg-22.22kg=57.78kg。恒速干燥階段時(shí)間t_d=m_rem*A/(α*ΔT_avg)。A=0.02m2/kg_d*m_d=0.02*55.56≈1.111m2。ΔT_avg=(150-20)°C=130°C。t_d=57.78kg*1.111m2/(1500W/(m2·°C)*130°C)=64.05/195000≈0.000329s。此時(shí)間極短，表明物料很快進(jìn)入降速階段。實(shí)際干燥時(shí)間主要由降速階段決定，恒速階段時(shí)間可忽略不計(jì)或非常短，按題目要求估算恒速階段時(shí)間有偏差，但過程如上。修正思路：應(yīng)先計(jì)算總干燥時(shí)間，再判斷。但題目要求估算恒速階段，按恒速公式計(jì)算結(jié)果極小，說明恒速階段很短。若題目意圖是考察恒速公式應(yīng)用，則按上述計(jì)算。若實(shí)際操作中恒速階段很短，則總時(shí)間主要由降速階段決定。按題目要求，估算恒速階段時(shí)間：t_d≈64.05/195000≈0.00033s(此結(jié)果說明恒速階段很短)。答：恒速干燥階段所需時(shí)間約為0.00033秒（此結(jié)果理論計(jì)算值極小，實(shí)際操作中恒速階段時(shí)間通常很短，總干燥時(shí)間主要由降速階段決定）。4.解：首先計(jì)算牛奶流速u_milk=Q_milk/(ρ*A_milk)=(2000kg/h*1h/3600s)/(1030kg/m3*π*(0.0125m)2)=(2000/3600)/(1030*π*0.00015625)=0.5556/(1030*0.00049087)≈0.5556/0.5055≈1.099m/s。牛奶對(duì)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)α