Computational Fluid Dynamics in Food Processing pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:Sun, Da-Wen 编

出品人:

页数:760

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 282.44

装帧:HRD

isbn号码:9780849392863

丛书系列:

图书标签:

计算流体动力学
食品加工
CFD
传热传质
流体流动
模拟仿真
食品工程
数值分析
过程工程
食品科学

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具体描述

The implementation of early-stage simulation tools, specifically computational fluid dynamics (CFD), is an international and interdisciplinary trend that allows engineers to computer-test concepts all the way through the development of a process or system. With the enhancement of computing power and efficiency, and the availability of affordable CFD packages, the applications of CFD have extended into the food industry for modeling industrial processes, performing comprehensive analyses, and optimizing the efficiency and cost effectiveness of the new processes and systems. Beginning a new series dedicated to contemporary, up-to-date food engineering practices, "Computational Fluid Dynamics in Food Processing" is the first book of its kind to illustrate the use of CFD for solving heat and mass transfer problems in the food industry. Using a computational grid, CFD solves governing equations that describe fluid flow across each grid cell by means of an iterative procedure in order to predict and visualize the profiles of velocity, temperature, pressure, and other parameters. Starting with an overview of CFD technology and applications, the book illustrates the use of CFD for gaining a qualitative and quantitative assessment of the performance of processes involving heat and mass transfer, such as mixing, drying, cooking, sterilization, chilling, and cold storage. Specific chapters cover airflow in refrigerated trucks, retail display cabinets, microwaves, and doorways; velocity in meat dryers and spray drying; thermal sterilization; plate heat exchangers; membrane separation systems; jet impingement ovens; food extrusion and high-pressure processing; prediction of hygiene; design of biosensors; and the fermentation of tea and ripening of cheese. Drawing from an esteemed panel of international professionals and academics, "Computational Fluid Dynamics in Food Processing" provides engineers and technologists in research, development, and operations with critical, comprehensive, and readily accessible information on the art and science of CFD technology.

好的，这是一份基于您的要求（即“不包含”《Computational Fluid Dynamics in Food Processing》这本书内容的、详细的图书简介），并且字数在1500字左右的模拟图书简介。 --- 《高级食品工程原理与过程优化》图书简介本书导言：驾驭现代食品生产的复杂性在当今竞争激烈且对食品安全、效率和质量要求日益严苛的全球市场中，食品加工业正面临前所未有的技术挑战。传统的经验驱动型生产模式已无法满足现代供应链的精准需求。本书《高级食品工程原理与过程优化》旨在为食品科学家、食品工程师、质量控制专家以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且高度实用的框架，用以理解、分析和改进食品生产过程中的核心物理、化学和生物学现象。本书并非聚焦于某一种特定的计算模拟方法，而是着眼于食品工程学的宏观与微观基础，通过严谨的理论推导和实际案例分析，构建一个整合性的知识体系。我们深入探讨了流体输运、热量传递、质量传递以及反应动力学在食品体系中的多尺度耦合行为，强调如何将这些基础原理转化为可操作的工业优化策略。 --- 第一部分：食品体系的物质与能量输运基础本部分为全书的理论基石，侧重于食品物料的本构行为和能量的有效管理。第一章：食品流变学与非牛顿行为的工业表征食品流体，如酱料、乳液、凝胶和面团，极少表现出理想的牛顿特性。本章详细分析了剪切变稀、剪切增稠、触变性及屈服应力等非牛顿流变行为的数学描述（如Power Law, Herschel-Bulkley 模型）。重点讨论了如何利用流变参数来预测泵送能耗、搅拌效率以及在管线和换热设备中的流动阻力。此外，本章还涵盖了食品粘弹性（如淀粉糊化体和肉制品）的动态力学分析，为理解食品成型和质构发展提供理论工具。第二章：食品热力学与相变工程精确的热量控制是食品加工的核心。本章系统阐述了热力学第二定律在食品保藏和杀菌过程中的应用。我们重点研究了复杂食品基质（如含糖、含盐或含脂肪的体系）的热物理性质测定方法，包括比热容、热导率和热扩散系数的实验与关联性预测。深入探讨了冷冻、解冻和干燥过程中的非等温相变传热问题，特别是分析了冰晶形成动力学对最终产品质量（如口感和水分保持能力）的影响。第三章：多组分质量传递与传递现象食品加工往往伴随着复杂的多组分传递过程，例如浸渍、提取、蒸发和膜分离。本章详细剖析了扩散、对流和界面传质的机制。针对食品工业中常见的溶质迁移问题，如糖分从糖衣向内层迁移或挥发性风味物质的损失，本章提供了Fick定律和Stefan-Maxwell方程的食品工程应用实例。此外，本章还探讨了利用膜技术（如超滤和纳滤）进行组分分离和浓缩过程中的传质阻力分析。 --- 第二部分：核心加工单元的原理与性能分析本部分将理论基础应用于实际的食品加工单元操作，侧重于设备的设计参数和操作条件的优化。第四章：高效热交换器的设计与优化热交换是杀菌、巴氏灭菌和冷却环节的关键。本章避开通用流体分析的侧重，专注于食品特有挑战，如结垢（Fouling）的机理研究。详细分析了板式换热器、管式换热器和刮擦式换热器在处理高粘度、含颗粒或易结垢食品时的性能衰减。讨论了如何通过优化流体速度分布和表面材料选择，最小化热表面沉积速率，从而延长设备运行周期并保持热效率。第五章：混合、分散与乳化稳定性的工程控制混合操作是确保产品均质性的前提。本章深入研究了湍流和层流混合在不同几何容器中的应用。重点分析了高速搅拌器和静态混合器在剪切敏感性物料（如蛋白质溶液或乳液）中的作用。对于乳液和悬浮液，本章探讨了乳化剂的分子作用机制，以及如何通过控制剪切历史和能量输入速率来稳定液滴尺寸分布，从而控制产品的储存稳定性和感官特性。第六章：食品干燥过程的能效分析与产品质量控制干燥是降低水分活度、延长货架期的主要手段，但也是高能耗环节。本章全面评估了对流干燥、真空干燥和冷冻干燥的适用性。重点分析了耦合传质和传热的复杂性，特别是如何控制干燥速率以避免“外壳硬化”现象对内部水分脱除的限制。针对热敏性产品，本章提供了冷冻干燥工艺参数（如冷凝温度和升华压力）的优化策略，以最大限度地保留活性成分和结构完整性。 --- 第三部分：过程整合、质量保障与过程控制本部分将视角提升到整个生产线层面，讨论如何实现高效率和高质量的集成控制。第七章：食品反应动力学与货架期预测食品化学反应（如美拉德反应、脂质氧化和酶促褐变）直接决定了产品的风味、色泽和营养价值。本章系统梳理了这些反应的表征模型，从零级到复杂级联反应。核心内容聚焦于温度对反应速率的影响（如Arrhenius方程的应用），并引入了水分活度对反应速率的调节作用。基于这些动力学模型，本章提供了科学预测产品真实货架期的工程方法论。第八章：过程强化与可持续性工程面对资源约束和环境压力，过程强化（Process Intensification, PI）成为必然趋势。本章探讨了食品加工领域中新兴的PI技术，如高压加工（HPP）、脉冲电场（PEF）以及微反应器技术在酶促或化学反应加速中的应用潜力。此外，本章还深入分析了水资源回收与废弃物减量化的工程措施，提出了一套基于质量守恒和能量集成的可持续性评估指标体系。第九章：过程监测、控制与自动化集成现代食品工厂依赖于实时反馈和智能调控。本章详细介绍了过程分析技术（PAT）在食品质量在线监测中的应用，包括光谱技术（如近红外/拉曼）用于实时成分分析。接着，本章讨论了先进的过程控制策略，如基于模型的预测控制（MPC）在复杂多变量耦合系统（如发酵或连续杀菌线）中的应用，确保产品质量在宽泛的原料和环境扰动下保持稳定。 --- 结语《高级食品工程原理与过程优化》是为那些期望超越传统方法、掌握现代食品工程核心技能的专业人士而设计。本书强调理论的严谨性、分析的全面性，并致力于提供一套可直接应用于工业实践的优化工具箱。通过系统学习，读者将能够更有效地设计新工艺、诊断现有瓶颈，并推动食品生产向更安全、更高效、更可持续的方向发展。