国外优秀食品科学与工程专业教材 食品工程导论 第5版PDF电子书下载

1引言 1

1.1量纲 1

1.2工程单位 1

1.2.1基本单位 2

1.2.2导出单位 3

1.2.3辅助单位 5

1.3系统 7

1.4系统状态 9

1.4.1广延性参数 10

1.4.2强度性参数 10

1.5密度 10

1.6浓度 11

1.7水分含量 13

1.8温度 16

1.9压强 17

1.10焓 19

1.11状态方程和理想气体定律 20

1.12水的相图 21

1.13质量守恒 22

1.13.1开口系统的质量守恒 23

1.13.2闭口系统的质量守恒 24

1.14物料衡算 24

1.15热力学 31

1.16热力学定律 32

1.16.1热力学第一定律 32

1.16.2热力学第二定律 33

1.17能量 33

1.18能量平衡 34

1.19闭口系统的能量平衡 34

1.19.1热量 34

1.19.2功 35

1.20开口系统的能量平衡 41

1.20.1稳定流动系统的能量平衡 41

1.21总能量平衡 42

1.22功率 44

1.23面积 44

习题 45

符号 46

参考文献 47

2食品加工过程中的流体流动 49

2.1液体输送系统 49

2.1.1加工厂的管道 50

2.1.2泵的类型 52

2.2液体性质 54

2.2.1表示材料对应力响应的术语 54

2.2.2密度 55

2.2.3黏度 55

2.3牛顿液体的处理系统 61

2.3.1连续方程 61

2.3.2雷诺数 64

2.3.3过渡区和发展完全的流动 67

2.3.4发展完全的流动条件下液体流动的速度分布 68

2.3.5摩擦阻力 72

2.4管内流动元的力平衡——伯努利方程的导出 75

2.5流体稳定态流动的能量方程 80

2.5.1压强能 82

2.5.2动能 82

2.5.3位能 82

2.5.4摩擦能损失 83

2.5.5泵的功率需要 85

2.6泵的选择和性能评价 89

2.6.1离心泵 89

2.6.2压头 90

2.6.3泵的操作性能 91

2.6.4泵的性能曲线 93

2.6.5 汽蚀余量 94

2.6.6液体输送系统的泵选择 97

2.6.7相似定律 101

2.7流量测量 103

2.7.1毕托管 105

2.7.2孔板流量计 107

2.7.3文丘里管 109

2.7.4可变面积流量计 110

2.7.5其他测量方法 111

2.8黏度测量 111

2.8.1毛细管黏度计 111

2.8.2旋转黏度计 113

2.8.3温度对黏度的影响 115

2.9非牛顿流体的流动特性 117

2.9.1非牛顿流体的性质 117

2.9.2指数律流体的速度分布 122

2.9.3指数律流体的体积流量 123

2.9.4指数律流体的平均流速 123

2.9.5指数律流体的摩擦系数和广义雷诺数 123

2.9.6非牛顿流体的泵输送计算 126

2.10固体食品的输送 128

2.10.1粒料和粉末的性质 128

2.10.2粒状食品的流动 133

2.11食品加工中的过程控制 135

2.11.1过程变量和性能指标 136

2.11.2控制过程的输入和输出信号 137

2.11.3控制系统设计 138

2.12传感器 144

2.12.1温度传感器 144

2.12.2 贮罐液位测量 145

2.12.3压力传感器 146

2.12.4流量传感器 146

2.12.5数据采集的重要术语 147

2.13传感器的动态响应特性 147

习题 150

符号 153

参考文献 155

3资源的可持续性 159

3.1蒸汽的产生 159

3.1.1蒸汽发生系统 159

3.1.2相变的热力学 161

3.1.3蒸汽表 164

3.1.4蒸汽利用 169

3.2燃料利用 172

3.2.1系统 173

3.2.2质量和能量平衡分析 174

3.2.3燃烧器效率 174

3.3电能利用 176

3.3.1电学术语和单位 176

3.3.2欧姆定律 178

3.3.3电路 179

3.3.4电动机 181

3.3.5电控制 182

3.3.6电照明 182

3.4能源、水和环境 183

3.4.1生命周期评价 184

3.4.2食品系统应用 187

3.4.3可持续发展指标 191

习题 193

符号 195

参考文献 196

4食品加工过程的传热 199

4.1食品的加热和冷却系统 199

4.1.1板式热交换器 200

4.1.2管式热交换器 203

4.1.3刮板式热交换器 204

4.1.4蒸汽注入式热交换器 205

4.1.5小结 205

4.2食品的热性质 207

4.2.1比热容 207

4.2.2热导率 209

4.2.3热扩散系数 211

4.3传热模型 212

4.3.1传导传热 213

4.3.2对流传热 215

4.3.3辐射传热 217

4.4稳定态传热 218

4.4.1长方形厚板中的热传导 219

4.4.2经过管壁的热传导 222

4.4.3多层系统中的热传导 224

4.4.4对流传热系数的估计 230

4.4.5总传热系数的估计 243

4.4.6传热面的结垢 246

4.4.7管式热交换器的设计 251

4.4.8热交换器设计的效能-NTU法 257

4.4.9板式热交换器的设计 261

4.4.10辐射传热中表面性质的重要性 265

4.4.11两物体间的辐射传热 267

4.5非稳定态传热 269

4.5.1外部热阻与内部热阻对传热的重要性 271

4.5.2可忽略内部热阻的传热（NBi ＜0.1）——集总系统的分析 272

4.5.3有限内部和表面热阻传热（0.1 ≤NBi≤40） 276

4.5.4忽略外部热阻的传热（NBi ＞40） 278

4.5.5有限物体的传热 278

4.5.6利用温度-时间曲线进行传热问题的求解 279

4.5.7利用fh和jc因子预测过渡态传热的温度 285

4.6食品的电导率 291

4.7欧姆加热 293

4.8微波加热 295

4.8.1微波加热的机制 295

4.8.2介电性质 296

4.8.3微波能热能的转换 296

4.8.4微波的穿透深度 297

4.8.5微波炉 298

4.8.6食品的微波加热 299

习题 300

符号 309

参考文献 312

5保藏加工 315

5.1加工系统 315

5.1.1巴氏杀菌和热烫系统 315

5.1.2商业无菌系统 317

5.1.3超高压系统 320

5.1.4脉冲电场系统 320

5.1.5其他保藏系统 321

5.2微生物残存曲线 321

5.3外部因素影响 325

5.4热致死时间F 328

5.5腐败概率 328

5.6杀菌过程计算的一般方法 329

5.6.1巴氏杀菌的应用 331

5.6.2商业灭菌 333

5.6.3无菌处理与包装 335

5.6.4联合处理 341

5.7数学方法 343

5.7.1蒸煮袋加工 345

习题 347

符号 350

参考文献 351

6制冷 353

6.1制冷剂的选择 354

6.2制冷系统的设备 356

6.2.1蒸发器 357

6.2.2压缩机 357

6.2.3冷凝器 359

6.2.4膨胀阀 361

6.3压-焓图 363

6.3.1压-焓表 365

6.3.2利用计算机辅助手段确定制冷剂的热力学性质 367

6.4蒸汽压缩制冷分析中有用的数学表达式 369

6.4.1冷负荷 369

6.4.2压缩机 370

6.4.3冷凝器 370

6.4.4蒸发器 370

6.4.5制冷系数 370

6.4.6制冷剂流量 371

6.5多级制冷系统 379

6.5.1闪蒸气体去除系统 379

习题 382

符号 383

参考文献 384

7食品冷冻 385

7.1冷冻系统 385

7.1.1间接接触系统 386

7.1.2直接接触系统 389

7.2冷冻食品性质 391

7.2.1密度 392

7.2.2热导率 392

7.2.3焓 393

7.2.4表观比热容 393

7.2.5表观热扩散系数 394

7.3冷冻时间 394

7.3.1普朗克方程 395

7.3.2其他冷冻时间预测方法 398

7.3.3冷冻时间的pharm预测法 398

7.3.4有限大小物体的冷冻时间预测 401

7.3.5冷冻时间的实验测量 404

7.3.6影响冷冻时间的因素 405

7.3.7冷冻速率 405

7.3.8解冻时间 405

7.4冷冻食品的贮藏 407

7.4.1冻藏过程中食品的品质变化 407

习题 411

符号 413

参考文献 414

8蒸发 417

8.1沸点升高 418

8.2蒸发器的类型 420

8.2.1间歇锅式蒸发器 420

8.2.2自然循环蒸发器 420

8.2.3升膜式蒸发器 421

8.2.4降膜式蒸发器 421

8.2.5升降膜式蒸发器 422

8.2.6强制循环蒸发器 422

8.2.7搅拌薄膜式蒸发器 424

8.3单效蒸发器的设计 425

8.4多效蒸发器的设计 429

8.5蒸汽再压缩系统 434

8.5.1热再压缩 434

8.5.2机械式蒸汽再压缩 434

习题 435

符号 437

参考文献 437

9湿空气性质 439

9.1干空气的性质 439

9.1.1空气的组成 439

9.1.2干空气的比体积 440

9.1.3干空气的比热容 440

9.1.4干空气的焓 440

9.1.5干球温度 440

9.2水蒸气的性质 440

9.2.1水蒸气的比体积 441

9.2.2水蒸气的比热容 441

9.2.3水蒸气的焓 441

9.3湿空气的性质 441

9.3.1吉布斯-道尔顿定律 441

9.3.2露点温度 442

9.3.3湿度（或湿含量） 442

9.3.4相对湿度 443

9.3.5空气-水蒸气混合物的湿比热容 443

9.3.6湿空气的比体积 443

9.3.7空气的绝热饱和 444

9.3.8湿球温度 445

9.4空气性质图 448

9.4.1空气性质图的结构 448

9.4.2利用空气性质图对复杂空气调节过程进行评估 449

习题 454

符号 455

参考文献 456

10传质 459

10.1扩散过程 460

10.1.1气体（和液体）通过固体的稳定态扩散 462

10.1.2对流性传质 463

10.1.3经过平板的层流 465

10.1.4经过平板的湍流 468

10.1.5管中的层流 469

10.1.6管中的湍流 469

10.1.7经过球体流动的传质 469

10.2非稳定态传质 470

10.2.1过渡态扩散 470

10.2.2气体的扩散 473

习题 476

符号 476

参考文献 478

11膜分离 479

11.1电渗析系统 481

11.2反渗透膜系统 483

11.3膜的性能 489

11.4超滤膜系统 490

11.5浓度极化 491

11.6反渗透和超滤系统的类型 496

11.6.1板框式 497

11.6.2管式 497

11.6.3螺旋式 498

11.6.4中空纤维 499

习题 500

符号 500

参考文献 502

12干燥 503

12.1基本干燥过程 503

12.1.1水分活度 503

12.1.2水分扩散 506

12.1.3干燥速率曲线 506

12.1.4传热和传质 506

12.2干燥系统 507

12.2.1盘式或箱式干燥器 507

12.2.2隧道式干燥器 508

12.2.3膨化干燥 509

12.2.4流化床干燥 510

12.2.5喷雾干燥 510

12.2.6冷冻干燥 511

12.3干燥系统设计 511

12.3.1质量和能量平衡 511

12.3.2干燥时间预测 515

习题 522

符号 525

参考文献 526

13辅助过程 529

13.1过滤 529

13.1.1操作方程 529

13.1.2过滤机制 533

13.1.3过滤系统设计 533

13.2沉淀 536

13.2.1低浓度悬浮液的沉降速度 536

13.2.2高浓度悬浮液的沉降速度 538

13.3离心 540

13.3.1基本方程 540

13.3.2分离速率 540

13.3.3液-液分离 541

13.3.4粒子-气体分离 542

13.4混合 543

13.4.1搅拌设备 544

13.4.2搅拌器的功率 547

习题 549

符号 550

参考文献 551

14食品的挤压过程 553

14.1背景介绍 553

14.2挤压基本原理 554

14.3挤压系统 559

14.3.1冷挤压 559

14.3.2挤压蒸煮 560

14.3.3单螺杆挤压机 561

14.3.4双螺杆挤压机 562

14.4挤压系统设计 563

14.5较复杂系统的设计 567

习题 567

符号 568

参考文献 568

15包装概念 571

15.1简介 571

15.2食品保护 571

15.3容纳产品 572

15.4传递产品信息 573

15.5产品方便性 573

15.6包装材料的传质 573

15.6.1包装材料对“固定”气体的渗透性 575

15.7食品包装的创新 578

15.7.1被动式包装 578

15.7.2活性包装 578

15.7.3智能包装 579

15.8食品包装和产品保质期 580

15.8.1保质期评估的科学基础 580

15.9总结 584

习题 585

符号 585

参考文献 586

附录 589

A.1 SI单位及换算因子 589

A.1.1 SI单位的使用规则 589

表A.1.1 SI前缀 589

表A.1.2常用换算因子 591

表A.1.3压强的换算因子 592

A.2食品的物理性质 593

表A.2.1食品的比热容 593

表A.2.2某些食品的热导率 594

表A.2.3某些食品的热扩散系数 596

表A.2.4液体食品的黏度 598

表A.2.5不同温度下冰的性质 599

表A.2.6不同贮存温度下新鲜水果与蔬菜的近似产热量 599

表A.2.7冷冻食品的焓 601

表A.2.8某些食品的组分值 602

表A.2.9估计食品性质的系数 603

A.3非食品材料的物理性质 604

表A.3.1金属材料的物理性质 604

表A.3.2非金属材料的物理性质 606

表A.3.3各种表面的发射率 607

A.4水和空气的物理性质 610

表A.4.1饱和压力下水的物理性质 610

表A.4.2饱和蒸汽性质 611

表A.4.3过热蒸汽性质（蒸汽表） 613

表A.4.4干空气在大气压下的物理性质 614

A.5湿空气图 615

图A.5.1高温范围的湿空气图 615

图A.5.2低温下的湿空气性质图 616

A.6压-焓数据 617

图A.6.1制冷剂R-12的压-焓图 617

表A.6.1 R-12的饱和液体和蒸汽的性质 618

图A.6.2过热R-12蒸气的压-焓图 621

表A.6.2 R-717（氨）饱和液和蒸气的性质 621

图A.6.3过热R -717（氨）蒸气的压-焓图 624

表A.6.3 R-134a饱和液体和蒸气的性质 624

图A.6.4 R-134a的压-焓图 628

图A.6.5 R-134a的压-焓（放大）图 629

A.7食品加工过程设备图例（符合英国和美国标准） 629

A.8其他 634

表A.8.1物体的数值与面积/体积 634

图A.8.1（刻度放大了的）球体几何中心的温度 635

图A.8.2（刻度放大了的）无限圆柱体几何中心的温度 635

图A.8.3（刻度放大了的）无限大平板中间面的温度 636

A.9因次分析 636

A.9.1宾汉姆π定理 636

表A.9.1选择的实验变量因次 637

参考文献 639