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第1章　食品工厂设计的经济和技术背景1

1.1　食品科学、技术和工程1

1.1.1　发展历史1

1.1.2　食品工程中的设计工程5

1.2　社会经济和技术背景6

1.2.1　农产品加工体系与食品链6

1.2.2　食品加工系统、辅助系统与食品工厂9

参考文献17

第2章　食品加工系统与食品工厂设计的数学模型19

2.1　传递现象和平衡特性19

2.1.1　传递现象19

2.1.2　宏观平衡和物理性质22

2.1.2.1　质量平衡22

2.1.2.2　能量平衡23

2.1.2.3　动量平衡25

2.1.2.4　物理性质29

2.1.3　微观平衡和传递现象29

2.1.3.1　微观质量平衡：菲克定律30

2.1.3.2　动量平衡：牛顿定律33

2.1.3.3　能量平衡：傅里叶定律37

2.2　传递特性：黏度、传导性和扩散性41

2.2.1　黏度41

2.2.2　热传导性43

2.2.3　扩散性43

2.3　流体中的热传递45

2.3.1　对流热传导系数45

2.3.2　牛顿流体中的热传导系数45

2.3.3　非牛顿流体中的热传导系数47

2.4　单元操作的数学模型：热风干燥49

2.4.1　通用模型方程54

2.4.2　通用模型扩展方程54

2.4.3　试验结果56

2.4.4　术语59

2.5　制冷与热贮藏系统的数学模型60

2.5.1　制冷系统各组分模型61

2.5.1.1　压缩机62

2.5.1.2　冷凝器65

2.5.1.3　蒸发器67

2.5.1.4　膨胀阀70

2.5.2　制冷系统的建模趋势72

2.5.3　案例研究73

2.5.3.1　模型公式化73

2.5.3.2　热传导系数分析75

2.5.3.3　试验确认76

2.6　食品工厂模拟80

2.6.1 啤酒厂80

2.6.1.1　专门知识系统的发展81

2.6.1.2　模拟结果83

2.6.2　酿酒厂83

2.6.2.1　酿酒厂的制冷需求84

2.6.2.2　发酵工艺的热反应85

2.6.2.3　热贮藏系统的使用86

2.6.2.4　发酵高级控制系统的使用86

2.6.3　冷冻蔬菜工厂88

参考文献90

第3章　食品工厂设计方案101

3.1 引言101

3.2　产品与原材料的初步研究101

3.3　方案审查和食品生产技术与工程的实验室研究102

3.4　工厂中试研究103

3.5　食品加工系统和食品工厂的初步与最终设计103

3.5.1　食品工厂的初步设计103

3.5.2　食品工厂的最终设计107

3.5.2.1　食品加工系统的最终设计107

3.5.2.2　辅助系统的最终设计109

3.5.2.3　建筑物和服务设施的最终设计111

3.6　信息处理流程图113

3.6.1 由基本板块组成的总体流程图113

3.6.2　流程图116

3.6.3　加工中的质量平衡124

3.6.4　食品加工系统中的能量平衡125

3.6.4.1　食品工厂的能量估算126

3.6.4.2　测量能量流动率127

参考文献129

第4章　加工系统选择：过程的组合146

4.1　引言146

4.2　组合方法147

4.2.1　演化法147

4.2.1.1　基本单元法147

4.2.1.2　演化设计法148

4.2.2　基于问题解决的方法150

4.2.3　启发式设计法152

4.2.4　运算或数学规划法152

术语154

参考文献155

第5章　食品加工系统的方案分析157

5.1 引言157

5.2　选择设计变量158

5.2.1　子系统过程158

5.2.1.1 自由度和信息流图158

5.2.1.2　信息流的反转160

5.2.1.3　选择设计变量的算法162

5.2.2　加工系统164

5.2.2.1　通过子系统的信息流164

5.2.2.2　信息流的反转168

5.2.2.3　选择设计变量的算法169

5.3　模拟法选择分析172

5.4　设计经济学标准173

5.4.1　静态标准173

5.4.2　动态标准174

5.4.2.1　净现值175

5.4.2.2　净现值／初始投资率175

5.4.2.3 回报周期176

5.4.2.4　内部租金分摊176

5.5　成本估计176

5.5.1　前期投入或投资估计176

5.5.1.1　食品加工设备成本估计176

5.5.1.2　辅助系统成本估计180

5.5.2　操作成本估计181

参考文献189

第6章　试验用中试工厂的设计192

6.1　引言192

6.2 中试工厂的规模和结构193

6.2.1　基本原理193

6.2.2　最小与最大规模193

6.3　类型与应用194

6.4 中试工厂设计196

6.5　试验策略197

6.6　基本投资与操作费用199

参考文献200

第7章　食品设备的制造材料201

7.1　制造材料的特征201

7.2　材料的类型及其应用202

7.2.1 不锈钢202

7.2.1.1　表面处理204

7.2.1.2　腐蚀206

7.2.2 铝207

7.2.3　镍和蒙乃尔合金208

7.2.4　塑料材料208

参考文献210

第8章　加工系统和辅助系统的卫生设计211

8.1　食品设备卫生设计的基本原则211

8.2　与食品接触的辅助系统的卫生设计213

8.2.1　罐213

8.2.2　泵213

8.2.3 阀门218

8.2.4　管道220

8.3　加工设备与辅助设备的外部设计223

8.4　清洁系统设计224

8.4.1　单用途定位清洗系统或单罐定位清洗系统225

8.4.2　多用途定位清洗系统或多罐定位清洗系统227

8.4.3 紧凑式定位清洗系统和泡沫清除系统230

8.4.4　定位清洗系统设计细节231

8.4.4.1　喷雾分布装置232

8.4.4.2　泵、热交换器和阀233

参考文献234

第9章　食品工厂设计需要考虑的因素235

9.1　食品工厂的设计235

9.1.1　法律方面235

9.1.2　功能方面236

9.1.3　工厂布局239

9.2　食品工厂的选址241

9.2.1　地理条件及位置241

9.2.2　现场的区域布局241

9.3　食品工厂的卫生要求242

9.3.1　抗性结构242

9.3.2　墙壁与内部装饰242

9.3.3　地面245

参考文献249

索引250