Εισαγωγή στη μηχανική τροφίμων

Εισαγωγή στη μηχανική τροφίμων

Η νέα αυτή αναθεωρημένη και ενημερωμένη έκδοση της Εισαγωγής στη μηχανική τροφίμων καλύπτει ποικιλία θεμάτων από τις αρχές της μηχανικής, βάσει της θεμελιώδους φυσικής, έως τις διάφορες εφαρμογές στην επεξεργασία τροφίμων, και συνεχίζει να αποτελεί πολύτιμο διδακτικό και επαγγελματικό εργαλείο αναφοράς. Εντός των τεσσάρων πρώτων κεφαλαίων, εισάγονται οι έννοιες της μάζας και του ισοζυγίου ενέργειας, της θερμοδυναμικής, της ροής ρευστών και της μεταφοράς της θερμότητας. Σημαντική προσθήκη στην εν λόγω ενότητα είναι η εισαγωγή στις έννοιες της βιωσιμότητας στο Κεφάλαιο 3 «Βιωσιμότητα πόρων», που εισάγει τους φοιτητές στην πιο πρόσφατη ορολογία που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της αποδοτικότητας των διεργασιών και των χειρισμών. Τα επόμενα τέσσερα κεφάλαια περιλαμβάνουν εφαρμογές της θερμοδυναμικής και της μεταφοράς της θερμότητας στις διαδικασίες συντήρησης, ψύξης, κατάψυξης και εξάτμισης που χρησιμοποιούνται στη συγκέντρωση υγρών τροφίμων. Μετά την εισαγωγή των αρχών της ψυχομετρίας και της μεταφοράς μάζας, τα κεφάλαια παρουσιάζουν την εφαρμογή των εννοιών της μηχανικής στις διεργασίες διαχωρισμού με τη χρήση μεμβρανών, αφυδάτωσης, εκβολής, συσκευασίας και στις συμπληρωματικές διεργασίες, μεταξύ των οποίων είναι η διήθηση, η φυγοκέντρηση και η ανάμειξη.
Αναγνωρισμένο εδώ και πολλά χρόνια ως το σύγγραμμα με τη μεγαλύτερη εμπορική για τη διδαχή της μηχανικής τροφίμων σε φοιτητές της επιστήμης τροφίμων, η νέα αυτή έκδοση μεταβαίνει από τη συμβατική διδαχή στην ολοκληρωμένη παρουσίαση των κύριων εννοιών της μηχανικής τροφίμων. Με τη χρήση προσεκτικά επιλεγμένων παραδειγμάτων, οι Singh και Heldman επιδεικνύουν τη σχέση της μηχανικής με τη χημεία, τη μικροβιολογία, τη διατροφή και την επεξεργασία τροφίμων με μοναδικά πρακτικό χαρακτήρα. Η Εισαγωγή στη μηχανική τροφίμων προσφέρει τη δυνατότητα περιεκτικής μάθησης μέσω της χρήσης μοναδικών, πρακτικών αρχών.

Περιεχόμενα

Σχετικά με τους συγγραφείς
Πρόλογος Εισαγωγή
Πρόλογος ελληνικής έκδοσης
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Εισαγωγή
1 1.1 Διαστάσεις
1 1.2 Κατασκευάζοντας μονάδες
2 1.2.1 Θεμελιώδεις (βασικές) μονάδες
2 1.2.2 Παράγωγες μονάδες
2 1.2.3 Συμπληρωματικές μονάδες
1.3 Σύστημα
1.4 Κατάσταση ενός συστήματος
1.4.1 Εκτατικές ιδιότητες
1.4.2 Εντατικές ιδιότητες
1.5 Πυκνότητα
1.6 Συγκέντρωση
1.7 Περιεχόμενη υγρασία
1.8 Θερμοκρασία
1.9 Πίεση
1.10 Ενθαλπία
1.11 Καταστατική εξίσωση και νόμος ιδανικών (τέλειων) αερίων
1.12 Διάγραμμα φάσεων του νερού
1.13 Διατήρηση μάζας
1.13.1 Διατήρηση μάζας για ανοικτό σύστημα
1.13.2 Διατήρηση μάζας για κλειστό σύστημα
1.14 Ισοζύγια υλικών
1.15 Θερμοδυναμική
1.16 Νόμοι της θερμοδυναμικής
1.16.1 Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής
1.16.2 Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής
1.17Ενέργεια
1.18 Ισοζύγιο ενέργειας
1.19 Ισοζύγιο ενέργειας για κλειστό σύστημα
1.19.1Θερμότητα
1.19.2 Έργο (work)
1.20 Ισοζύγιο ενέργειας για ανοικτό σύστημα
1.20.1 Ισοζύγιο ενέργειας για συστήματα σταθερής ροής
1.21 Ολικό ισοζύγιο ενέργειας
1.22 Ισχύς
1.23 Εμβαδόν
Προβλήματα
Κατάλογος συμβόλων
Βιβλιογραφία
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
Ροή ρευστών κατά την επεξεργασία των τροφίμων
2.1 Συστήματα μεταφοράς υγρών
2.1.1 Σωλήνες για εργοστάσια επεξεργασίας τροφίμων
2.1.2 Τύποι αντλιών
2.2 Ιδιότητες των υγρών
2.2.1 Ορολογία που χρησιμοποιείται για την απόκριση υλικού σε τάση
2.2.2 Πυκνότητα
2.2.3 Ιξώδες
2.3 Συστήματα διακίνησης για Νευτωνικά υγρά
2.3.1 Η εξίσωση συνέχειας
 2.3.2 Αριθμός Reynolds
2.3.3 Περιοχή εισόδου και πλήρως ανεπτυγμένη ροή
2.3.4 Προφίλ ταχύτητας σε ένα υγρό που ρέει υπό πλήρως ανεπτυγμένες συνθήκες ροής
2.3.5 Δυνάμεις λόγω τριβής
2.4 Ισορροπία δυνάμεων σε στοιχείο ρευστού που ρέει σε σωλήνα – προέλευση της εξίσωσης Bernoulli
2.5 Εξίσωση ενέργειας για σταθερή ροή ρευστών
2.5.1 Ενέργεια πίεσης
2.5.2 Κινητική ενέργεια
2.5.3 Δυναμική ενέργεια
2.5.4 Απώλεια ενέργειας λόγω τριβής
2.5.5 Ενεργειακές απαιτήσεις αντλίας
2.6 Eπιλογή αντλίας και εκτίμηση απόδοσης
2.6.1 Φυγοκεντρικές αντλίες
2.6.2 Μανομετρικό ύψος (head)
2.6.3 Χαρακτηριστικά απόδοσης αντλίας
2.6.4 Διάγραμμα χαρακτηριστικών καμπυλών μιας αντλίας
2.6.5 Καθαρό θετικό μανομετρικό ύψος αναρρόφησης
2.6.6 Επιλογή αντλίας για ένα σύστημα μεταφοράς υγρών
2.6.7 Νόμοι συγγένειας
2.7 Μέτρηση ροής
2.7.1 Ο σωλήνας Pitot
2.7.2 Ο μετρητής δακτυλίου
2.7.3 Ο μετρητής Venturi
2.7.4 Μετρητές μεταβλητής διατομής
2.7.5 Άλλες μέθοδοι μέτρησης
2.8 Μέτρηση ιξώδους
2.8.1 Ιξωδόμετρο τριχοειδούς σωλήνα
2.8.2 Περιστροφικό ιξωδόμετρο
2.8.3 Επίδραση της θερμοκρασίας στο ιξώδες
2.9 Χαρακτηριστικά ροής μη-Νευτωνικών ρευστών
2.9.1 Ιδιότητες μη-Νευτωνικών ρευστών
2.9.2 Προφίλ ταχύτητας ψευδοπλαστικού ρευστού
2.9.3 Ρυθμός ογκομετρικής παροχής για ένα ρευστό του εκθετικού νόμου
2.9.4 Μέση ταχύτητα σε ένα ρευστό του εκθετικού νόμου
2.9.5 Συντελεστής τριβής και γενικευμένος αριθμός Reynolds για τα ρευστά του εκθετικού νόμου
2.9.6 Υπολογισμός απαιτήσεων άντλησης για μη-Νευτωνικά υγρά
2.10 Μεταφορά στερεών τροφίμων
2.10.1 Ιδιότητες κοκκωδών υλικών και κόνεων
2.10.2 Ροή κοκκωδών τροφίμων
2.11 Έλεγχοι διεργασιών κατά την επεξεργασία τροφίμων
2.11.1 Μεταβλητές διεργασίας και δείκτες απόδοσης
2.11.2 Σήματα εισόδου και εξόδου για τον έλεγχο των διεργασιών
2.11.3 Σχεδιασμός συστήματος ελέγχου
2.12 Αισθητήρες
2.12.1Θερμοκρασία
2.12.2 Στάθμη υγρού σε μία δεξαμενή
2.12.3 Αισθητήρες πίεσης
2.12.4 Αισθητήρες ροής
2.12.5 Γλωσσάριο σημαντικών όρων κατά τη συλλογή δεδομένων
2.13 Χαρακτηριστικά δυναμικής απόκρισης αισθητήρων
Προβλήματα
Κατάλογος συμβόλων
Βιβλιογραφία
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3
Βιωσιμότητα των πόρων
3.1 Παραγωγή ατμού
3.1.1 Συστήματα παραγωγής ατμού
3.1.2 Θερμοδυναμική της αλλαγής φάσης
3.1.3 Πίνακες ατμού
3.1.4 Χρήση ατμού
3.2 Χρήση καυσίμου
3.2.1 Συστήματα
3.2.2 Ανάλυση ισοζυγίων μάζας και ενέργειας
3.2.3 Απόδοση καυστήρα
3.3 Χρήση ηλεκτρικής ενέργειας
3.3.1 Ορολογία και μονάδες ηλεκτρισμού
3.3.2 Νόμος του Ohm
3.3.3 Ηλεκτρικά κυκλώματα
3.3.4 Ηλεκτρικοί κινητήρες
3.3.5 Ηλεκτρικά συστήματα ελέγχου (electrical controls)
3.3.6 Ηλεκτρικός φωτισμός
3.4 Ενέργεια, νερό και περιβάλλον
3.4.1 Εκτίμηση κύκλου ζωής (life cycle assessment, LCA)
3.4.2 Εφαρμογές σε συστήματα τροφίμων
3.4.3 Δείκτες βιωσιμότητας
Προβλήματα
Κατάλογος συμβόλων
Βιβλιογραφία
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4
Μεταφορά θερμότητας κατά την επεξεργασία των τροφίμων
4.1 Συστήματα θέρμανσης και ψύξης προϊόντων τροφίμων
4.1.1 Εναλλάκτης πλακών (plate heat exchanger)
4.1.2 Αυλωτός εναλλάκτης θερμότητας (Tubular heat exchanger)
4.1.3 Εναλλάκτης θερμότητας αποξεόμενης επιφάνειας (scraped-surface heat exchanger)
4.1.4 Εναλλάκτης θερμότητας έγχυσης ατμού (steam-infusion heat exchanger)
4.1.5 Επίλογος
4.2 Θερμικές ιδιότητες τροφίμων
4.2.1 Ειδική θερμότητα
4.2.2 Θερμική αγωγιμότητα
4.2.3 Θερμική διαχυτότητα (ή συντελεστής θερμικής διάχυσης)
4.3 Τρόποι μεταφοράς θερμότητας
4.3.1 Μεταφορά θερμότητας με αγωγή
4.3.2 Μεταφορά θερμότητας με συναγωγή
4.3.3 Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία
4.4 Μεταφορά θερμότητας σε συνθήκες σταθερής κατάστασης
4.4.1 Μεταφορά θερμότητας με αγωγή σε ορθογώνια πλάκα
4.4.2 Μεταφορά θερμότητας με αγωγή διά μέσου σωληνωτού αγωγού
4.4.3 Αγωγή θερμότητας σε σύνθετα τοιχώματα
4.4.4 Υπολογισμός του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή
4.4.5 Εκτίμηση του ολικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας
4.4.6 Σχηματισμός αποθέσεων στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας
4.4.7 Σχεδιασμός αυλωτού εναλλάκτη θερμότητας
4.4.8 Μέθοδος αποδοτικότητας-NTU για τον σχεδιασμό εναλλακτών θερμότητας 4.4.9 Σχεδιασμός ενός εναλλάκτη θερμότητας πλακών
4.4.10 Σημασία των χαρακτηριστικών της επιφάνειας στη μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία
4.4.11 Μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία μεταξύ δύο αντικειμένων
4.5 Μεταφορά θερμότητας σε μη σταθερή κατάσταση
4.5.1 Σημασία της εξωτερικής έναντι της εσωτερικής αντίστασης στη μεταφορά θερμότητας