Handbook of Food and Bioprocess Modeling Techniques pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:CRC Pr I Llc

作者:Sablani, Shyam S.

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 237.24

装帧:HRD

isbn号码:9780824726713

丛书系列:

图书标签:

Food Modeling
Bioprocess Modeling
Food Engineering
Chemical Engineering
Process Systems Engineering
Mathematical Modeling
Simulation
Food Technology
Biotechnology
Data Analysis

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到小哈图书下载中心

qciss.net

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

Models are efficient tools toward improved understanding of a process, thereby reducing the number of experiments, saving time and expense. They can provide process optimization, predictive capability, improved process automation, and control possibilities. With the advancement of computers, use of some form of model has become integral to most studies in food science and engineering. New technology and ease of use has expanded the range of techniques that scientists and researchers have at their disposal making it increasingly important for the user to be aware of and have a good working knowledge of the alternatives. Unique in its scope, the "Handbook of Food and Bioprocess Modeling Techniques" provides a comprehensive overview of the modeling options available to today's researcher. The book covers a wide range of topics including transport processes, reaction kinetics, probabilistic modeling, data mining, neural network and genetic algorithms. Both mesoscale and macroscale modeling are covered. Each chapter is complete with a clear, succinct description of a specific modeling technique, followed by detailed examples of the utilization, application, benefits, and limitations of the technique described. By having both physics-based and observation-based models explained in one place, the researcher can find not only the most appropriate tool or combination of tools for the application, but also those that best suit the technical expertise of the personnel involved. The book emphasizes problem formulation and explains the choice and structure of the modeling technique from an application point of view, making it exceedingly practical and easy-to-use. The international panel of authors and contributors ensures the quality of the individual chapters and the usefulness of the information across wide-ranging food products and processes. An indispensable resource for the full range of contemporary modeling techniques, the "Handbook of Food and Bioprocess Modeling Techniques" provides food and bioprocess researchers in industry and academia with an invaluable comprehensive working reference.

现代农业与食品科学前沿：过程控制与系统优化的新范式本书聚焦于食品与生物过程工程领域中，驱动行业革新与可持续发展的关键技术——过程建模、模拟与优化。随着全球人口增长和消费者对食品质量、安全及环境影响的日益关注，传统依赖经验的生产方式已难以为继。本书旨在为研究人员、工程师及行业决策者提供一套系统、深入且高度实用的知识框架，用以理解、预测并精准控制复杂的食品与生物反应系统。本书的叙事逻辑并非简单地罗列模型公式，而是构建了一个从基础理论到前沿应用的完整知识链条。我们深入探讨了如何将严谨的数学工具应用于生物学、化学和工程学的交叉领域，从而实现生产效率的极大提升、资源消耗的最小化以及产品特性的精确调控。第一部分：过程建模的基石与挑战本部分奠定了整个学科的基础，阐释了为何以及如何将现实世界的生物和食品系统抽象为可计算的数学结构。我们首先剖析了建立有效模型所必需的科学原理，包括质量、能量与动量守恒定律在非均相系统中的具体应用。 1. 现象学描述与机理探究：我们区分了基于物理化学原理的第一性原理模型 (First-Principles Models) 与基于实验数据拟合的唯象模型 (Phenomenological Models)。书中详细对比了这两种方法的优缺点，尤其是在面对生物系统的内在复杂性（如微生物生长动力学、酶促反应的非线性）时的适用边界。例如，在描述乳酸发酵过程中，如何权衡Monod模型的简洁性与更复杂的群体效应模型的需求。 2. 反应动力学与传输现象的耦合：食品加工和生物转化往往涉及复杂的时空依赖性。本章深入探讨了反应动力学（如氧化还原、美拉德反应的速率方程）如何与传输现象（传质、传热）紧密耦合。读者将学习如何构建描述内部传热限制（如食品内部的冷却速率）和外部传质限制（如发酵罐的气体交换效率）的偏微分方程组。特别关注了食品工程中常见的非恒定状态问题，如瞬态灭菌过程中的热点预测。 3. 离散化与数值方法的选择：现实过程的数学模型往往是高度非线性的常微分方程组或偏微分方程组。本书详细介绍了将这些连续模型转化为可解的离散形式的技术。内容涵盖了有限差分法、有限元法以及在处理高维或复杂几何体时应采用的计算流体力学 (CFD) 的基础，确保模型求解的稳定性和精度。第二部分：关键过程的系统建模实例本部分将理论应用于具体的工程实践，展示了如何为不同的食品和生物制造过程建立具有预测能力的数字孪生体。 4. 发酵与生物反应器优化：现代生物技术依赖于高效的生物反应器。本章侧重于微生物生长模型的建立与校准，包括对底物抑制、产物毒性以及氧气传递效率的精细化描述。我们探讨了如何利用结构化模型 (Structured Models) 来预测细胞内代谢通路的波动，以及如何集成过程分析技术 (PAT) 的实时数据来校正模型参数，实现实时反馈控制。 5. 食品加工中的热处理与品质保持：从巴氏杀菌到超高温灭菌 (UHT)，热处理是确保食品安全的关键步骤，但也直接影响风味和营养。本书详细分析了热力学与动力学相结合的模型，用于预测微生物的失活率（如 $D$ 值和 $z$ 值）以及热敏性营养素（如维生素C）的降解速率。重点讨论了在非均匀加热体系（如管式换热器或间歇式釜式灭菌器）中，如何精确计算“最差加热点”的等效杀菌时间。 6. 分离纯化过程的建模：在生物制药和高端食品配料生产中，高效的分离纯化至关重要。本章聚焦于色谱分离和膜分离过程的建模。对于层析过程，我们深入探讨了孔隙内扩散、层析介质吸附/解吸动力学对分离效率的影响，并介绍了如何基于模型来优化洗脱梯度和床层设计。对于膜过程，则着重于渗透压梯度、浓差极化现象的数学描述及其对通量和选择性的影响。第三部分：模型在过程优化与控制中的应用建立模型仅是第一步，如何利用模型来改进实际操作是本书的核心价值所在。 7. 过程灵敏度分析与不确定性评估：任何模型都存在不确定性。本章指导读者如何系统地评估模型输入参数（如反应速率常数、传热系数）的波动对最终输出结果（如产品收率、灭菌效果）的影响。通过灵敏度分析，可以识别出最关键的控制变量，从而将资源集中于最能提高过程稳定性的领域。 8. 优化技术在过程设计与操作中的集成：本部分引入了数学规划 (Mathematical Programming) 技术，包括线性规划 (LP)、非线性规划 (NLP) 和混合整数非线性规划 (MINLP)。我们展示了如何将过程模型作为约束条件，结合经济目标（如最小化能耗或最大化产出）来寻找全局最优的操作点。案例研究包括反应器尺寸的最佳化设计和连续流生产线的运行调度。 9. 高级过程控制策略的开发：传统的PID控制在处理强耦合、多变量的生物过程时往往力不从心。本书详细介绍了模型预测控制 (MPC) 的原理和实施步骤。读者将学习如何利用系统的动态模型，通过滚动优化来预先计算未来一段时间内的最优控制输入，从而有效应对原料波动、环境干扰等外部扰动，实现对关键品质属性的精确跟踪和控制。结论：展望数字孪生与智能制造本书的最终目标是引导读者超越传统的“设计-操作-分析”循环，迈向基于全流程数字建模的智能制造时代。通过对这些先进建模和优化技术的掌握，工程师将能够构建高保真度的数字孪生系统，在虚拟环境中测试新的操作策略和配方，最终加速创新、确保食品安全并实现资源利用率的革命性突破。本书提供的不仅是工具箱，更是一种应对未来复杂工程挑战的思维范式。