Fundamentals of food process engineering:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
---|---|
Format: | Buch |
Sprache: | English |
Veröffentlicht: |
New York, NY
Springer
2007
|
Ausgabe: | 3. ed. |
Schriftenreihe: | Food Science Text Series
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | XVII, 579 S. Ill., graph. Darst., Tab. |
ISBN: | 0387290192 9780387290195 |
Internformat
MARC
LEADER | 00000nam a2200000 c 4500 | ||
---|---|---|---|
001 | BV021623866 | ||
003 | DE-604 | ||
005 | 20230525 | ||
007 | t | ||
008 | 060621s2007 gw ad|| |||| 00||| eng d | ||
015 | |a 06,N02,1622 |2 dnb | ||
016 | 7 | |a 97755502X |2 DE-101 | |
020 | |a 0387290192 |c Gb. (Pr. in Vorb.) |9 0-387-29019-2 | ||
020 | |a 9780387290195 |9 978-0-387-29019-5 | ||
024 | 3 | |a 9780387290195 | |
035 | |a (OCoLC)75925995 | ||
035 | |a (DE-599)BVBBV021623866 | ||
040 | |a DE-604 |b ger |e rakddb | ||
041 | 0 | |a eng | |
044 | |a gw |c XA-DE-BE | ||
049 | |a DE-M49 |a DE-1028 |a DE-83 | ||
050 | 0 | |a TP371 | |
082 | 0 | |a 664 |2 22 | |
084 | |a ZE 56000 |0 (DE-625)155895: |2 rvk | ||
084 | |a 670 |2 sdnb | ||
084 | |a LEB 050f |2 stub | ||
100 | 1 | |a Toledo, Romeo T. |e Verfasser |4 aut | |
245 | 1 | 0 | |a Fundamentals of food process engineering |c Romeo T. Toledo |
250 | |a 3. ed. | ||
264 | 1 | |a New York, NY |b Springer |c 2007 | |
300 | |a XVII, 579 S. |b Ill., graph. Darst., Tab. | ||
336 | |b txt |2 rdacontent | ||
337 | |b n |2 rdamedia | ||
338 | |b nc |2 rdacarrier | ||
490 | 0 | |a Food Science Text Series | |
650 | 7 | |a Indústria de alimentos |2 larpcal | |
650 | 4 | |a Food industry and trade | |
650 | 0 | 7 | |a Lebensmittelverfahrenstechnik |0 (DE-588)4167046-2 |2 gnd |9 rswk-swf |
655 | 7 | |8 1\p |0 (DE-588)4123623-3 |a Lehrbuch |2 gnd-content | |
689 | 0 | 0 | |a Lebensmittelverfahrenstechnik |0 (DE-588)4167046-2 |D s |
689 | 0 | |5 DE-604 | |
856 | 4 | 2 | |q text/html |u http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=2737253&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm |3 Inhaltstext |
856 | 4 | 2 | |m OEBV Datenaustausch |q application/pdf |u http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=014838880&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA |3 Inhaltsverzeichnis |
999 | |a oai:aleph.bib-bvb.de:BVB01-014838880 | ||
883 | 1 | |8 1\p |a cgwrk |d 20201028 |q DE-101 |u https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk |
Datensatz im Suchindex
_version_ | 1804135417547587584 |
---|---|
adam_text | CONTENTS PREFACE.......................................... V 1 REVIEWOF
MATHEMATICAL PRINCIPLES AND APPLICATIONS IN FOOD PROCESSING . . . . . .
. . . . . . 1 1.1 GRAPHING AND FITTING EQUATIONS TO EXPERIMENTAL DATA .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 VARIABLES
AND FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2
GRAPHS............................................................. 2
1.1.3 EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.4
LINEAR EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.5 NONLINEAR
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 LINEARIZATION OF NONLINEAR
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 5 1.3 NONLINEAR CURVE FITTING. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 6 1.4 LOGARITHMIC AND SEMI-LOGARITHMIC GRAPHS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5 INTERCEPT OF
LOG-LOG GRAPHS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6 ROOTS OF EQUATIONS . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.1 POLYNOMIALS 16 1.6.1.1
QUADRATIC EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.1.2 FACTORING... . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 16 1.6.1.3 ITERATION TECHNIQUE . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.7 PROGRAMMING
USING VISUAL BASIC FAR APPLICATIONS IN MICROSOFT EXCEL . . . . . . . . .
. . 18 1.8 USE OF SPREADSHEETS TO SALVE ENGINEERING PROBLEMS. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.9 SIMULTANEOUS
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.9.1
SUBSTITUTION........................................................ 23
1.9.2 ELIMINATION... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.9.3
DETERMINANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.10 SOLUTIONS TO A
SYSTEM OF LINEAR EQUATIONS USING THE SOLVER MACRO IN EXCEL. . . . . .
27 1.11 POWER FUNCTIONS AND EXPONENTIAL FUNCTIONS . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.12 LOGARITHMIC
FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.13 DIFFERENTIAL
CALCULUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.13.1 DEFINITION OF A
DERIVATIVE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 32 1.13.2 DIFFERENTIATION FORMULAS . . . ..
. . . . .. .. . .. . . 33 1.13.3 MAXIMUM AND MINIMUM VALUES OF FUNCTIONS
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.14 INTEGRAL
CALCULUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.14.1
INTEGRATION FORMULAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 VII VIII CONTENTS
1.14.2 INTEGRATION TECHNIQUES , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.1 CONSTANTS , ,....... 39
1.14.2,2 INTEGRATION BY PARTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.3 PARTIAL FRACTIONS ,
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.4 SUBSTITUTION , ,
, , . 39 1.15 GRAPHICAL INTEGRATION , , , , . 41 1.15.1 RECTANGULAR
RULE , , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.15.2
TRAPEZOIDAL RULE , , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.15.3 SIMPSON SRULE , , , , , 42 1.16 DIFFERENTIAL EQUATIONS , . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 43 1.17 FINITEDIFFERENCE APPROXIMATION OF DIFFERENTIAL
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 PROBLEMS .. ,
, , .. , , , , , , . . 46 SUGGESTEDREADING , . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2 UNITS AND DIMENSIONS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . *. . . . . . . . . . . . * . . . . .
. . . . . . . . . . *. . . . . . 51 2.1 DEFINITION OF TERMS , . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 51 2.2 SYSTEMS OF MEASUREMENT , , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3 THE SI SYSTEM , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3.1 UNITS IN SI
ANDTHEIR SYMBOLS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 52 2.3.2 PREFIXES RECOMMENDED FOR USE IN SI , . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4 CONVERSION OF UNITS . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 54 2.4.1 PRECISION, ROUNDING-OFFRULE,
SIGNIFICANT DIGITS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.5 THEDIMENSIONAL EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.6
CONVERSION OF UNITS USING THE DIMENSIONAL EQUATION , , , . . . . . 55
2.7 THEDIMENSIONAL CONSTANT (GE) , . . 57 2.8 DETERMINATION OF
APPROPRIATE SI UNITS , . . 57 2.9 DIMENSIONAL CONSISTENCY OF EQUATIONS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 58 2.10 CONVERSION OF DIMENSIONAL EQUATIONS .. , . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 PROBLEMS , ,
. , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 61 SUGGESTEDREADING . , , . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3
MATERIAL BALANCES. . . . . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . . . .
*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.1 BASICPRINCIPLES . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.1
LAWOF CONSERVATION OF MASS , . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.2
PROCESS FLOWDIAGRAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.3 SYSTEM BOUNDARIES . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 67 3.1.4 TOTAL MASSBALANCE .... , . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 67 3.1.5 COMPONENT MASS BALANCE , . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1.6 BASIS AND TIEMATERIAL , . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2 MATERIAL
BALANCE PROBLEMS INVOLVED IN DILUTION, CONCENTRATION, AND DEHYDRATION .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.1 STEADY STATE . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.2 VOLUME CHANGES ON MIXING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 73 3.2.3 CONTINUOUS VERSUS BATCH . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.2.4
RECYCLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.2.5 UNSTEADY
STATE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3 BLENDING OF
FOODINGREDIENTS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 80 3.3.1 TOTAL MASS ANDCOMPONENT BALANCES. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 CONTENTS IX
3.3.2 USE OF SPECIFIED CONSTRAINTS IN EQUATIONS. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.4 MULTISTAGE PROEESSES . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 89 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 SUGGESTED READING . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4 GASES AND VAPORS . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.1 EQUATIONS OF STATE FOR
IDEAL AND REAL GASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 105 4.1.1 THE KINETIE THEORY OF GASES . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 105 4.1.2 ABSOLUTE TEMPERATURE AND PRESSURE . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.1.3 QUANTITY
OF GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.1.4 THE IDEAL GAS
EQUATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 108 4.1.4.1 P-V-T RELATIONSHIPS FOR
IDEAL GASES 108 4.1.5 VAN DER WAAL S EQUATION OF STATE . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.1.6 CRITIEAL CONDITIONS FOR GASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.1.7 GAS MIXTURES
. .. 112 4.2 THERMODYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 114 4.2.1 THERMODYNAMIE VARIABLES. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.2.2 THE RELATIONSHIP BETWEEN C P AND CV FOR GASES. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.2.3 P-V-T RELATIONSHIPS FAR
IDEAL GASES IN THERMODYNAMIE PROCESSES . . . . . . . . . . .. 117 4.2.4
CHANGES IN THERMODYNAMIE PROPERTIES, WORK, AND HEAT ASSOCIATED WITH
THERMODYNAMIE PROEESSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2.5 WORK AND ENTHALPY CHANGE ON
ADIABATIE EXPANSION OR COMPRESSION OF AN IDEAL GAS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 118 4.2.6 WORK AND ENTHALPY CHANGE ON ISOTHERMAL
EXPANSION OR COMPRESSION OF AN IDEAL GAS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 118 4.3 VAPOR-LIQUID EQUILIBRIUM. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119 4.3.1 THE CLAUSIUS-CLAPEYRON EQUATION. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.3.2 LIQUID
CONDENSATION FROM GAS MIXTURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 120 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 123 SUGGESTED READING. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 124 5 ENERGY BALANCES . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.1 GENERAL PRINCIPLES . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.2 ENERGY TERMS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.2.1
HEAT.................................................................
126 5.2.2 HEAT CONTENT, ENTHALPY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 126 5.2.3
SPEEIFIC HEAT OF SOLIDS AND LIQUIDS . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.3 ENTHALPY CHANGES IN
FOODS DURING FREEZING .. . . 131 5.3.1 CORRELATION EQUATIONS BASED
ON FREEZING POINTS OF FOOD PRODUCTS UNMODIFIED FROM THE NATURAL STATE .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 131 5.3.2 ENTHALPY CHANGES DURING THE FREEZING OF FOODS CALCULATED
FROM MOLALITY OF LIQUID WATER FRACTION OF THE FOOD . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 133 5.3.3 FREEZING POINT DEPRESSION BY
SALUTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 134 5.3.4 AMOUNT OF LIQUID WATER AND LEE AT TEMPERATURES BELOW
FREEZING . . . . . . . . . . . . 134 5.3.5 SENSIBLE HEAT OF WATER AND
ICE AT TEMPERATURES BELOW THE FREEZING POINT . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 134 5.3.6 TOTAL ENTHALPY CHANGE. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 135
5.3.7 SPECIFIC BEATS OF GASES AND VAPORS . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 X CONTENTS 5.4
PROPERTIES OF SATURATED AND SUPERHEATED STEARN. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.4.1 THE STEARN TABLES. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .. 139 5.4.1.1 THE SATURATED STEAM TABLE. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
139 5.4.1.2 THE SUPERHEATED STEAM TABLES . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 5.4.1.3 DOUBLE INTERPOLATION
FROM SUPERHEATED STEAM TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5.4.2
PROPERTIES OF STEAM HAVING LESS THAN 100% QUALITY . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 143 5.5 HEAT BALANCES . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 143 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 149 SUGGESTED READING. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 152 6 FLOW OF FLUIDS. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 6.1 THE CONCEPT OF VISCOSITY .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 153 6.2 RHEOLOGY................ . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 155 6.2.1 VISCOMETRY * **.**.* 155 6.2.1.1 VISCOMETERS
BASED ON FLUID FLOW THROUGH A CYLINDER . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.2.1.2 DERIVATION OF THE POISEUILLE EQUATION. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 156 6.2.1.3 VELOCITYPROFILE AND SHEAR
RATE FOR APOWER LAW FLUID. . . . . . . . . . . . . . . 158 6.2.1.4 GLASS
CAPILLARY VISCOMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 160 6.2.1.5 FORCED FLOW TUBE OR CAPILLARY
VISCOMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 161 6.2.1.6
EVALUATION OF WALL EFFECTS IN TUBE VISCOMETRY . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 166 6.2.1.7 GLASS CAPILLARY VISCORNETER USED AS A FORCED
FLOW VISCOMETER . . . . . . . 167 6.2.2 EFFECT OF TEMPERATURE ON
RHEOLOGICAL PROPERTIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 170 6.2.3 BACK EXTRUSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 172
6.2.4 DETERMINATION OF RHEOLOGICAL PROPERTIES OF FLUIDS USING ROTATIONAL
VISCOMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 6.2.4.1 WIDE GAP ROTATIONAL
VISCOMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 180 6.2.4.2 WIDE GAP VISCOMETER WITH CYLINDRICAL SPINDIES . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 182 6.3 CONTINUOUS VISCOSITY MONITORING
AND CONTROL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.. . . . 186 6.3.1 CAPILLARY VISCOMETER. . .. . .. .. .. . . . . . .. .
. .. . . . .. . . . .. . . . . .. . .. .. . . . .. . . . 186 6.3.2
ROTATIONAL VISCOMETER. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.3.3 VISCOSITY
SENSITIVE ROTAMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 186 6.4 FLOW OF FALLING FILMS. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 187 6.4.1 FILMS OF CONSTANT THICKNESS . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 187 6.4.2 TIME-DEPENDENT FILM THICKNESS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 189 6.4.3
PROCESSES DEPENDENT ON FLUID FILM THICKNESSES . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .. 192 6.5 TRANSPORTATION OF FLUIDS. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .. 193 6.5.1 MOMENTUM BALANCE. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 193 6.5.2 THE CONTINUITY PRINCIPLE..... . . . .. . . . 195 6.6 FLUID
FLOW REGIMES. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 196 6.6.1 THE
REYNOLDS NUMBER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.6.2 PIPES AND
TUBES............... .. . .. . 198 6.6.3 FRICTIONAL RESISTANCE TO FLOW
OFNEWTONIAN FLUIDS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.6.4 FRICTIONAL RESISTANCE TO FLOW OF NON-NEWTONIAN FLUIDS. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .. 202 6.6.5 FRICTIONAL RESISTANCE OFFERED BY
PIPE FITTINGS TO FLUID FLOW . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 6.7
MECHANICAL ENERGY BALANCE: THE BEMOULLI EQUATION . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.8 PUMPS , . .. .. . 210 6.8.1
TYPES OFPUMPS AND THEIR CHARACTERISTICS , 210 CONTENTS XI 6.8.2
FACTORS TO BE CONSIDERED IN PUMP SELECTION.. . . .. 211 6.8.3
PERFORMANCE CURVES OF PUMPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 212 PROBLEMS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 SUGGESTED READING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 221 7 HEAT TRANSFER . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7.1 MECHANISMS OF
HEAT TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 223 7.1.1 HEAT TRANSFER BY
CONDUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .. 223 7.1.2 FOURIER S FIRST LAW OF HEAT TRANSFER. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 223
7.1.3 ESTIMATION OF THERMAL CONDUCTIVITY OF FOOD PRODUCTS . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 224 7.104 FOURIER S SECOND LAW OF HEAT
TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 226 7.1.5 TEMPERATURE PROFILE FOR UNIDIRECTIONAL HEAT TRANSFER
THROUGH A SLAB . . . . . . . . 228 7.1.6 CONDUCTION HEAT TRANSFER
THROUGH WALLS OF A CYLINDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.1.7 THE TEMPERATURE PROFILE IN THE WALLS OF A CYLINDER IN STEADY-STATE
HEAT TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.1.8 HEAT
TRANSFER BY CONVECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .. 232 7.1.8.1 NATURAL
CONVECTION........................................... 232 7.1.8.2 FORCED
CONVECTION . .. 233 7.1.9 HEAT TRANSFER BY RADIATION .. 233
7.1.9.1 TYPES OF SURFACES . .. 233 7.1.9.2 EFFECT OFDISTANCE
BETWEEN OBJECTS ON HEAT TRANSFER. .. 236 7.1.9.3 RADIANT ENERGY
EXCHANGE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 236 7.1.10 MICROWAVE AND DIELECTRIC HEATING . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 240 7.1.10.1
ENERGY ABSORPTION BY FOODS IN A MICROWAVE FIELD. . . . . . . . . . . . .
. .. 240 7.1.10.2 RELATIVE HEATING RATES OF FOOD COMPONENTS . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 242 7.2 TEMPERATURE MEASURING DEVICES . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 243 7.2.1 LIQUID-IN-GLASS THERMOMETERS . .. . . . ..
244 7.2.2 FLUID-FILLED THERMOMETERS. . . . . . . . . . . . . .. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 7.2.3 BIMETALLIC
STRIP THERMOMETERS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .. . . . .. 245 7.204 RESISTANCE TEMPERATURE DEVICES
(RTDS) , 245 7.2.5
THERMOCOUPLES................................................ . . . . .
.. 245 7.2.6 RADIATION PYROMETERS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 247 7.2.7
ACEURATE TEMPERATURE MEASUREMENTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .. 247 7.3 STEADY-STATE HEAT TRANSFER. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .. 248 7.3.1 THE CONCEPT OFRESISTANCE TO HEAT
TRANSFER....... 248 7.3.2 COMBINED CONVECTION AND CONDUCTION: THE
OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 249 704
HEAT EXCHANGE EQUIPMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 251 704.1 HEAT
TRANSFER IN BEAT EXCHANGERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 253 704.2 THE LOGARITHMIC MEAN
TEMPERATURE DIFFERENCE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.. 254 7.5 LOCAL HEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
7.5.1 DIMENSIONLESS QUANTITIES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 257 7.5.2 EQUATIONS FOR
CALCULATING BEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .. 258 7.5.2.1 SIMPLIFIED EQUATIONS FOR NATURAL CONVECTION TO AIR
OR WATER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 258 7.5.2.2 FLUIDS IN LAMINAR AND
TURBULENT FLOW INSIDE TUBES. . . . . . . . . . . . . . . 259 7.5.2.3
HEAT TRANSFER TO NON-NEWTONIAN FLUIDS IN LAMINAR FLOW . . . . . . . . ..
259 XLL CONTENTS 7.5.2.4 ADAPTING EQUATIONS FOR HEAT TRANSFER
COEFFIEIENTS TO NON-NEWTONIAN FLUIDS. , , , , . . . . . . . . . . . . .
. . . . .. 260 7.6 UNSTEADY-STATE HEAT TRANSFER , . . . . . . . . . . .
. . 267 7.6.1 HEATING OF SOLIDS HAVING INFINITE THERMAL CONDUCTIVITY . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 7.6.2 SOLIDS WITH FINITE THERMAL
CONDUCTIVITY , .. , , . . . . . . . . .. 268 7.6.3 THE SEMI-INFINITE
SLAB WITH CONSTANT SURFAEE TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 269 7.6.4 THE INFINITE SLAB , , 271 7.6.5 TEMPERATURE DISTRIBUTION FOR
A BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 271
7.6.6 USE OFHEISSLER AND GURNEY-LURIE CHARTS , . . . .. . . 272 7.7
CALCULATING SURFAEE BEAT TRANSFER COEFFICIENTS FROM EXPERIMENTAL HEATING
CURVES . , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 275
7.8 FREEZING RATES , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .. 276 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 SUGGESTED READINGS , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
8 KINETICSOF CHEMICAL REACTIONS IN FOODS . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 8.1 THEORY
OFREAETION RATES , . . . . . . . . . . . . . . 285 8.2 TYPES OF
REAETIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 8.2.1
UNIMOLECULAR REAETIONS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 286 8.2.2 BIMOLECULAR REACTIONS . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 287 8.2.3 REVERSIBLE REACTIONS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 287
8.3 ENZYME REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 8.4
REAETION ORDER. . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29] 8.4.1
ZERO-ORDER REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29] 8.4.2 FIRST-ORDER
REACTIONS . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29] 8.4.3 SECEND-ORDER REACTIONS . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .. 292 8.4.4 NTH-ORDER REACTIONS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 292 8.5 REACTIONS WHERE PRODUCT CONEENTRATION IS RATE LIMITING . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 292 8.6 THE REACTION RATE
CONSTANT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 8.7 TEMPERATURE DEPENDENCE OF
REACTION RATES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 294 8.7.1 THE ARRHENIUS EQUATION , . .. . .. . .. . . 294
8.7.2 THE QIO VALUE . 295 8.7.3 THE Z VALUE. . . . . .. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 295 8.8 DETERMINATION OF REAETION KINETIC PARAMETERS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
8.9 USE OF CHEMIEAL REACTION KINETIC DATA FOR THERMA] PROCESS
OPTIMIZATION . . . . . . . . . . 297 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 SUGGESTED READING. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 299 9 THERMAL PROCESS
CALCULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 9.1 PROCESSES AND SYSTEMS
FOR STABILIZATIONOF FOODS FOR SHELF-STABLE STORAGE: SYSTEMS
REQUIREMENTS.. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30] 9.1.1 IN-CAN
PROCESSING . . . ... . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . .. ..
. . . . . . .. . . . . .. . . . 301 9.1.1.1 STATIONARY RETORTS . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 30] 9.1.1.2 HYDROSTATIE COOKER. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 9.1.1.3
CONTINUOUS AGITATING RETORTS........ . .. . .. . . . .. .. 303 9.1.1.4
CRATELESS RETORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 9.1.2 PROCESSING PRODUCTS
PACKAGED IN FLEXIBLE PLASTIC CONTAINERS. . . . . . . . . . . . . . . ..
306 CONTENTS XLLL 9.1.3 PROCESSING IN GLASS CONTAINERS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 308 9.1.4
FLAME STERILIZATION SYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 308 9.1.5 CONTINUOUS FLOW
STERILIZATION: ASEPTIC OR COLD FILL . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 308 9.1.6 STEAM-AIR MIXTURES FOR THERMAL PROCESSING. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 9.2 MICROBIOLOGICAL
INACTIVATION RATES AT CONSTANT TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 310 9.2.1 RATE OF MICROBIA1 INACTIVATION . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 310 9.2.2 SHAPE
OF MICROBIAL INACTIVATION CURVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 310 9.2.3 STERILIZING VALUE OR LETHALITY OF A
PROCESS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 314
9.2.4 ACCEPTABLE STERILIZING VALUE FOR PROCESSES . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 314 9.2.5 SELECTION OF INOCULATION
LEVELS IN INOCULATED PACKS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
9.2.6 DETERMINATION OF D VALUES USING THE PARTIAL STERILIZATION
TECHNIQUE. . . . . . . 317 9.2.7 THE HEAT RESISTANCE OF SPOI1AGE
MICROORGANISMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 318 9.2.8 FO
VALUES USED IN COMMERCIAL STERILIZATION OF CANNED FOODS . .. . . 319
9.2.9 SURFACE STERILIZATION . .. . .. 319 9.3 EFFECT OFTEMPERATURE ON
THERMAL INACTIVATION OFMICROORGANISMS. .. .. 321 9.4 INACTIVATION OF
MICROORGANISMS AND ENZYMES IN CONTINUOUSLY FLOWING FLUIDS. . . . . 323
9.4.1 TIME AND TEMPERATURE USED IN THE PASTEURIZATION OF FLUID FOODS. .
. . . . . . .. 323 9.4.2 MICROBIAL INACTIVATION IN CONTINUOUSLY FLOWING
FLUIDS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 9.4.3 NUTRIENT
DEGRADATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 329 9.4.4 HIGH-PRESSURE PASTEURIZATION.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 332 9.4.4.1 HIGH-PRESSURE SYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 332 9.4.4.2 HIGH-PRESSURE
PASTEURIZATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .. 334 9.4.4.3 HIGH-PRESSURE STERILIZATION . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 335 9.4.5 STERILIZATION OF
FLUIDS CONTAINING DISCREET PARTICULATES . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 336 9.5 STERILIZING VALUE OF PROCESSES EXPRESSED AS FO . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 9.6 THERMAL
PROCESS CALCULATIONS FOR CANNED FOODS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 337 9.6.1 THE GENERAL METHOD. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .. 337 9.6.2 HEAT TRANSFER EQUATIONS AND TIME-TEMPERATURE CURVES FOR
CANNED FOODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 9.6.3 PLOTTING HEAT
PENETRATION DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 343 9.6.3.1 DETERMINATION OF F, AND J . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
9.6.3.2 DETERMINATION OF F, AND JE . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 344 9.6.4 FORMULA METHODS FOR THERMAL
PROCESS EVALUATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
9.6.4.1 STUMBO S PROCEDURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 9.6.4.2 HAYAKAWA S PROCEDURE . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
350 9.6.5 EVALUATION OF PROBABILITY OF SPOILAGE FROM A GIVEN PROCESS . .
. . . . . . . . . . . . 363 9.6.5.1 CONSTANT TEMPERATURE PROCESSES . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 363 9.6.5.2
PROCESS TEMPERATURE CHANGE.. . . . .. 364 9.7 BROKEN HEATING CURVES . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 365 9.8 QUALITY FACTOR DEGRADATION. . . . .
. . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
.. . . ... 371 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .. 374 SUGGESTED READING. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .. 377 10 REFRIGERATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 379 10.1 MECHANICAL REFRIGERATION SYSTEM. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
379 10.1.1 PRINCIPLE OF OPERATION: THE HEAT PUMP. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 379 10.1.2
REFRIGERANTS............................... . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .. 380 XIV CONTENTS 10.1.3 THE REFRIGERATION CYCLE. . .
.. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . ..
. .. 382 10.1.4 THE REFRIGERATION CYCLE AS ASERIES OF THERMODYNAMIC
PROCESSES . . . . . . . .. 383 10.1.5 THE REFRIGERATION CYCLE ON THE
PRESSURE/ENTHALPY DIAGRAM FAR A GIVEN REFRIGERANT. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 383
10.1.5.1 EXAMPLE PROBLEMS ON THE USE OFREFRIGERANT CHARTS............
386 10.1.6 THE CONDENSER AND EVAPORATOR. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 10.1.6.1 PROBLEMS WITH
HEAT EXCHANGE IN SYSTEMS USING ZEOTROPIC REFRIGERANTS . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 10.1.7 THE
COMPRESSOR . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 10.2 REFRIGERATIONLOAD.. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .. 397 10.2.1 BEAT INCURSION THROUGH
ENCLOSURES.. . .. . . . . .. . . .. . . . . . . .. .. . . . . . . . . .
. 397 10.2.2 BEAT INCURSION THROUGH CRACKS AND CREVICES . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 397 10.2.3 BEAT INCURSION THROUGH
OPEN DOORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 398 10.2.4 BEAT GENERATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 399
10.2.5 THE UNSTEADY-STATE REFRIGERATION LOAD. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .. 401 10.3 COMMODITYSTORAGE
REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .. 402 10.4 CONTROLLEDATMOSPHERE STORAGE. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .. 402 10.4.1 RESPIRATION.................................. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .. 402 10.4.2 CA GAS COMPOSITION . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 404 10.5 MODIFIEDATMOSPHEREPACKAGING . .. .. .. .. .. . .. .
.. . . . . . .. .. . .. .. . .. .. . . . .. . .. 409 PROBLEMS. .. . ...
. . . . . . .. .. . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 SUGGESTED READING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 11 EVAPORATION. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 11.1
SINGLE-EFFECTEVAPORATORS . . . . .. .. .. . .. . . . . . .. . . . . . .
. . . . . .. . .. . . .. .. . . . .. . .. 413 11.1.1 THE VAPORCHAMBER .
. . . . . .. .. . . . .. . . . .. . . .. . . . .. . . . .. .. .. . . .
.. . . . . . 414 11.1.2 THE CONDENSER. . . . .. .. . .. .. . . .. . . .
.. . . . . . .. . . . .. . . . .. . .. . . . .. . . . ... 415 11.1.3
REMOVAL OF NONCONDENSIBLE GASES . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 417 11.1.4 THE BEAT EXCHANGER . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 419 11.2 IMPROVINGTHE ECONOMY OF EVAPORATORS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 422 11.2.1
VAPARRECOMPRESSION.. . .. . . . . . .. . . . .. . .. . .. . . .. . . . .
.. . . . . . . . .. . . ... 423 11.2.2 MULTIPLE-EFFECTEVAPORATORS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 423 11.3 ENTRAINMENT........................ . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 427 11.4 ESSENCE
RECOVERY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 428 PROBLEMS. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
SUGGESTEDREADING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 429 12
DEHYDRATION..................................................................
431 12.1 WATERACTIVITY 431 12.1.1 THERMODYNAMICBASIS FOR WATER ACTIVITY
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 431 12.1.2
OSMOTICPRESSURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 433 12.1.3 WATERACTIVITY AT
HIGH MOISTURE CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 433 12.1.3.1 GIBBS-DUHEM EQUATION .. . .. . . . .. . .. . . . .
. .. . . .. . . .. . . .. .. . . . 436 12.1.3.2 OTHER EQUATIONS FOR
CALCULATING WATER ACTIVITY . . . . . . . . . . . . . . . .. 438 12.1.4
WATERACTIVITY AT LOW MOISTURE CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 439 12.1.4.1 THE GAB (GUGGENHEIM-ANDERSON-DE
BOER) EQUATION. . . . . . . . . . . 440 12.1.4.2 OTHER EQUATIONS FOR
SORPTION ISOTHERMS OF FOODS . . . . . . . . . . . . . . . 442 CONTENTS
XV 12.2 MASS TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 443
12.2.1 MASS DIFFUSION..... .. .. . . . .. 443 12.2.2 MASS TRANSFER FROM
SURFACES TO FLOWING AIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 446 12.3 PSYCHROMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
449 12.3.1 CARRYING CAPACITY OF GASES FOR VAPORS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 12.3.2 THE PSYCHROMETRIC
CHART. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 450 12.3.3 USE OF PSYCHROMETRIC CHART TO FOLLOW
CHANGES IN THE PROPERTIES OF AIR-WATER MIXTURES THROUGH A PROCESS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 452 12.4 SIMUITANEOUS
HEAT AND MASS TRANSFER IN DEHYDRATION. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .. 453 12.5 THE STAGES OF DRYING. . .. . . . . . .. .. . . .
. . .. . . . . . .. .. . . . . . . . .. .. . .. .. . . . . . . . .. 455
12.6 PREDICTION OF DRYING TIMES FROM DRYING RATE DATA. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .. 456 12.6.1 MATERIALS WITH ONE FALLING
RATE STAGE WHERE THE RATE OF DRYING CURVE GOES THROUGH THE ORIGIN. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 456 12.6.2 MATERIALS WITH
MORE THAN ONE FALLING RATE STAGE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 458 12.6.3 THE CONSTANT DRYING RATE. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 458 12.7 SPRAY DRYING. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 461 12.7.1 DRYING TIMES IN
SPRAY DRYING .. .. . .. .. .. .. 462 12.8 FREEZE DRYING . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .. 465 12.8.1 DRYING TIMES FOR SYMMETRICAL
DRYING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
12.9 VACUUM BELT DRYER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 469
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
470 SUGGESTED READING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 473
13 PHYSICAL SEPARATION PROCESSES.
..........****......................**..*..*..... 475 13.1
FILTRATION................................................................
475 13.1.1 FILTRATE FLOW THROUGH FILTER CAKE . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 476 13.1.2 CONSTANT PRESSURE
FILTRATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .. 478 13.1.3 FILTRATION RATE MODEL EQUATIONS FOR
PROLONGED FILTRATION WHEN FILTER CAKES EXHIBIT TIME-DEPENDENT SPECIFIC
RESISTANCE. . . . . . . . . . . . . .. 482 13.1.4 EXPONENTIAL DEPENDENCE
OF RATE ON FILTRATE VOLUME . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 482
13.1.5 MODEL EQUATION BASED ON TIME-DEPENDENT SPECIFIC CAKE RESISTANCE.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 484 13.1.6 OPTIMIZATION OF
FILTRATION CYC1ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .. 485 13.1.7 PRESSURE-DRIVEN MEMBRANE SEPARATION
PROCESSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 487 13.1.8 MEMBRANE
SYSTEM CONFIGURATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .. 489 13.1.9 TRANSMEMBRANE FLUX IN PRESSURE-DRIVEN
MEMBRANE SEPARATION PROCESSES (POLARIZATION CONCENTRATION AND FOULING) .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 491 13.1.10 SOLUTE REJECTION . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 494 13.1.11 STERILIZING FILTRATIONS . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .. 495 13.1.12 ULTRAFILTRATION. . . . .. . . .. . . . . . . . .. . .
.. .. . .. . .. . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . .. 497 13.1.13
REVERSE OSMOSIS.................................................. 498
13.1.14 TEMPERATURE DEPENDENCE OFMEMBRANE PERMEATION RATES..............
502 13.1.15 OTHER MEMBRANE SEPARATION PROCESSES . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 502 13.2
SIEVING..................................................................
502 13.2.1 STANDARD SIEVE SIZES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 503 13.3 GRAVITY
SEPARATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 504 13.3.1 FORCE BALANCE
ON PARTICLES SUSPENDED IN A FLUID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .. 504 A.2 PROPERTIES OF SUPERHEATED STEAM .. .. . . . . .. . . . ..
.. . . . . . . .. . * . . . . . . . ... . .. . . . . 537 A.4 SATURATED
STEAM TABLES: METRIC UNITS .. .. . . .. . . . . . .. . .. . .. . . . . .
. . . . . .. . .. . .. 541 A.3 SATURATED STEAM TABLES: ENGLISH UNITS , .
. . . . .. . .. . .. . .. . .. . . . . . . . . . . .. . . . .. .. 539
505 506 507 507 510 511 513 513 514 514 514 515 516 516 517 517 518 518
519 520 522 521 521 533 523 528 529 530 530 530 530 531 532 A.L
CONVERSION FACTORS EXPRESSED AS A RATIO . 13.3.1.1 BUOYANT FORCE .
13.3.1.2 DRAG FORCE , . 13.3.2 TERMINAL VELOCITY . 13.3.3 THE DRAG
COEFFICIENT . PROBLEMS ****************** . SUGGESTED READING . 14
EXTRACTION . 14.1 TYPES OF EXTRACTION PROCESSES . 14.1.1 SINGLE-STAGE
BATCH PROCESSING . 14.1.2 MULTISTAGE CROSS-FLOW EXTRACTION . 14.1.3
MULTISTAGE COUNTERCURRENT EXTRACTION . 14.1.4 CONTINUOUS COUNTERCURRENT
EXTRACTORS . 14.2 GENERAL PRINCIPLES . 14.2.1 DIFFUSION . 14.2.2
SOLUBILITY . 14.2.3 EQUILIBRIUM . 14.3 SOLID-LIQUID EXTRACTION: LEACHING
. 14.3.1 THE EXTRACTION BATTERY: NUMBER OF EXTRACTION STAGES . 14.3.2
DETERMINATION OFTHE NUMBER OFEXTRACTION STAGES USING THE PONCHON-SAVARIT
DIAGRAM . 14.3.3 THE LEVER RULE IN PLOTTING POSITION OF A MIXTURE OF TWO
STREAMS IN ANX-YDIAGRAM . 14.3.4 MATHEMATICAL AND GRAPHICAL
REPRESENTATION OF THE POINT J IN THE PONCHON-SAVARIT DIAGRAM . 14.3.5
MATHEMATICAL AND GRAPHICAL REPRESENTATION OF THE POINT P . 14.3.6
EQUATION OF THE OPERATING LINE AND REPRESENTATION ON THE X-Y DIAGRAM .
14.3.7 CONSTRUCTION OF THE PONCHON-SAVARIT DIAGRAM FOR THE DETERMINATION
OF THE NUMBER OF IDEAL EXTRACTION STAGES . 14.4 SUPERCRITICAL FLUID
EXTRACTION . 14.4.1 EXTRACTION PRINCIPLES . 14.4.2 CRITICAL POINTS OF
SUPERCRITICAL FLUIDS USED IN FOODS . 14.4.3 CRITICAL POINT OF MIXTURES .
14.4.4 PROPERTIES OF SUPERCRITICAL FLUIDS RELATIVE TO GASES . 14.4.5
SUPERCRITICAL FLUID EXTRACTION PARAMETERS . PROBLEMS . SUGGESTED READING
. XVI CONTENTS CONTENTS XVLL A.5 FLOW PROPERTIES OF FOOD FLUIDS. . . . .
. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 543 A.6 PSYCHROMETRIC CHART: ENGLISH
UNITS......................................... 545 A.7 PSYCHROMETRIC
CHART: METRIC UNITS . . . . . .. . .. . .. .. . . . .. . . .. . . . . ..
. . . . . . . . . . . . 547 A.8 AVERAGE COMPOSITION OF FOODS (FROM USDA
HANDBOOK 8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 A.9 THERMAL
CONDUCTIVITY OF CONSTRUCTION AND INSULATING MATERIALS. . . . . . . . . .
. . . . . 553 A.I0 THERMAL CONDUCTIVITY OF FOODS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
A.LL SPREADSHEET PROGRAM FOR CALCULATING THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF
FOODS FROM THEIR COMPOSITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . . . . . . 557 A.12
CORRELATION EQUATIONS FOR HEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 559 A.13 VISUAL BASIC PROGRAM FOR
EVALUATING TERNPERATURE RESPONSE OF A BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 563 A.14 VISUAL BASIC PROGRAM FOR EVALUATING
LOCAL HEAT TRANSFER COEFFICIENT FROM TEMPERATURE RESPONSE OF A
BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 567 A.15 THERMAL CONDUCTIVITY OF WATER AS A FUNCTION OF
TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 A.16 DENSITY OF WATER
AS A FUNCTION OF TEMPERATURE .. . .. . . .. . . .. . . . . . . . . . . .
. . .. . . . 571 A.17 VISCOSITY OF WATER AS A FUNCTION OF TEMPERATURE. .
. . . . . . . . .. . . . . .. . . . . * ... . . .. 573 INDEX 575
|
adam_txt |
CONTENTS PREFACE. V 1 REVIEWOF
MATHEMATICAL PRINCIPLES AND APPLICATIONS IN FOOD PROCESSING . . . . . .
. . . . . . 1 1.1 GRAPHING AND FITTING EQUATIONS TO EXPERIMENTAL DATA .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 VARIABLES
AND FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2
GRAPHS. 2
1.1.3 EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.4
LINEAR EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.5 NONLINEAR
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 LINEARIZATION OF NONLINEAR
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 5 1.3 NONLINEAR CURVE FITTING. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 6 1.4 LOGARITHMIC AND SEMI-LOGARITHMIC GRAPHS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5 INTERCEPT OF
LOG-LOG GRAPHS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6 ROOTS OF EQUATIONS . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.1 POLYNOMIALS 16 1.6.1.1
QUADRATIC EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6.1.2 FACTORING. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 16 1.6.1.3 ITERATION TECHNIQUE . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.7 PROGRAMMING
USING VISUAL BASIC FAR APPLICATIONS IN MICROSOFT EXCEL . . . . . . . . .
. . 18 1.8 USE OF SPREADSHEETS TO SALVE ENGINEERING PROBLEMS. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.9 SIMULTANEOUS
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.9.1
SUBSTITUTION. 23
1.9.2 ELIMINATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.9.3
DETERMINANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.10 SOLUTIONS TO A
SYSTEM OF LINEAR EQUATIONS USING THE "SOLVER" MACRO IN EXCEL. . . . . .
27 1.11 POWER FUNCTIONS AND EXPONENTIAL FUNCTIONS . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.12 LOGARITHMIC
FUNCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.13 DIFFERENTIAL
CALCULUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.13.1 DEFINITION OF A
DERIVATIVE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 32 1.13.2 DIFFERENTIATION FORMULAS . . . .
. . . . . . . . . . 33 1.13.3 MAXIMUM AND MINIMUM VALUES OF FUNCTIONS
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.14 INTEGRAL
CALCULUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.14.1
INTEGRATION FORMULAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 VII VIII CONTENTS
1.14.2 INTEGRATION TECHNIQUES , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.1 CONSTANTS , ,. 39
1.14.2,2 INTEGRATION BY PARTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.3 PARTIAL FRACTIONS ,
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.14.2.4 SUBSTITUTION , ,
',' , . 39 1.15 GRAPHICAL INTEGRATION , , , , . 41 1.15.1 RECTANGULAR
RULE , , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.15.2
TRAPEZOIDAL RULE , , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.15.3 SIMPSON'SRULE , , , , , 42 1.16 DIFFERENTIAL EQUATIONS , . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 43 1.17 FINITEDIFFERENCE APPROXIMATION OF DIFFERENTIAL
EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 PROBLEMS . ,
, , . , , , , , , . . 46 SUGGESTEDREADING , . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2 UNITS AND DIMENSIONS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . *. . . . . . . . . . . . * . . . . .
. . . . . . . . . . *. . . . . . 51 2.1 DEFINITION OF TERMS , . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 51 2.2 SYSTEMS OF MEASUREMENT , , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3 THE SI SYSTEM , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3.1 UNITS IN SI
ANDTHEIR SYMBOLS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 52 2.3.2 PREFIXES RECOMMENDED FOR USE IN SI , . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4 CONVERSION OF UNITS . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 54 2.4.1 PRECISION, ROUNDING-OFFRULE,
SIGNIFICANT DIGITS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.5 THEDIMENSIONAL EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.6
CONVERSION OF UNITS USING THE DIMENSIONAL EQUATION , , , . . . . . 55
2.7 THEDIMENSIONAL CONSTANT (GE) , . . 57 2.8 DETERMINATION OF
APPROPRIATE SI UNITS , . . 57 2.9 DIMENSIONAL CONSISTENCY OF EQUATIONS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 58 2.10 CONVERSION OF DIMENSIONAL EQUATIONS . , . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 PROBLEMS , ,
. , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 61 SUGGESTEDREADING . , , . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3
MATERIAL BALANCES. . . . . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . . . .
*. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.1 BASICPRINCIPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.1
LAWOF CONSERVATION OF MASS , . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.2
PROCESS FLOWDIAGRAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.1.3 SYSTEM BOUNDARIES . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 67 3.1.4 TOTAL MASSBALANCE . , . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 67 3.1.5 COMPONENT MASS BALANCE , . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1.6 BASIS AND "TIEMATERIAL" , . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.2 MATERIAL
BALANCE PROBLEMS INVOLVED IN DILUTION, CONCENTRATION, AND DEHYDRATION .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.1 STEADY STATE . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.2 VOLUME CHANGES ON MIXING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 73 3.2.3 CONTINUOUS VERSUS BATCH . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.2.4
RECYCLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.2.5 UNSTEADY
STATE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3 BLENDING OF
FOODINGREDIENTS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 80 3.3.1 TOTAL MASS ANDCOMPONENT BALANCES. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 CONTENTS IX
3.3.2 USE OF SPECIFIED CONSTRAINTS IN EQUATIONS. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.4 MULTISTAGE PROEESSES . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 89 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 SUGGESTED READING . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4 GASES AND VAPORS . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.1 EQUATIONS OF STATE FOR
IDEAL AND REAL GASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 105 4.1.1 THE KINETIE THEORY OF GASES . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 105 4.1.2 ABSOLUTE TEMPERATURE AND PRESSURE . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.1.3 QUANTITY
OF GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.1.4 THE IDEAL GAS
EQUATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.1.4.1 P-V-T RELATIONSHIPS FOR
IDEAL GASES 108 4.1.5 VAN DER WAAL'S EQUATION OF STATE . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.1.6 CRITIEAL CONDITIONS FOR GASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.1.7 GAS MIXTURES
'" '" '" " . . 112 4.2 THERMODYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 114 4.2.1 THERMODYNAMIE VARIABLES. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.2.2 THE RELATIONSHIP BETWEEN C P AND CV FOR GASES. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.2.3 P-V-T RELATIONSHIPS FAR
IDEAL GASES IN THERMODYNAMIE PROCESSES . . . . . . . . . . . 117 4.2.4
CHANGES IN THERMODYNAMIE PROPERTIES, WORK, AND HEAT ASSOCIATED WITH
THERMODYNAMIE PROEESSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2.5 WORK AND ENTHALPY CHANGE ON
ADIABATIE EXPANSION OR COMPRESSION OF AN IDEAL GAS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 118 4.2.6 WORK AND ENTHALPY CHANGE ON ISOTHERMAL
EXPANSION OR COMPRESSION OF AN IDEAL GAS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 118 4.3 VAPOR-LIQUID EQUILIBRIUM. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119 4.3.1 THE CLAUSIUS-CLAPEYRON EQUATION. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 4.3.2 LIQUID
CONDENSATION FROM GAS MIXTURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 120 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 123 SUGGESTED READING. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 124 5 ENERGY BALANCES . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.1 GENERAL PRINCIPLES . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.2 ENERGY TERMS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.2.1
HEAT.
126 5.2.2 HEAT CONTENT, ENTHALPY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.2.3
SPEEIFIC HEAT OF SOLIDS AND LIQUIDS . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.3 ENTHALPY CHANGES IN
FOODS DURING FREEZING '" '" . . . 131 5.3.1 CORRELATION EQUATIONS BASED
ON FREEZING POINTS OF FOOD PRODUCTS UNMODIFIED FROM THE NATURAL STATE .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 131 5.3.2 ENTHALPY CHANGES DURING THE FREEZING OF FOODS CALCULATED
FROM MOLALITY OF LIQUID WATER FRACTION OF THE FOOD . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 133 5.3.3 FREEZING POINT DEPRESSION BY
SALUTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 134 5.3.4 AMOUNT OF LIQUID WATER AND LEE AT TEMPERATURES BELOW
FREEZING . . . . . . . . . . . . 134 5.3.5 SENSIBLE HEAT OF WATER AND
ICE AT TEMPERATURES BELOW THE FREEZING POINT . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 134 5.3.6 TOTAL ENTHALPY CHANGE. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.3.7 SPECIFIC BEATS OF GASES AND VAPORS . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 X CONTENTS 5.4
PROPERTIES OF SATURATED AND SUPERHEATED STEARN. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.4.1 THE STEARN TABLES. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 139 5.4.1.1 THE SATURATED STEAM TABLE. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
139 5.4.1.2 THE SUPERHEATED STEAM TABLES . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 5.4.1.3 DOUBLE INTERPOLATION
FROM SUPERHEATED STEAM TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5.4.2
PROPERTIES OF STEAM HAVING LESS THAN 100% QUALITY . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 143 5.5 HEAT BALANCES . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 143 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 149 SUGGESTED READING. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 152 6 FLOW OF FLUIDS. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 6.1 THE CONCEPT OF VISCOSITY .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 153 6.2 RHEOLOGY. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 155 6.2.1 VISCOMETRY * **.**.* 155 6.2.1.1 VISCOMETERS
BASED ON FLUID FLOW THROUGH A CYLINDER . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.2.1.2 DERIVATION OF THE POISEUILLE EQUATION. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 156 6.2.1.3 VELOCITYPROFILE AND SHEAR
RATE FOR APOWER LAW FLUID. . . . . . . . . . . . . . . 158 6.2.1.4 GLASS
CAPILLARY VISCOMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 160 6.2.1.5 FORCED FLOW TUBE OR CAPILLARY
VISCOMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 6.2.1.6
EVALUATION OF WALL EFFECTS IN TUBE VISCOMETRY . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 166 6.2.1.7 GLASS CAPILLARY VISCORNETER USED AS A FORCED
FLOW VISCOMETER . . . . . . . 167 6.2.2 EFFECT OF TEMPERATURE ON
RHEOLOGICAL PROPERTIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 170 6.2.3 BACK EXTRUSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.2.4 DETERMINATION OF RHEOLOGICAL PROPERTIES OF FLUIDS USING ROTATIONAL
VISCOMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 6.2.4.1 WIDE GAP ROTATIONAL
VISCOMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 180 6.2.4.2 WIDE GAP VISCOMETER WITH CYLINDRICAL SPINDIES . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 182 6.3 CONTINUOUS VISCOSITY MONITORING
AND CONTROL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 186 6.3.1 CAPILLARY VISCOMETER. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.3.2
ROTATIONAL VISCOMETER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.3.3 VISCOSITY
SENSITIVE ROTAMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 186 6.4 FLOW OF FALLING FILMS. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 187 6.4.1 FILMS OF CONSTANT THICKNESS . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 187 6.4.2 TIME-DEPENDENT FILM THICKNESS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 6.4.3
PROCESSES DEPENDENT ON FLUID FILM THICKNESSES . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 192 6.5 TRANSPORTATION OF FLUIDS. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 193 6.5.1 MOMENTUM BALANCE. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 193 6.5.2 THE CONTINUITY PRINCIPLE. . . . . . . . 195 6.6 FLUID
FLOW REGIMES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.6.1 THE
REYNOLDS NUMBER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.6.2 PIPES AND
TUBES. . . . . 198 6.6.3 FRICTIONAL RESISTANCE TO FLOW
OFNEWTONIAN FLUIDS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.6.4 FRICTIONAL RESISTANCE TO FLOW OF NON-NEWTONIAN FLUIDS. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 202 6.6.5 FRICTIONAL RESISTANCE OFFERED BY
PIPE FITTINGS TO FLUID FLOW . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 6.7
MECHANICAL ENERGY BALANCE: THE BEMOULLI EQUATION . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 205 6.8 PUMPS , . . . . 210 6.8.1
TYPES OFPUMPS AND THEIR CHARACTERISTICS , " 210 CONTENTS XI 6.8.2
FACTORS TO BE CONSIDERED IN PUMP SELECTION. . . . 211 6.8.3
PERFORMANCE CURVES OF PUMPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 PROBLEMS. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 SUGGESTED READING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 7 HEAT TRANSFER . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7.1 MECHANISMS OF
HEAT TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7.1.1 HEAT TRANSFER BY
CONDUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 223 7.1.2 FOURIER'S FIRST LAW OF HEAT TRANSFER. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7.1.3 ESTIMATION OF THERMAL CONDUCTIVITY OF FOOD PRODUCTS . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 224 7.104 FOURIER'S SECOND LAW OF HEAT
TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 226 7.1.5 TEMPERATURE PROFILE FOR UNIDIRECTIONAL HEAT TRANSFER
THROUGH A SLAB . . . . . . . . 228 7.1.6 CONDUCTION HEAT TRANSFER
THROUGH WALLS OF A CYLINDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.1.7 THE TEMPERATURE PROFILE IN THE WALLS OF A CYLINDER IN STEADY-STATE
HEAT TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 7.1.8 HEAT
TRANSFER BY CONVECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 232 7.1.8.1 NATURAL
CONVECTION. 232 7.1.8.2 FORCED
CONVECTION . . 233 7.1.9 HEAT TRANSFER BY RADIATION '" '" . 233
7.1.9.1 TYPES OF SURFACES . '" '" . 233 7.1.9.2 EFFECT OFDISTANCE
BETWEEN OBJECTS ON HEAT TRANSFER. . 236 7.1.9.3 RADIANT ENERGY
EXCHANGE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 236 7.1.10 MICROWAVE AND DIELECTRIC HEATING . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 7.1.10.1
ENERGY ABSORPTION BY FOODS IN A MICROWAVE FIELD. . . . . . . . . . . . .
. . 240 7.1.10.2 RELATIVE HEATING RATES OF FOOD COMPONENTS . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 242 7.2 TEMPERATURE MEASURING DEVICES . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 243 7.2.1 LIQUID-IN-GLASS THERMOMETERS '" . . . . . .
244 7.2.2 FLUID-FILLED THERMOMETERS. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 7.2.3 BIMETALLIC
STRIP THERMOMETERS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 245 7.204 RESISTANCE TEMPERATURE DEVICES
(RTDS) , 245 7.2.5
THERMOCOUPLES. . . . . .
. 245 7.2.6 RADIATION PYROMETERS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 7.2.7
ACEURATE TEMPERATURE MEASUREMENTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 247 7.3 STEADY-STATE HEAT TRANSFER. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 248 7.3.1 THE CONCEPT OFRESISTANCE TO HEAT
TRANSFER. 248 7.3.2 COMBINED CONVECTION AND CONDUCTION: THE
OVERALL HEAT TRANSFER COEFFICIENT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 704
HEAT EXCHANGE EQUIPMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 704.1 HEAT
TRANSFER IN BEAT EXCHANGERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 253 704.2 THE LOGARITHMIC MEAN
TEMPERATURE DIFFERENCE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 254 7.5 LOCAL HEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
7.5.1 DIMENSIONLESS QUANTITIES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.5.2 EQUATIONS FOR
CALCULATING BEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 258 7.5.2.1 SIMPLIFIED EQUATIONS FOR NATURAL CONVECTION TO AIR
OR WATER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.5.2.2 FLUIDS IN LAMINAR AND
TURBULENT FLOW INSIDE TUBES. . . . . . . . . . . . . . . 259 7.5.2.3
HEAT TRANSFER TO NON-NEWTONIAN FLUIDS IN LAMINAR FLOW . . . . . . . . .
259 XLL CONTENTS 7.5.2.4 ADAPTING EQUATIONS FOR HEAT TRANSFER
COEFFIEIENTS TO NON-NEWTONIAN FLUIDS. , , , , . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 260 7.6 UNSTEADY-STATE HEAT TRANSFER , . . . . . . . . . . .
. . 267 7.6.1 HEATING OF SOLIDS HAVING INFINITE THERMAL CONDUCTIVITY . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 7.6.2 SOLIDS WITH FINITE THERMAL
CONDUCTIVITY , . , , . . . . . . . . . 268 7.6.3 THE SEMI-INFINITE
SLAB WITH CONSTANT SURFAEE TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 269 7.6.4 THE INFINITE SLAB , , 271 7.6.5 TEMPERATURE DISTRIBUTION FOR
A BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.6.6 USE OFHEISSLER AND GURNEY-LURIE CHARTS , . . . . . . 272 7.7
CALCULATING SURFAEE BEAT TRANSFER COEFFICIENTS FROM EXPERIMENTAL HEATING
CURVES . , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
7.8 FREEZING RATES , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 276 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 SUGGESTED READINGS , . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
8 KINETICSOF CHEMICAL REACTIONS IN FOODS . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 8.1 THEORY
OFREAETION RATES , . . . . . . . . . . . . . . 285 8.2 TYPES OF
REAETIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 8.2.1
UNIMOLECULAR REAETIONS , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 286 8.2.2 BIMOLECULAR REACTIONS . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 287 8.2.3 REVERSIBLE REACTIONS. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.3 ENZYME REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 8.4
REAETION ORDER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29] 8.4.1
ZERO-ORDER REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29] 8.4.2 FIRST-ORDER
REACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29] 8.4.3 SECEND-ORDER REACTIONS . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 292 8.4.4 NTH-ORDER REACTIONS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 292 8.5 REACTIONS WHERE PRODUCT CONEENTRATION IS RATE LIMITING . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 8.6 THE REACTION RATE
CONSTANT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 8.7 TEMPERATURE DEPENDENCE OF
REACTION RATES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 294 8.7.1 THE ARRHENIUS EQUATION , . . . . . . . . 294
8.7.2 THE QIO VALUE " . 295 8.7.3 THE Z VALUE. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 295 8.8 DETERMINATION OF REAETION KINETIC PARAMETERS.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
8.9 USE OF CHEMIEAL REACTION KINETIC DATA FOR THERMA] PROCESS
OPTIMIZATION . . . . . . . . . . 297 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 SUGGESTED READING. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 9 THERMAL PROCESS
CALCULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 9.1 PROCESSES AND SYSTEMS
FOR STABILIZATIONOF FOODS FOR SHELF-STABLE STORAGE: SYSTEMS
REQUIREMENTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30] 9.1.1 IN-CAN
PROCESSING '" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 301 9.1.1.1 STATIONARY RETORTS . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 30] 9.1.1.2 HYDROSTATIE COOKER. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 9.1.1.3
CONTINUOUS AGITATING RETORTS. . . . . . . . . . 303 9.1.1.4
CRATELESS RETORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 9.1.2 PROCESSING PRODUCTS
PACKAGED IN FLEXIBLE PLASTIC CONTAINERS. . . . . . . . . . . . . . . .
306 CONTENTS XLLL 9.1.3 PROCESSING IN GLASS CONTAINERS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 9.1.4
FLAME STERILIZATION SYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 9.1.5 CONTINUOUS FLOW
STERILIZATION: ASEPTIC OR COLD FILL . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 308 9.1.6 STEAM-AIR MIXTURES FOR THERMAL PROCESSING. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 9.2 MICROBIOLOGICAL
INACTIVATION RATES AT CONSTANT TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 310 9.2.1 RATE OF MICROBIA1 INACTIVATION . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 9.2.2 SHAPE
OF MICROBIAL INACTIVATION CURVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 310 9.2.3 STERILIZING VALUE OR LETHALITY OF A
PROCESS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
9.2.4 ACCEPTABLE STERILIZING VALUE FOR PROCESSES . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 314 9.2.5 SELECTION OF INOCULATION
LEVELS IN INOCULATED PACKS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
9.2.6 DETERMINATION OF D VALUES USING THE PARTIAL STERILIZATION
TECHNIQUE. . . . . . . 317 9.2.7 THE HEAT RESISTANCE OF SPOI1AGE
MICROORGANISMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 9.2.8 FO
VALUES USED IN COMMERCIAL STERILIZATION OF CANNED FOODS . . . . 319
9.2.9 SURFACE STERILIZATION '" . . . . 319 9.3 EFFECT OFTEMPERATURE ON
THERMAL INACTIVATION OFMICROORGANISMS. . . 321 9.4 INACTIVATION OF
MICROORGANISMS AND ENZYMES IN CONTINUOUSLY FLOWING FLUIDS. . . . . 323
9.4.1 TIME AND TEMPERATURE USED IN THE PASTEURIZATION OF FLUID FOODS. .
. . . . . . . 323 9.4.2 MICROBIAL INACTIVATION IN CONTINUOUSLY FLOWING
FLUIDS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 9.4.3 NUTRIENT
DEGRADATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 329 9.4.4 HIGH-PRESSURE PASTEURIZATION.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 332 9.4.4.1 HIGH-PRESSURE SYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 9.4.4.2 HIGH-PRESSURE
PASTEURIZATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 334 9.4.4.3 HIGH-PRESSURE STERILIZATION . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 9.4.5 STERILIZATION OF
FLUIDS CONTAINING DISCREET PARTICULATES . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 336 9.5 STERILIZING VALUE OF PROCESSES EXPRESSED AS FO . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 9.6 THERMAL
PROCESS CALCULATIONS FOR CANNED FOODS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 337 9.6.1 THE GENERAL METHOD. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 337 9.6.2 HEAT TRANSFER EQUATIONS AND TIME-TEMPERATURE CURVES FOR
CANNED FOODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 9.6.3 PLOTTING HEAT
PENETRATION DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 343 9.6.3.1 DETERMINATION OF F, AND J . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
9.6.3.2 DETERMINATION OF F, AND JE . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 344 9.6.4 FORMULA METHODS FOR THERMAL
PROCESS EVALUATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
9.6.4.1 STUMBO'S PROCEDURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 9.6.4.2 HAYAKAWA'S PROCEDURE . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
350 9.6.5 EVALUATION OF PROBABILITY OF SPOILAGE FROM A GIVEN PROCESS . .
. . . . . . . . . . . . 363 9.6.5.1 CONSTANT TEMPERATURE PROCESSES . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 9.6.5.2
PROCESS TEMPERATURE CHANGE. . . . . 364 9.7 BROKEN HEATING CURVES . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 365 9.8 QUALITY FACTOR DEGRADATION. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 371 PROBLEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 374 SUGGESTED READING. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 377 10 REFRIGERATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 379 10.1 MECHANICAL REFRIGERATION SYSTEM. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
379 10.1.1 PRINCIPLE OF OPERATION: THE HEAT PUMP. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 10.1.2
REFRIGERANTS. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 380 XIV CONTENTS 10.1.3 THE REFRIGERATION CYCLE. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 382 10.1.4 THE REFRIGERATION CYCLE AS ASERIES OF THERMODYNAMIC
PROCESSES . . . . . . . . 383 10.1.5 THE REFRIGERATION CYCLE ON THE
PRESSURE/ENTHALPY DIAGRAM FAR A GIVEN REFRIGERANT. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
10.1.5.1 EXAMPLE PROBLEMS ON THE USE OFREFRIGERANT CHARTS.
386 10.1.6 THE CONDENSER AND EVAPORATOR. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 10.1.6.1 PROBLEMS WITH
HEAT EXCHANGE IN SYSTEMS USING ZEOTROPIC REFRIGERANTS . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 10.1.7 THE
COMPRESSOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 10.2 REFRIGERATIONLOAD. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 397 10.2.1 BEAT INCURSION THROUGH
ENCLOSURES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 397 10.2.2 BEAT INCURSION THROUGH CRACKS AND CREVICES . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 10.2.3 BEAT INCURSION THROUGH
OPEN DOORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 398 10.2.4 BEAT GENERATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
10.2.5 THE UNSTEADY-STATE REFRIGERATION LOAD. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 401 10.3 COMMODITYSTORAGE
REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 402 10.4 CONTROLLEDATMOSPHERE STORAGE. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 402 10.4.1 RESPIRATION. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 402 10.4.2 CA GAS COMPOSITION . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 404 10.5 MODIFIEDATMOSPHEREPACKAGING . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 PROBLEMS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 SUGGESTED READING. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 11 EVAPORATION. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 11.1
SINGLE-EFFECTEVAPORATORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 11.1.1 THE VAPORCHAMBER .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 414 11.1.2 THE CONDENSER. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 11.1.3
REMOVAL OF NONCONDENSIBLE GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 417 11.1.4 THE BEAT EXCHANGER . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 419 11.2 IMPROVINGTHE ECONOMY OF EVAPORATORS. . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 11.2.1
VAPARRECOMPRESSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 423 11.2.2 MULTIPLE-EFFECTEVAPORATORS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 423 11.3 ENTRAINMENT. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 11.4 ESSENCE
RECOVERY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 PROBLEMS. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
SUGGESTEDREADING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 12
DEHYDRATION.
431 12.1 WATERACTIVITY 431 12.1.1 THERMODYNAMICBASIS FOR WATER ACTIVITY
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 12.1.2
OSMOTICPRESSURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.1.3 WATERACTIVITY AT
HIGH MOISTURE CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 433 12.1.3.1 GIBBS-DUHEM EQUATION . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 436 12.1.3.2 OTHER EQUATIONS FOR
CALCULATING WATER ACTIVITY . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.1.4
WATERACTIVITY AT LOW MOISTURE CONTENTS . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 439 12.1.4.1 THE GAB (GUGGENHEIM-ANDERSON-DE
BOER) EQUATION. . . . . . . . . . . 440 12.1.4.2 OTHER EQUATIONS FOR
SORPTION ISOTHERMS OF FOODS . . . . . . . . . . . . . . . 442 CONTENTS
XV 12.2 MASS TRANSFER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
12.2.1 MASS DIFFUSION. . . . . . . 443 12.2.2 MASS TRANSFER FROM
SURFACES TO FLOWING AIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 446 12.3 PSYCHROMETRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
449 12.3.1 CARRYING CAPACITY OF GASES FOR VAPORS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 12.3.2 THE PSYCHROMETRIC
CHART. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 450 12.3.3 USE OF PSYCHROMETRIC CHART TO FOLLOW
CHANGES IN THE PROPERTIES OF AIR-WATER MIXTURES THROUGH A PROCESS. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 12.4 SIMUITANEOUS
HEAT AND MASS TRANSFER IN DEHYDRATION. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 453 12.5 THE STAGES OF DRYING. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
12.6 PREDICTION OF DRYING TIMES FROM DRYING RATE DATA. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 456 12.6.1 MATERIALS WITH ONE FALLING
RATE STAGE WHERE THE RATE OF DRYING CURVE GOES THROUGH THE ORIGIN. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 12.6.2 MATERIALS WITH
MORE THAN ONE FALLING RATE STAGE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 458 12.6.3 THE CONSTANT DRYING RATE. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 12.7 SPRAY DRYING. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 12.7.1 DRYING TIMES IN
SPRAY DRYING . . . . . . . 462 12.8 FREEZE DRYING . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 465 12.8.1 DRYING TIMES FOR SYMMETRICAL
DRYING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
12.9 VACUUM BELT DRYER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
470 SUGGESTED READING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
13 PHYSICAL SEPARATION PROCESSES.
.****.**.*.*. 475 13.1
FILTRATION.
475 13.1.1 FILTRATE FLOW THROUGH FILTER CAKE . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 13.1.2 CONSTANT PRESSURE
FILTRATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 478 13.1.3 FILTRATION RATE MODEL EQUATIONS FOR
PROLONGED FILTRATION WHEN FILTER CAKES EXHIBIT TIME-DEPENDENT SPECIFIC
RESISTANCE. . . . . . . . . . . . . . 482 13.1.4 EXPONENTIAL DEPENDENCE
OF RATE ON FILTRATE VOLUME . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
13.1.5 MODEL EQUATION BASED ON TIME-DEPENDENT SPECIFIC CAKE RESISTANCE.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 13.1.6 OPTIMIZATION OF
FILTRATION CYC1ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 485 13.1.7 PRESSURE-DRIVEN MEMBRANE SEPARATION
PROCESSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 13.1.8 MEMBRANE
SYSTEM CONFIGURATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 489 13.1.9 TRANSMEMBRANE FLUX IN PRESSURE-DRIVEN
MEMBRANE SEPARATION PROCESSES (POLARIZATION CONCENTRATION AND FOULING) .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 13.1.10 SOLUTE REJECTION . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 494 13.1.11 STERILIZING FILTRATIONS . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 495 13.1.12 ULTRAFILTRATION. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 13.1.13
REVERSE OSMOSIS. 498
13.1.14 TEMPERATURE DEPENDENCE OFMEMBRANE PERMEATION RATES.
502 13.1.15 OTHER MEMBRANE SEPARATION PROCESSES . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 13.2
SIEVING.
502 13.2.1 STANDARD SIEVE SIZES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503 13.3 GRAVITY
SEPARATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 13.3.1 FORCE BALANCE
ON PARTICLES SUSPENDED IN A FLUID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 504 A.2 PROPERTIES OF SUPERHEATED STEAM . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . . . . 537 A.4 SATURATED
STEAM TABLES: METRIC UNITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 541 A.3 SATURATED STEAM TABLES: ENGLISH UNITS , .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
505 506 507 507 510 511 513 513 514 514 514 515 516 516 517 517 518 518
519 520 522 521 521 533 523 528 529 530 530 530 530 531 532 A.L
CONVERSION FACTORS EXPRESSED AS A RATIO . 13.3.1.1 BUOYANT FORCE .
13.3.1.2 DRAG FORCE , . 13.3.2 TERMINAL VELOCITY . 13.3.3 THE DRAG
COEFFICIENT . PROBLEMS ****************** . SUGGESTED READING . 14
EXTRACTION . 14.1 TYPES OF EXTRACTION PROCESSES . 14.1.1 SINGLE-STAGE
BATCH PROCESSING . 14.1.2 MULTISTAGE CROSS-FLOW EXTRACTION . 14.1.3
MULTISTAGE COUNTERCURRENT EXTRACTION . 14.1.4 CONTINUOUS COUNTERCURRENT
EXTRACTORS . 14.2 GENERAL PRINCIPLES . 14.2.1 DIFFUSION . 14.2.2
SOLUBILITY . 14.2.3 EQUILIBRIUM . 14.3 SOLID-LIQUID EXTRACTION: LEACHING
. 14.3.1 THE EXTRACTION BATTERY: NUMBER OF EXTRACTION STAGES . 14.3.2
DETERMINATION OFTHE NUMBER OFEXTRACTION STAGES USING THE PONCHON-SAVARIT
DIAGRAM . 14.3.3 THE LEVER RULE IN PLOTTING POSITION OF A MIXTURE OF TWO
STREAMS IN ANX-YDIAGRAM . 14.3.4 MATHEMATICAL AND GRAPHICAL
REPRESENTATION OF THE POINT J IN THE PONCHON-SAVARIT DIAGRAM . 14.3.5
MATHEMATICAL AND GRAPHICAL REPRESENTATION OF THE POINT P . 14.3.6
EQUATION OF THE OPERATING LINE AND REPRESENTATION ON THE X-Y DIAGRAM .
14.3.7 CONSTRUCTION OF THE PONCHON-SAVARIT DIAGRAM FOR THE DETERMINATION
OF THE NUMBER OF IDEAL EXTRACTION STAGES . 14.4 SUPERCRITICAL FLUID
EXTRACTION . 14.4.1 EXTRACTION PRINCIPLES . 14.4.2 CRITICAL POINTS OF
SUPERCRITICAL FLUIDS USED IN FOODS . 14.4.3 CRITICAL POINT OF MIXTURES .
14.4.4 PROPERTIES OF SUPERCRITICAL FLUIDS RELATIVE TO GASES . 14.4.5
SUPERCRITICAL FLUID EXTRACTION PARAMETERS . PROBLEMS . SUGGESTED READING
. XVI CONTENTS CONTENTS XVLL A.5 FLOW PROPERTIES OF FOOD FLUIDS. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 543 A.6 PSYCHROMETRIC CHART: ENGLISH
UNITS. 545 A.7 PSYCHROMETRIC
CHART: METRIC UNITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 547 A.8 AVERAGE COMPOSITION OF FOODS (FROM USDA
HANDBOOK 8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 A.9 THERMAL
CONDUCTIVITY OF CONSTRUCTION AND INSULATING MATERIALS. . . . . . . . . .
. . . . . 553 A.I0 THERMAL CONDUCTIVITY OF FOODS . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
A.LL SPREADSHEET PROGRAM FOR CALCULATING THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF
FOODS FROM THEIR COMPOSITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . * . . . . . . . . . . . . . . . . 557 A.12
CORRELATION EQUATIONS FOR HEAT TRANSFER COEFFICIENTS . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 559 A.13 VISUAL BASIC PROGRAM FOR
EVALUATING TERNPERATURE RESPONSE OF A BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 563 A.14 VISUAL BASIC PROGRAM FOR EVALUATING
LOCAL HEAT TRANSFER COEFFICIENT FROM TEMPERATURE RESPONSE OF A
BRICK-SHAPED SOLID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 567 A.15 THERMAL CONDUCTIVITY OF WATER AS A FUNCTION OF
TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 A.16 DENSITY OF WATER
AS A FUNCTION OF TEMPERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 571 A.17 VISCOSITY OF WATER AS A FUNCTION OF TEMPERATURE. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . * . . . . 573 INDEX 575 |
any_adam_object | 1 |
any_adam_object_boolean | 1 |
author | Toledo, Romeo T. |
author_facet | Toledo, Romeo T. |
author_role | aut |
author_sort | Toledo, Romeo T. |
author_variant | r t t rt rtt |
building | Verbundindex |
bvnumber | BV021623866 |
callnumber-first | T - Technology |
callnumber-label | TP371 |
callnumber-raw | TP371 |
callnumber-search | TP371 |
callnumber-sort | TP 3371 |
callnumber-subject | TP - Chemical Technology |
classification_rvk | ZE 56000 |
classification_tum | LEB 050f |
ctrlnum | (OCoLC)75925995 (DE-599)BVBBV021623866 |
dewey-full | 664 |
dewey-hundreds | 600 - Technology (Applied sciences) |
dewey-ones | 664 - Food technology |
dewey-raw | 664 |
dewey-search | 664 |
dewey-sort | 3664 |
dewey-tens | 660 - Chemical engineering |
discipline | Chemie / Pharmazie Lebensmitteltechnologie Agrar-/Forst-/Ernährungs-/Haushaltswissenschaft / Gartenbau |
discipline_str_mv | Chemie / Pharmazie Lebensmitteltechnologie Agrar-/Forst-/Ernährungs-/Haushaltswissenschaft / Gartenbau |
edition | 3. ed. |
format | Book |
fullrecord | <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><collection xmlns="http://www.loc.gov/MARC21/slim"><record><leader>01922nam a2200505 c 4500</leader><controlfield tag="001">BV021623866</controlfield><controlfield tag="003">DE-604</controlfield><controlfield tag="005">20230525 </controlfield><controlfield tag="007">t</controlfield><controlfield tag="008">060621s2007 gw ad|| |||| 00||| eng d</controlfield><datafield tag="015" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">06,N02,1622</subfield><subfield code="2">dnb</subfield></datafield><datafield tag="016" ind1="7" ind2=" "><subfield code="a">97755502X</subfield><subfield code="2">DE-101</subfield></datafield><datafield tag="020" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">0387290192</subfield><subfield code="c">Gb. (Pr. in Vorb.)</subfield><subfield code="9">0-387-29019-2</subfield></datafield><datafield tag="020" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">9780387290195</subfield><subfield code="9">978-0-387-29019-5</subfield></datafield><datafield tag="024" ind1="3" ind2=" "><subfield code="a">9780387290195</subfield></datafield><datafield tag="035" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">(OCoLC)75925995</subfield></datafield><datafield tag="035" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">(DE-599)BVBBV021623866</subfield></datafield><datafield tag="040" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">DE-604</subfield><subfield code="b">ger</subfield><subfield code="e">rakddb</subfield></datafield><datafield tag="041" ind1="0" ind2=" "><subfield code="a">eng</subfield></datafield><datafield tag="044" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">gw</subfield><subfield code="c">XA-DE-BE</subfield></datafield><datafield tag="049" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">DE-M49</subfield><subfield code="a">DE-1028</subfield><subfield code="a">DE-83</subfield></datafield><datafield tag="050" ind1=" " ind2="0"><subfield code="a">TP371</subfield></datafield><datafield tag="082" ind1="0" ind2=" "><subfield code="a">664</subfield><subfield code="2">22</subfield></datafield><datafield tag="084" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">ZE 56000</subfield><subfield code="0">(DE-625)155895:</subfield><subfield code="2">rvk</subfield></datafield><datafield tag="084" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">670</subfield><subfield code="2">sdnb</subfield></datafield><datafield tag="084" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">LEB 050f</subfield><subfield code="2">stub</subfield></datafield><datafield tag="100" ind1="1" ind2=" "><subfield code="a">Toledo, Romeo T.</subfield><subfield code="e">Verfasser</subfield><subfield code="4">aut</subfield></datafield><datafield tag="245" ind1="1" ind2="0"><subfield code="a">Fundamentals of food process engineering</subfield><subfield code="c">Romeo T. Toledo</subfield></datafield><datafield tag="250" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">3. ed.</subfield></datafield><datafield tag="264" ind1=" " ind2="1"><subfield code="a">New York, NY</subfield><subfield code="b">Springer</subfield><subfield code="c">2007</subfield></datafield><datafield tag="300" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">XVII, 579 S.</subfield><subfield code="b">Ill., graph. Darst., Tab.</subfield></datafield><datafield tag="336" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">txt</subfield><subfield code="2">rdacontent</subfield></datafield><datafield tag="337" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">n</subfield><subfield code="2">rdamedia</subfield></datafield><datafield tag="338" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">nc</subfield><subfield code="2">rdacarrier</subfield></datafield><datafield tag="490" ind1="0" ind2=" "><subfield code="a">Food Science Text Series</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1=" " ind2="7"><subfield code="a">Indústria de alimentos</subfield><subfield code="2">larpcal</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1=" " ind2="4"><subfield code="a">Food industry and trade</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Lebensmittelverfahrenstechnik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4167046-2</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="655" ind1=" " ind2="7"><subfield code="8">1\p</subfield><subfield code="0">(DE-588)4123623-3</subfield><subfield code="a">Lehrbuch</subfield><subfield code="2">gnd-content</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="0"><subfield code="a">Lebensmittelverfahrenstechnik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4167046-2</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2=" "><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="856" ind1="4" ind2="2"><subfield code="q">text/html</subfield><subfield code="u">http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=2737253&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm</subfield><subfield code="3">Inhaltstext</subfield></datafield><datafield tag="856" ind1="4" ind2="2"><subfield code="m">OEBV Datenaustausch</subfield><subfield code="q">application/pdf</subfield><subfield code="u">http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=014838880&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA</subfield><subfield code="3">Inhaltsverzeichnis</subfield></datafield><datafield tag="999" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">oai:aleph.bib-bvb.de:BVB01-014838880</subfield></datafield><datafield tag="883" ind1="1" ind2=" "><subfield code="8">1\p</subfield><subfield code="a">cgwrk</subfield><subfield code="d">20201028</subfield><subfield code="q">DE-101</subfield><subfield code="u">https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk</subfield></datafield></record></collection> |
genre | 1\p (DE-588)4123623-3 Lehrbuch gnd-content |
genre_facet | Lehrbuch |
id | DE-604.BV021623866 |
illustrated | Illustrated |
index_date | 2024-07-02T14:54:37Z |
indexdate | 2024-07-09T20:40:10Z |
institution | BVB |
isbn | 0387290192 9780387290195 |
language | English |
oai_aleph_id | oai:aleph.bib-bvb.de:BVB01-014838880 |
oclc_num | 75925995 |
open_access_boolean | |
owner | DE-M49 DE-BY-TUM DE-1028 DE-83 |
owner_facet | DE-M49 DE-BY-TUM DE-1028 DE-83 |
physical | XVII, 579 S. Ill., graph. Darst., Tab. |
publishDate | 2007 |
publishDateSearch | 2007 |
publishDateSort | 2007 |
publisher | Springer |
record_format | marc |
series2 | Food Science Text Series |
spelling | Toledo, Romeo T. Verfasser aut Fundamentals of food process engineering Romeo T. Toledo 3. ed. New York, NY Springer 2007 XVII, 579 S. Ill., graph. Darst., Tab. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Food Science Text Series Indústria de alimentos larpcal Food industry and trade Lebensmittelverfahrenstechnik (DE-588)4167046-2 gnd rswk-swf 1\p (DE-588)4123623-3 Lehrbuch gnd-content Lebensmittelverfahrenstechnik (DE-588)4167046-2 s DE-604 text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=2737253&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext OEBV Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=014838880&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis 1\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk |
spellingShingle | Toledo, Romeo T. Fundamentals of food process engineering Indústria de alimentos larpcal Food industry and trade Lebensmittelverfahrenstechnik (DE-588)4167046-2 gnd |
subject_GND | (DE-588)4167046-2 (DE-588)4123623-3 |
title | Fundamentals of food process engineering |
title_auth | Fundamentals of food process engineering |
title_exact_search | Fundamentals of food process engineering |
title_exact_search_txtP | Fundamentals of food process engineering |
title_full | Fundamentals of food process engineering Romeo T. Toledo |
title_fullStr | Fundamentals of food process engineering Romeo T. Toledo |
title_full_unstemmed | Fundamentals of food process engineering Romeo T. Toledo |
title_short | Fundamentals of food process engineering |
title_sort | fundamentals of food process engineering |
topic | Indústria de alimentos larpcal Food industry and trade Lebensmittelverfahrenstechnik (DE-588)4167046-2 gnd |
topic_facet | Indústria de alimentos Food industry and trade Lebensmittelverfahrenstechnik Lehrbuch |
url | http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=2737253&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=014838880&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA |
work_keys_str_mv | AT toledoromeot fundamentalsoffoodprocessengineering |