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| 編輯推薦： |
食品加工过程不仅要遵守法律法规和降低成本，而且实际的用水和用能也至关重要。这本书综合阐述了提高食品工业用水和用能以及废水处理效率的各种关键技术。
第一部分阐述了良好管理的核心驱动力；第二部分介绍了关于水耗和能耗的评估以及降耗的设计策略，还论及了用水和用能的审计、用水量最小化的建模和优化工具；第三部分论述了良好现场管理程序、检测措施和过程控制，以及监控系统和智能化操作支持系统；第四部分讨论了节能方法，这部分的每一章侧重于食品行业各具体领域中的节能方案，例如制冷、干燥和热能回收；第五部分主要讨论了食品工业中水再利用和废水处理，主要有水再循环利用、杀菌技术、需氧及厌氧生物系统处理废水；第六部分介绍了一些特殊食品加工行业用水和用能的最小化，包括新鲜肉禽制品、谷物加工、制糖、软饮料、啤酒和葡萄酒生产等行业。
在卓越的编辑和国际一流作者合作团队的共同努力下，《食品加工过程用水和用能管理手册》必将成为食品工业的标准参考工具书。
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| 內容簡介： |
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本书分35章从六大方面介绍了：一、提高食品加工中用水和用能管理水平的关键；二、水耗和能耗的评估及降耗的设计策略；三、良好现场管理程序、检测措施和生产控制，以最大限度地节水、节能；四、食品加工、零售和废物处理中的节能方法；五、食品工业中水的再利用和废水处理；六、特殊食品加工行业中用水和用能的最小化。
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| 關於作者： |
序
食品加工业在长期保证人类生存所需能量供给的同时，也需要考虑煤炭、石油、天然气这类天然矿物资源的可持续性。在过去的几十年中，全球人口的稳定增长及其营养需求的不断上升，使食品和饮料行业每年的水耗能耗增长40%，像中国和印度这样的许多国家，人口急剧上升，导致水和能源的需求急剧增加，成本持续增长。水资源不足在世界许多地方已成为当地经济发展和人民生活质量提高的瓶颈。由于CO2、NOx、SOx、尘埃、炭黑和燃烧物排放物剧增，全球人口的增长和能源需求的上升已造成了许多领域不可预测的环境问题。伴随全球经济的高速发展，各国都在增加产量，此时利用新技术以保证生产加工行业提高能效并使废物排放最小化就显得越发重要。能源及其它环境成本、强制性废水废物排放限制、行政收费和税收从根本上影响着产品的成本。对以上问题的一个潜在解决方案是通过对水耗和能耗的优化，提高加工效率、减少废水和废物的排放。
食品加工领域分布非常广泛，生产旺季仅在特定且有限的时间段内，如制糖工业。此外，食品工业行业很多，且十分依赖小规模的生产加工商，因此伴随着能源价格的上升和节能减排的呼声渐紧，运用有效工艺提高能效将大有可为。适当地利用可提高能源利用率的方法和技术也可达到综合利用可再生资源的目的，如在加热和冷却循环中综合利用生物能源、太阳能光伏和太阳能加热。业界要求一方面减少水耗，另一方面减少废水排放，二者并不矛盾。
本书综述了业界最新的研究开发、良好实际操作，并提供了实际的案例分析，编辑也鼓励作者为每一章节附上“更多的信息与建议”，以便读者能进一步深入研究并获得更多信息。
本书分为6个部分：
第一部分 提高食品加工中用水和用能管理水平的关键
这一部分就本书内容做了总体的介绍，由3章组成，提供了一般问题的相关综述：法规和经济问题 — 第1章，环境保护和经济问题 — 第2章，第3章综述了废弃物处理的综合方法。
第1章可使读者对现代食品加工操作中成功的用水管理的基本方法有一定的了解，本章以法规和经济标准为基础，围绕工厂现场和公司管理者的可能考量，尤其是与工程相关的问题进行介绍。本章的目的不是给出相关条例章程的列表，也不只是给出基于极少数实际操作中得到的‘平均’基准数据，如果这样，那就显得太过平淡了。本章明确了食品加工操作的多样性，阐述了现代法规的基本趋势及其含义，最重要的是，阐述了在工程和生产操作的关键过程中，执行得越来越多的各种具体操作的要求，这些具体操作的使用频率呈上升趋势。读完第1章后，读者应对单个或多厂址工厂密切相关的标准和管理流程的确定程序有一个基本的了解。本章提供的许多有关建议都是依据简单原理提出的，没有进行深入讨论。但人们总认为复杂的问题应该有复杂的解决方案，所以这些简单原理往往就被忽视了。
第2章阐述了食品行业的水耗、能耗都很大，因此，有责任提高二者的使用效率，并减少浪费。一般来说，在食品行业中操作流程的改进都有非常大的空间，但不一定能很容易地达到节水、节能的目标，并保持已有的节水、节能水平。在行业内部，必须对从车间操作人员到高级管理者进行教育和培训，且这些教育和培训需要与政府和国际导向具有一致性，并保证执行。有多少食品公司能够做到像保证产品质量和满足客户货期要求那样积极地减少水耗和能耗呢？
第3章通过食品加工中废水处理复杂方法的综述补充了环境问题，较好地认识了能耗和水耗、废弃物最小化是包括食品工业在内的所有工业的主要环境问题。食品工业的废物流包括废水和固体废弃物，也会产生相对少量的废气。虽然食品工业并不会被视为污染和环境危害的主要来源，但对环境的影响常常是十分严重的，废水中典型的问题包括化学需氧量（COD）及生化需氧量（BOD）高，常常还带有很多的悬浮物（SS），在很多情况下，还含有高浓度的脂肪、油和脂质（FOG），食品工业产生的大部分废弃物都是可生物降解的，但也需要用综合方法来优化选择废弃物处理工艺，选择时应从技术、经济和环境的各个方面综合考虑，并采用最合适的解决方案。这一章的任务是概述在优化和选择食品废弃物处理技术中的决策支持工具和工艺优化工具的可应用技术，本章给出了几个具体实例，描述了具体情况，并给出结论。这些问题作为后续章节的引言综述了食品加工中用水和用能管理的主要特征。
第二部分 水耗和能耗的评估及降耗的设计策略
这一部分共有7章，介绍了应用于降低水耗和能耗的主要方法学，第4章介绍了如何进行水耗能耗审计，以及如何理解水耗能耗审计的主要问题，阐述了如何利用使这些审计来降耗。基于各类食品饮料加工中的水耗和能耗，如果利用合理，可成功地回收15%~30%的投资成本，这是非常吸引人的。总的来讲，食品加工的利润比较低，在减少对环境影响的情况下，水耗和能耗的有效管理将有助于增加净利润。
接下来的几章介绍了食品工业中水耗和能耗最小化的可行方法，供水系统的设计在过去的20年中有了巨大的发展，其中包括水耗及废水排放最小化系统设计概念和方法，第5章描述的工艺集成方法是有长期的成功经验做基础的，从工艺集成的角度来看，在供水网络的设计中有三个主要的设计选择可以考虑：水的再利用、再生水循环和再生水再利用。在各个工业部门都可以看到大量使用这些节水技术的成功案例，其中也包括食品饮料工业。第6章与第5章结构相似，但所论及的是能源使用的最小化问题，主要讨论热集成技术（众所周知的夹点技术），其方法对所有类型的食品工业通用，且易于操作，这两章都提供了实际案例研究。
第7章主要介绍了建模和优化工具，本章先讨论了用水和再利用水的建模原理和技术，其中也包含了操作的复杂度和时效性，如何来确保模型的适用性和足够的精确性，展示了优化的本质和原理，以及其背后的计算工具，介绍了构建这些优化的供水系统的主要技术，构建和优化模型的方法包括数学编程、优化与随机搜索和供水网络设计P-图。
第8章论及了能源管理方法，能源管理程序的目标之一是对能源情况进行监测、记录、分析、重点检查、改变和控制能源流动，从而保证了能源的可持续性，并使得加工过程中的能效最大化。
第9章讨论了食品饮料行业间歇式和半连续化的工艺用水和用能最小化的问题。近年来，人们从多角度研究了连续加工过程，结果非常令人满意。相反，采用间歇式加工工艺的行业很少进行用水量最小化的研究工作，虽然间歇加工过程的能源集成方法已有所发展，也考虑了将环境方面的因素整合到非连续化加工过程的设计和优化中，但用水最小化策略的文献报道还是不多，大多数的研究工作仅针对有关问题的局部和特定的情况，间歇加工过程在特定的操作条件下达到其基本工艺要求，但其资源的消耗量则随时间变化，从而使得对过程的研究更加复杂。该资源需求决定于产品生产的顺序及生产计划表，本章介绍了一个成功的应用方法，该方法可用于研究多重污染的情况，代价是计算机的运作费用增加了。但是，有关处理多重污染的简单、真实的方法首先要有一个参照物或者主要的污染物（限制成分），接着在第二步利用感官分析来考虑其它污染物。
第10章介绍了集成设计的概念，展示了食品加工工业中可用于评估车间用水、能源实施情况的系统方法。虽然食品行业的用水用能管理已有现场管理规则和良好实践指南，但应采用在最低的经济成本和环境成本下，对用水和用能系统可以同步设计和或优化的一个系统化和集成化的方法，以充分考虑主要资源及其能源效率之间的相互作用。为达到用水用能最小化的目的，讨论了可用的概念性设计工具及设计准则。本章也描述了部分加工用水需求和与之相关的能源需求的水网络系统的复杂性，需要特别指出的是，运用全局性视角，对全厂用水用能情况进行综合的调查研究是必要的，而不是针对区域性的、局部的、非集成的方法。
第三部分：良好现场管理程序、检测措施和生产控制，以最大限度地节水、节能
这一部分对许多工业读者非常有益，前2章论述了良好现场管理措施。第11章介绍了提高工业用水效率的方法，良好的现场管理实践中的花费通常很少，但它对工厂满足食品安全要求和整体的运行效率将产生巨大的影响。在食品加工过程中，对食品产品本身来讲，水通常是作为原料来使用的，设备的清洗，锅炉、冷却塔和泵这类设备的运行以及像厕所和浴室这类辅助设施，水也是必不可少的，像冷却、蒸煮、洗涤、冲洗、漂烫和输送这类食品加工操作，水的使用量通常也是很大的。你若在食品工厂巡视过程中发现脏乱的物品、泄漏、溢漏、长流水、原料废弃物、不必要的返工产品、下水道堵塞、空气泄漏、操作马虎以及无激情或懒散的工作状态等现象，就会意识到到良好现场管理的重要性。本章展示了良好现场管理在维护和优化清洗程序以及提高水利用效率方面所起的关键作用，职业健康和安全（OHAS）相关操作，如溢漏和泄漏管理、采用化学品自动定量及和（CIP定位清洗）系统，从而减少员工直接接触化学药品的可能性，都有助于降低水耗。
第12章主要专注于能源使用的相关问题，该章比较清楚地论证了不通过有效的现场管理（如：旨在降低水耗、职业健康和安全、工厂整洁或清洗的相关现场管理），而分门别类地监测降低能耗是很难的，因为能量流是互连互通，联系复杂，且相互影响的。该章概述的许多良好现场管理措施将有助于食品工厂降低能耗。由于许多现场管理措施很少涉及到复杂的管理系统或技术的实施，所以往往被忽视。本章总体概述了如何强化现场管理制度和关注细节，从而达到帮助食品工厂达到能耗最小化的目标。
第13章论述了食品工业中用水和用能的检测和过程控制问题，这一点非常重要，可以将食品工业的用水和用能管理看作一个集成控制的问题，总体的目标可定义为，在保证成本合理并具有竞争力，且产品质量得到严格保障的前提下，使得水耗能耗最小化。在食品工业中水的用途十分复杂（可作为，例如：产品组分、清洗剂、用于锅炉和冷却目的的传热介质、原料的输送介质和调节剂等等），使得水的检测和过程控制更具挑战性。一般来讲，食品工业规范要求水，甚至是清洗用水，也必须要达到饮用水的质量标准。水系统平行操作之间的相互作用和废水处理工厂使得找出综合并有效的解决方案更加复杂。影响食品工业水耗和能耗的最重要的因素是工艺的总体设计，如果食品工艺设计较差，在节水和节能方面，任何一个控制系统功效都会受到严格限制。经验显示，改进方案及合理控制是减少食品工业中水耗的最重要的途径之一。并且，有经验表明，用很少的资本投入，通过简单的培训和操作改进，就可以获得用水量减少30%的成果。工艺设计和控制的整合是影响着直接控制系统的设计决策，也影响着公用工程控制系统投资和操作成本。在工艺流程、传热和传质的集成以及有效的控制系统中，通过改进设计可有效提高能效及水
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| 目錄：
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作者详细介绍
前言
第一部分：食品加工中提高水和能源管理水平的关键驱动力
1食品加工中水和能源管理的立法和经济问题
简介
立法的趋势和概况
提高管理水平的经济驱动力
对立法及经济动力的影响因素
锅炉管理
评估污水处理及水资源再利用项目经济效益的一般程序
总结
更多的信息和建议
参考文献
2 食品加工中水和能源管理的环境和消费者问题
2.1 简介
2.2 食品加工过程中水耗和能耗的范围
2.3 食品公司的财务成本
2.4 环境影响及成本
2.5 未来的发展趋势
2.6 更多的信息和建议
2.7 参考文献
3 食品加工废物处理的一项复杂方法
3.1 简介
3.2 食品加工过程中的废弃物
3.3 食品加工过程中废弃物的处理方法
3.4 废物处理工艺的选取
3.5 有效处理方法举例
3.6 生命周期分析
3.7 未来趋势
3.8 结论
3.9 更多的信息和建议
3.10 参考文献
第二部分 水耗和能耗的审核及降耗的设计目标
4 审计水资源及能源的消耗量并制定策略来减少消耗
4.1能源与水资源审核简介
4.2 加工步骤及能源和水资源使用明细
4.3 确定能够节约水资源和能源的操作单元
4.4 成本效益分析
4.5 结论
4.6更多的信息和建议
4.7 参考文献
5 食品加工中减少用水量的方法
5.1 简介
5.2 减少用水量
5.3 水资源的重复利用及循环利用
5.4 工艺改良以最大限度减少水资源使用量
5.5 在食品工程中的应用
5.6 总结
5.7更多的信息和建议
5.8 参考文献
6食品加工中减少能源用量的方法
6.1 简介：食品加工过程中能源消耗
6.2 食品加工能源的最小用量
6.3 能源节约及消耗最低化：加工一体化缩减工艺，热能、动力、能量水资源最小化
6.4 对选定个案的分析研究
6.5 使用缩减工艺和热集成技术以减少能源消耗的个案及实例研究
6.6 未来趋势
6.7更多的信息和建议
6.8 参考文献
7 制作并优化工具来尽最大可能减少水在食品加工过程中的使用量
7.1 简介
7.2 建立优化模型框架
7.3 优化：含义及其数学表达式
7.4 建立模型
7.5 实例：工程案例研究概况
7.6更多的信息和建议
7.7 参考文献
8 食品工业能源管理方法
8.1 简介
8.2 “自上而下”的方法：从生产方案到产品
8.3 “自下而上”的方法：从高效生产到生产方案
8.4 评估节能选项
8.5 结论
8.6 未来趋势
8.7详尽的资料及建议来源
8.8 致谢
8.9 参考文献
9 减少食品和饮料工业间歇或半连续加工工艺中水和能源用量
9.1 简介
9.2 减少用水量的方法
9.3 一般建模框架
9.4 数学模型
9.5 能源一体化的可能性
9.6 解决模型
9.7 模型优化
9.8 软件原型
9.9 工业应用
9.10 最后的考虑因素以及未来趋势
9.11 命名法
9.12更多的信息和建议
9.13 鸣谢
9.14参考文献
10 在食品工业中能源和水资源消耗最小化相结合的新方法
10.1 简介
10.2 有关能源、水资源消耗量同时最小化的文献综述
10.3 概念上的理解和物质上的观察
10.4 设计方案
10.5 摘要
10.6更多的信息和建议
10.7 参考文献
第三部分：良好的管理程序、检测措施和生产控制来最大限度减少能源与水资源的消耗
11 在食品加工厂中制定良好的管理程序来有效提高水资源的利用效率
11.1 简介
11.2 较好的管理
11.3 监控水用量
11.4 清洗
11.5 效用
11.6 辅助
11.7 单元操作
11.8 在食品加工业的趋势
11.9更多的信息和建议
11.10 参考文献
12在食品工厂中制定良好的测量体制来有效减少能耗
12.1 简介
12.2 降低清洗需求来节约能源
12.3 减少废弃物来节约能源
12.4 监控单元操作以减少能源
12.5 未来趋势
12.6更多的信息和建议
12.7 参考文献
13 食品工业中水和能源利用的测量和过程控制
13.1 简介
13.2 食品工厂中的测量和传感器
13.3 食品工业中水和能源的过程控制
13.4 系统一体化
13.5 结论、未来趋势、更多的信息和建议
13.6 参考文献
14 监控及智能支持来优化水和能源的利用
14.1 简介
14.2 用于加工操作的智能体系
14.3 诊断
14.4 监控以更好控制
14.5 基于代理的监控
14.6 链接到供应链管理
14.7 链接到生命周期管理
14.8 监控与分析
14.9 监控与预报——为了提高能源利用效率
14.10 趋势
14.11 监控及智力支持的应用对决策的帮助
14.12 监控——为了优化能源和水消耗
14.13 引进资源和财政的综合管理
14.14 结束语
14.15更多的信息和建议
14.16 参考文献
第四部分：在食品加工、零售和废物处理方面极大限度减少能源消耗的方法
15 食品工业中有关速冻、冷藏和冷却系统中能源消耗的极小值
15.1 简介
15.2 食品在速冻冻结和冷藏时所需能源
15.3 冷却系统的效率
15.4 冷却系统的单元效率
15.5 从食品中提取热能的效率及维持贮存过程中的温度
15.6 冷藏领域的构建及用途
15.7 生命周期的成本及分析
15.8 能源目标和监控
15.9 通过集成加热和冷却系统使能源消耗最小化
15.10 未来趋势
15.11更多的信息和建议
15.12 参考文献
16 有关干燥、焙烤以及蒸发过程中能源消耗最小化
16.1 简介
16.2 能量计算的一般方法
16.3 干燥
16.4 焙烤
16.5 蒸发
16.6 最后备注——更多的信息和建议
16.7 参考文献
17 有关干馏过程中能源消耗最小化
17.1 简介
17.2 干馏操作
17.3 能源消耗模型的建立与优化
17.4 在同一蒸器中同时处理不同产品
17.5新型包装系统以及他们对能源消耗的影响
17.6未来趋势
17.7 命名法
17.8更多的信息和建议
17.9 参考文献
18 食品工业中的余热回收
18.1 简介
18.2 本章主题
18.3 从源头上回收余热
18.4 余热利用——水槽
18.5 标准化测量——量化余热
18.6 余热回收仪器的类型
18.7 热冷储存（热能源储存——TES）
18.8 工艺单元一体化
18.9 案例研究
18.10 总结
18.11更多的信息和建议
18.12 参考文献
19 食品工业中传热器械结垢问题
19.1 简介
19.2 结垢的机理
19.3 水相面结垢
19.4 操作面结垢
19.5 结论
19.6 命名法
19.7更多的信息和建议
19.8 参考文献
20 食品零售中减少冷冻能耗以及对环境的影响
20.1 简介
20.2 食品零售过程中的制冷系统
20.3降低超市制冷系统对环境影响的最新研究和发展
20.4 二氧化碳制冷系统在超市中的应
20.5 有关超市制冷系统节能的几种可能性
20.6更多的信息和建议
20.7 结论
20.8 鸣谢
20.9 参考文献
21 食品废料脱水
21.1 简介
21.2 废料修整
21.3 增厚
21.4 脱水方法
21.5 综合脱水方法
21.6 一个既环保又经济的选择
21.7 结论和未来趋势
21.8 更多的信息和建议
21.9 参考文献
第五部分 食品工业中的水资源再利用及废水处理
22 食品工厂的给水要求
22.1 简介
22.2 未来趋势
22.3 供水
22.4 给水预处理
22.5 总结
22.6更多的信息和建议
22.7 参考文献
23 食品工厂水资源循环再利用
23.1 简介
23.2 食品加工工业
23.3 食品工厂中的水
23.4 水资源循环利用技术
23.5 水净化标准
23.6 水资源循环利用的几点可能性
23.7 保护水资源的几项措施
23.8 设计水资源循环利用的方案
23.9 水资源循环利用的几项优缺点
23.10 案例研究
23.11 结论以及未来趋势
23.12更多的信息和建议
23.13 参考文献
24 膜技术应用于食品加工废水的处理及再利用的优势
24.1 简介
24.2 膜分离处理
24.3 膜生物反应器
24.4 生物膜反应器
24.5 在食品工厂废水处理中的应用
24.6 结论及未来趋势
24.7更多的信息和建议
24.8 鸣谢
24.9 附录
24.10 参考文献
25 消毒技术应用于废水回收利用的优势
25.1 简介
25.2 连续的消毒处理
25.3 化学和物理消毒
25.4 未来趋势
25.5更多的信息和建议
25.6 参考文献
26 需氧处理技术应用于食品加工废水处理的优势
26.1 简介
26.2 食品加工废水的特性
26.3 需氧处理
26.4 未来趋势
26.5更多的信息和建议
26.6 参考文献
27厌氧处理技术应用于去除食品加工废水中有机物处理的优势
27.1 简介
27.2 食品加工废水特性
27.3 食品加工废水的厌氧处理
27.4 废水厌氧处理的类型
27.5 对厌氧消化的控制
27.6 食品加工废水厌氧处理的模式
27.7 未来趋势：通过对食品加工废水进行厌氧处理生产天然气和氢气
27.8更多的信息和建议
27.9 参考文献
28 海产食品废水处理
28.1 简介
28.2 海产食品废水的特性
28.3 预处理
28.4 生物处理
28.5 物理化学处理
28.6 海产食品废水在陆地上的应用
28.7 未来趋势
28.8更多的信息和建议
28.9 参考文献
第六部分：特殊食品加工行业中水和能源使用的最小量
29 屠宰场水资源和能源的管理
29.1 简介
29.2 屠宰场水资源和能源的应用
29.3 水和能源的节约项目
29.4更多的信息和建议
29.5 参考文献
30 家禽处理中水和能源的管理
30.1 工业中水和能源的使用现状
30.2 水和能源的使用现状：究竟使用了多少水和能源?为什么？
30.3 检测、监控、分析和策略
30.4 在每一个操作单元中减少能源消耗
30.5 废料管理及再生能源
30.6减少每一个操作单元中水资源消耗
30.7 水资源循环再利用
30.8 结论
30.9更多的信息和建议
30.10 参考文献
31谷物加工中水和能源的管理
31.1 简介
31.2 在谷物加工厂中水和能源的使用概况
31.3 面粉的混合、烘焙、干燥和冷却
31.4 玉米湿磨法和淀粉加工
31.5 未来趋势
31.6 更多的信息和建议
31.7 参考文献
32 制糖工业中水和能源的管理
32.1 简介
32.2 以甜菜和甘蔗为原料的糖制品
32.3 糖制品加工中确定节约能源与水资源的几点可能性
32.4 能量和水的最低值及其他优化工艺
32.5 建立能源分配制度以减少能源消耗
32.6建立水资源分配制度以减少水资源消耗
32.7 未来趋势
32.8更多的信息和建议
32.9 参考文献
33 提高糖制品生产能源利用率
33.1 简介
33.2 制糖工业
33.3 能源需求的理由是什么
33.4 热源与电源相结合
33.5 热损失
33.6 加热
33.7 蒸发
33.8 干燥
33.9 界限
33.10 产出收入比
33.11 未来趋势
33.12更多的信息和建议
33.13 参考文献
34 软饮料工业中水资源消耗最小化
34.1 简介
34.2 在连续化生产工业废水最小化的当代动向
34.3 在非连续化生产工业废水最小化的当代动向
34.4 饮料工业中水资源的应用背景
34.5 案例研究1：关于一体化的案例研究
34.6案例研究2：日本软饮料厂通过漂浮介质过滤和纳滤实现水资源循环再利用
34.7 结论
34.8更多的信息和建议
34.9致谢
34.10 参考文献
35 酿造、制酒和蒸馏：废水处理及利用方案
35.1 简介
35.2 水资源利用：酿造、制酒和蒸馏工业废水的源头和本质
35.3 最广泛应用的处理方法：饲养家畜、排放、需氧或厌氧处理、焚烧
35.4 另一种方法、通过最佳可行技术（BAT）重整处理方法：工业现实并可替代的方法
35.5 致谢
35.6 命名法
35.7 参考文献
索引
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序
食品加工业在长期保证人类生存所需能量供给的同时，也需要考虑煤炭、石油、天然气这类天然矿物资源的可持续性。在过去的几十年中，全球人口的稳定增长及其营养需求的不断上升，使食品和饮料行业每年的水耗能耗增长40%，像中国和印度这样的许多国家，人口急剧上升，导致水和能源的需求急剧增加，成本持续增长。水资源不足在世界许多地方已成为当地经济发展和人民生活质量提高的瓶颈。由于CO2、NOx、SOx、尘埃、炭黑和燃烧物排放物剧增，全球人口的增长和能源需求的上升已造成了许多领域不可预测的环境问题。伴随全球经济的高速发展，各国都在增加产量，此时利用新技术以保证生产加工行业提高能效并使废物排放最小化就显得越发重要。能源及其它环境成本、强制性废水废物排放限制、行政收费和税收从根本上影响着产品的成本。对以上问题的一个潜在解决方案是通过对水耗和能耗的优化，提高加工效率、减少废水和废物的排放。
食品加工领域分布非常广泛，生产旺季仅在特定且有限的时间段内，如制糖工业。此外，食品工业行业很多，且十分依赖小规模的生产加工商，因此伴随着能源价格的上升和节能减排的呼声渐紧，运用有效工艺提高能效将大有可为。适当地利用可提高能源利用率的方法和技术也可达到综合利用可再生资源的目的，如在加热和冷却循环中综合利用生物能源、太阳能光伏和太阳能加热。业界要求一方面减少水耗，另一方面减少废水排放，二者并不矛盾。
本书综述了业界最新的研究开发、良好实际操作，并提供了实际的案例分析，编辑也鼓励作者为每一章节附上“更多的信息与建议”，以便读者能进一步深入研究并获得更多信息。
本书分为6个部分：
第一部分 提高食品加工中用水和用能管理水平的关键
这一部分就本书内容做了总体的介绍，由3章组成，提供了一般问题的相关综述：法规和经济问题 — 第1章，环境保护和经济问题 — 第2章，第3章综述了废弃物处理的综合方法。
第1章可使读者对现代食品加工操作中成功的用水管理的基本方法有一定的了解，本章以法规和经济标准为基础，围绕工厂现场和公司管理者的可能考量，尤其是与工程相关的问题进行介绍。本章的目的不是给出相关条例章程的列表，也不只是给出基于极少数实际操作中得到的‘平均’基准数据，如果这样，那就显得太过平淡了。本章明确了食品加工操作的多样性，阐述了现代法规的基本趋势及其含义，最重要的是，阐述了在工程和生产操作的关键过程中，执行得越来越多的各种具体操作的要求，这些具体操作的使用频率呈上升趋势。读完第1章后，读者应对单个或多厂址工厂密切相关的标准和管理流程的确定程序有一个基本的了解。本章提供的许多有关建议都是依据简单原理提出的，没有进行深入讨论。但人们总认为复杂的问题应该有复杂的解决方案，所以这些简单原理往往就被忽视了。
第2章阐述了食品行业的水耗、能耗都很大，因此，有责任提高二者的使用效率，并减少浪费。一般来说，在食品行业中操作流程的改进都有非常大的空间，但不一定能很容易地达到节水、节能的目标，并保持已有的节水、节能水平。在行业内部，必须对从车间操作人员到高级管理者进行教育和培训，且这些教育和培训需要与政府和国际导向具有一致性，并保证执行。有多少食品公司能够做到像保证产品质量和满足客户货期要求那样积极地减少水耗和能耗呢？
第3章通过食品加工中废水处理复杂方法的综述补充了环境问题，较好地认识了能耗和水耗、废弃物最小化是包括食品工业在内的所有工业的主要环境问题。食品工业的废物流包括废水和固体废弃物，也会产生相对少量的废气。虽然食品工业并不会被视为污染和环境危害的主要来源，但对环境的影响常常是十分严重的，废水中典型的问题包括化学需氧量（COD）及生化需氧量（BOD）高，常常还带有很多的悬浮物（SS），在很多情况下，还含有高浓度的脂肪、油和脂质（FOG），食品工业产生的大部分废弃物都是可生物降解的，但也需要用综合方法来优化选择废弃物处理工艺，选择时应从技术、经济和环境的各个方面综合考虑，并采用最合适的解决方案。这一章的任务是概述在优化和选择食品废弃物处理技术中的决策支持工具和工艺优化工具的可应用技术，本章给出了几个具体实例，描述了具体情况，并给出结论。这些问题作为后续章节的引言综述了食品加工中用水和用能管理的主要特征。
第二部分 水耗和能耗的评估及降耗的设计策略
这一部分共有7章，介绍了应用于降低水耗和能耗的主要方法学，第4章介绍了如何进行水耗能耗审计，以及如何理解水耗能耗审计的主要问题，阐述了如何利用使这些审计来降耗。基于各类食品饮料加工中的水耗和能耗，如果利用合理，可成功地回收15%~30%的投资成本，这是非常吸引人的。总的来讲，食品加工的利润比较低，在减少对环境影响的情况下，水耗和能耗的有效管理将有助于增加净利润。
接下来的几章介绍了食品工业中水耗和能耗最小化的可行方法，供水系统的设计在过去的20年中有了巨大的发展，其中包括水耗及废水排放最小化系统设计概念和方法，第5章描述的工艺集成方法是有长期的成功经验做基础的，从工艺集成的角度来看，在供水网络的设计中有三个主要的设计选择可以考虑：水的再利用、再生水循环和再生水再利用。在各个工业部门都可以看到大量使用这些节水技术的成功案例，其中也包括食品饮料工业。第6章与第5章结构相似，但所论及的是能源使用的最小化问题，主要讨论热集成技术（众所周知的夹点技术），其方法对所有类型的食品工业通用，且易于操作，这两章都提供了实际案例研究。
第7章主要介绍了建模和优化工具，本章先讨论了用水和再利用水的建模原理和技术，其中也包含了操作的复杂度和时效性，如何来确保模型的适用性和足够的精确性，展示了优化的本质和原理，以及其背后的计算工具，介绍了构建这些优化的供水系统的主要技术，构建和优化模型的方法包括数学编程、优化与随机搜索和供水网络设计P-图。
第8章论及了能源管理方法，能源管理程序的目标之一是对能源情况进行监测、记录、分析、重点检查、改变和控制能源流动，从而保证了能源的可持续性，并使得加工过程中的能效最大化。
第9章讨论了食品饮料行业间歇式和半连续化的工艺用水和用能最小化的问题。近年来，人们从多角度研究了连续加工过程，结果非常令人满意。相反，采用间歇式加工工艺的行业很少进行用水量最小化的研究工作，虽然间歇加工过程的能源集成方法已有所发展，也考虑了将环境方面的因素整合到非连续化加工过程的设计和优化中，但用水最小化策略的文献报道还是不多，大多数的研究工作仅针对有关问题的局部和特定的情况，间歇加工过程在特定的操作条件下达到其基本工艺要求，但其资源的消耗量则随时间变化，从而使得对过程的研究更加复杂。该资源需求决定于产品生产的顺序及生产计划表，本章介绍了一个成功的应用方法，该方法可用于研究多重污染的情况，代价是计算机的运作费用增加了。但是，有关处理多重污染的简单、真实的方法首先要有一个参照物或者主要的污染物（限制成分），接着在第二步利用感官分析来考虑其它污染物。
第10章介绍了集成设计的概念，展示了食品加工工业中可用于评估车间用水、能源实施情况的系统方法。虽然食品行业的用水用能管理已有现场管理规则和良好实践指南，但应采用在最低的经济成本和环境成本下，对用水和用能系统可以同步设计和或优化的一个系统化和集成化的方法，以充分考虑主要资源及其能源效率之间的相互作用。为达到用水用能最小化的目的，讨论了可用的概念性设计工具及设计准则。本章也描述了部分加工用水需求和与之相关的能源需求的水网络系统的复杂性，需要特别指出的是，运用全局性视角，对全厂用水用能情况进行综合的调查研究是必要的，而不是针对区域性的、局部的、非集成的方法。
第三部分：良好现场管理程序、检测措施和生产控制，以最大限度地节水、节能
这一部分对许多工业读者非常有益，前2章论述了良好现场管理措施。第11章介绍了提高工业用水效率的方法，良好的现场管理实践中的花费通常很少，但它对工厂满足食品安全要求和整体的运行效率将产生巨大的影响。在食品加工过程中，对食品产品本身来讲，水通常是作为原料来使用的，设备的清洗，锅炉、冷却塔和泵这类设备的运行以及像厕所和浴室这类辅助设施，水也是必不可少的，像冷却、蒸煮、洗涤、冲洗、漂烫和输送这类食品加工操作，水的使用量通常也是很大的。你若在食品工厂巡视过程中发现脏乱的物品、泄漏、溢漏、长流水、原料废弃物、不必要的返工产品、下水道堵塞、空气泄漏、操作马虎以及无激情或懒散的工作状态等现象，就会意识到到良好现场管理的重要性。本章展示了良好现场管理在维护和优化清洗程序以及提高水利用效率方面所起的关键作用，职业健康和安全（OHAS）相关操作，如溢漏和泄漏管理、采用化学品自动定量及和（CIP定位清洗）系统，从而减少员工直接接触化学药品的可能性，都有助于降低水耗。
第12章主要专注于能源使用的相关问题，该章比较清楚地论证了不通过有效的现场管理（如：旨在降低水耗、职业健康和安全、工厂整洁或清洗的相关现场管理），而分门别类地监测降低能耗是很难的，因为能量流是互连互通，联系复杂，且相互影响的。该章概述的许多良好现场管理措施将有助于食品工厂降低能耗。由于许多现场管理措施很少涉及到复杂的管理系统或技术的实施，所以往往被忽视。本章总体概述了如何强化现场管理制度和关注细节，从而达到帮助食品工厂达到能耗最小化的目标。
第13章论述了食品工业中用水和用能的检测和过程控制问题，这一点非常重要，可以将食品工业的用水和用能管理看作一个集成控制的问题，总体的目标可定义为，在保证成本合理并具有竞争力，且产品质量得到严格保障的前提下，使得水耗能耗最小化。在食品工业中水的用途十分复杂（可作为，例如：产品组分、清洗剂、用于锅炉和冷却目的的传热介质、原料的输送介质和调节剂等等），使得水的检测和过程控制更具挑战性。一般来讲，食品工业规范要求水，甚至是清洗用水，也必须要达到饮用水的质量标准。水系统平行操作之间的相互作用和废水处理工厂使得找出综合并有效的解决方案更加复杂。影响食品工业水耗和能耗的最重要的因素是工艺的总体设计，如果食品工艺设计较差，在节水和节能方面，任何一个控制系统功效都会受到严格限制。经验显示，改进方案及合理控制是减少食品工业中水耗的最重要的途径之一。并且，有经验表明，用很少的资本投入，通过简单的培训和操作改进，就可以获得用水量减少30%的成果。工艺设计和控制的整合是影响着直接控制系统的设计决策，也影响着公用工程控制系统投资和操作成本。在工艺流程、传热和传质的集成以及有效的控制系统中，通过改进设计可有效提高能效及水的利用 效率。在新工
艺的设计中，此方法很快为设计工程师们所接受。在节水和节能方面，通过这种具有重要影响力的设计和控制决策，食品工业可成为获得较大利润的行业。灵活多样的食品加工系统设计可集成高品质多品种产品生产，这也是未来的发展趋势。只有通过设计和控制的集成才能满足大量的操作、安全、产品质量和环境规范的要求。工业自动化硬件和软件的发展使得食品加工行业在用水用能管理方面使用数学工具成为可能，并具有经济吸引力。
最后，第14章中论述了如何完善食品加工中的用水用能管理。任何一个工业加工过程的用水用能的优化工作都需要生产系统的综合知识和大量的真实数据，作为回报，该工作将使特定工艺的收益最大化，并成为环保型工艺操作。这些数据包括事故、干扰、故障和失败、创新、市场变化、法律约束和环境约束等，这些都必须收集（检测或模拟）、储存和分析，最后还要转换成具体操作，如：控制策略、维修管理计划、设计和再设计程序。
“过量”的信息可能会使操作人员混淆，甚至导致无可挽回的失误。在时间紧要的情况下更是如此，如设备故障，操作人员一般很难迅速地发现、查明、诊断和纠正错误。智能化操作支持系统通常由在线操作手册、误差诊断、设备维护管理和多媒体人机界面组成。研究成功的过程操作支持系统、故障诊断专家系统、智能检测系统和以专业知识为基础的维护系统已有报道，并应用于化工、电力装置和机械系统。在过去的10年中，开发智能检测和操作支持系统过程中所开发的许多不同方法已得到了应用。通过组合和集成各种方法来补偿采用单一方法的限制，可获得最佳结果，本章给出了可行的解决方案。
第四部分：食品加工、零售和废物处理中的节能方法
这一部分详细论述了食品行业各具体领域中的节能方案。第15章概述了食品行业优化低温贮藏、冻藏期间制冷系统操作的现状和未来选择。食品加工中用于制冷的能耗占了很大比例，相对于依赖硬件初始投资的传统方法，优化制冷系统从长远来看对于降低能耗有着巨大的潜力。通过对制冷装置的正确使用和维护，实质性的节能目标是可以达到的。大多数报道表明，通过优化现有的设备，达到节能20%的目标是可能的。本章论证了通过加热冷却系统的组合，以及热量回收，提供几乎无任何成本的热水、蒸汽或食品加热的可行性。本章的几个案例提供了详细的信息。
第16章论述了干燥、烘焙和蒸发浓缩相关的能耗最小化的问题。本章所论及的所有加工过程都属于高耗能的单元操作，它们中的某些操作，如，干燥和烘焙，由于这些单元操作仍然是能效较低，最小化这些单元操作的机会点是比较大的。常规的方法在本书的某些具体章节已有论述：能源审计、监测和控制、热泵使用、原料预处理、合理保温等。有些特别的方法，可以也应该得到实践，蒸发过程（浓缩、蒸馏和结晶）就存在着较大的节能潜力，尤其是二次蒸汽（多效蒸发现象）的再利用，潜力更大。
第17章论述了罐藏食品的生产领域的相关问题，食用罐藏灭菌食品历史悠久，而且很可能继续流行，由于其食用方便，且贮藏期很长。罐藏基本原理从开始应用于生产以来一直没有明显变化。仍然是先将食品装入密封容器中，再用足以破坏微生物的加热灭菌。但是，本章介绍了几个在节能和成本节约方面的最近最新研究进展，有的是在同一个杀菌锅中、用新型包装系统进行不同批量产品的同步加工，有的用新型柔韧的和半刚性容器包装产品和加工，有的采用多功能、无管道的间歇式生产工艺，在这些间歇式生产过程中，物料装填在可移动的容器中，且在车间现场管理可自动定位。
第18章介绍了食品工业热能回收的相关问题，热回收已成为食品工业（有时叫食品和饮料工业）单元操作的一个特征，这种情况至少已持续了1个世纪。本章旨在帮助行业内的工程师运用换热器或热泵识别废热回收（WHR）的机会点，若废热回收可行，在评估如何使用这类潜在能源之前，需通过关注具有废热源的单元操作来实现废热回收。如果通过比较简易的改进，对提高单元操作的能效无实质效果，那热回收就是最后的一张王牌。要想说服使用者使用废热回收，最佳途径是凭成功的案例说话，并证明这是实现成本节约的一个最有效方法。因此，在推介最后的“检查表”之前，本章列举了大量研究案例，其中一个采用换热器，另一个采用热泵，还有许多案例用表格形式表达。
结垢对换热器的运行有害，并影响传热和压力降。在食品工业中，当使用工业用水或河水作冷却剂时，就会在物料侧或冷却水侧结垢。紧凑型和强化型的换热器在行业中应用广泛，在各种操作条件下，包括运行非牛顿流体，其优良的清洁维护能力是众所周知的。第19章介绍了换热器的基本结垢机理及其对换热器设计的影响，介绍了管式和板式换热器结垢的情况，具体介绍了乳品工业和制糖工业中紧凑型和强化型换热器的应用。
第20章论述了如何在食品零售过程中减少制冷能耗和对环境的影响，零售食品的贮藏要消耗大量的能源，在工业化国家要消耗总电能的3%~5%。根据贮藏形式、当地气候、销售形式和所用设备，在工业化国家，贮藏零售食品消耗的电能在1000~1400 kWhm2之间，80%以上的耗能是电能，所消耗电能的40%~50%用于在贮藏过程中驱动制冷设备，冷冻冷藏是可行的节能机会点。零售食品店对大量的制冷剂散发到环境中是有责任的，每年散发到环境中的制冷剂占制冷剂使用总量的10%~30%。本章论述了如何在零售食品店降低制冷系统能耗和减少环境影响的最新方法，并辨别出可获得最大收益的领域。
第21章论述的重点是如何使食品废料脱水，由于减少了体积和重量，废料的水分含量越低，运输成本就越低。本章讨论了如何采用脱水技术对食品废料进行脱水的相关问题，水分含量的减少使得废料的管理更灵活、保存期更长，并有利于废料的再利用，一般的脱水工艺采用机械分离法，如，筛滤、螺杆挤压、带式挤压、真空过滤和离心分离，以上分离方法也可与诸如电场、超声波、振动、化学处理等结合，用于去除水分。合理地选择脱水工艺需要考虑多种因素，如，废料的种类和数量、脱水后的干燥固体的最终用途以及环境和经济相关的问题。
第五部分 食品工业中水的再利用和废水处理
第五部分共有7章，上文讨论了能耗及其最小化的相关问题，这一部分讨论了工业用水的相关问题。第22章论述了水源的准备和给水的供应及其预处理，成功的食品和饮料加工需要稳定供应高品质工业用水和适当的废水处理。许多情况下，终产品品质出现问题并不都是原料的原因，而是给水水质发生了变化。此外，除了水质要求外，如何使给水的成本处于合理范围也是本行业需要考虑的问题。水源对食品质量和饮料生产是至关重要的，能否大量获得高品质的水源对食品安全及其生产极其重要。水可以污染食品：可能因使用被原生动物和病毒污染的水源而影响产品的质量，食品工业用水必须符合安全饮用水标准。在食品生产中，水的微生物指标至为重要，不控制其中的微生物生长可能带来潜在危害，尤其是温水和冷却循环水。因此，为了去除有毒有害物质，食品工业用水必须进行预处理。为保证食品工业用水的供应，有许多需要考虑的地方，包括供水设施的设计、施工和操作。
?第23章讨论了如何降低食品和饮料工业耗水量的相关问题，并论及了近几年广受关注的工业用水再循环利用的可行方法，水再循环涉及了包括经过一次使用过的水的处理、贮存和分配的全部生产作业活动。术语“再循环水”基本是指处理过的有利用价值的废水，如果废水的污染程度在可接受的范围内，不影响二次使用，“再循环水”也可指未处理的废水。可使用的其它术语有“再生水”或“再生废水”。本章主要讨论了食品和饮料加工行业水再循环利用的基本概念和相关问题，包括水的纯净度标准、食品工厂节水和再循环利用机会点。本章内容包括食品加工厂用水、水的再循环技术、水纯净度标准、水的再循环机会点、节水措施、水循环方案设计、水再循环优缺点，并提供了案例分析。
第24章讨论了膜技术，采用膜技术的目的是生产无病毒及微生物污染的生产用水，该技术逐渐被广泛运用，能源和膜的成本仍然很大，但通过运用新方法可降低成本，在运用此新方法时，膜本身要比较便宜，通过亚临界通量操作可减少结垢。使用较好的膜可使废水量和污染程度大大降低。在稳定连续生产时，若使用很薄的膜，操作成本也会降低，因为过滤时的跨膜压差比较低。新的高效膜过滤工艺将使得分离操作和废水处理更经济。
下列研究进展提供了最大的潜在机会点：
膜层很薄及分布均匀的小孔径膜的制备和筛选；
过滤大分子和或颗粒时可大大减少垢层的带电荷膜或表面带电膜产品；
pH值可控、离子选择性高分子复合膜的制备；
分离效果好的亲和膜和手性膜的制备；
新的、高效模块的开发；
反应中含不溶性物质的膜反应器的应用，以提高膜过滤的性能；
开发新的膜技术和混合技术，以提高过滤效率。
第25章主要讨论了消毒技术，主要用于解决前几章中论及的废水再利用问题。消毒是杀灭或破坏致病微生物的操作，致病微生物包括：病毒、细菌和原生动物。虽然许多一般的废水处理技术都能降低废水中病原菌的浓度，但还是需要通过消毒操作，以确保废水中病原菌浓度处于安全水平之内。随着人口及其用水量的增加，人们接触工业排放废水的几率也大大增加了，为保证人们后续用水的质量必须要对废水进行消毒，后续用水可能包括下游的公共供水或庄稼的灌溉用水。读者也可以选择将处理过的废水在特定工业内部循环再利用，例如，食品工业，本章也提供并评估了现行方法和发展趋势。
第26章主要讨论了食品工业废水处理的曝气系统的最新进展，食品工业废水处理采用的是化学、物理和生物三者的综合技术，物理处理方法包括筛分、澄清和过滤，化学处理方法是由中和、强化絮凝和沉淀组成的，生物处理方法包括需氧和厌氧两种技术，如，需氧悬浮生长工艺、需氧和厌氧并连生长工艺、需氧和厌氧消化工艺。与厌氧工艺相比，需氧工艺的主要优点是，一般情况下，处理速率较高，能够比较容易地满足废水中溶解氧的调节需求，本章评估了现行的需氧工艺及其成本，最后部分指出了该领域未来的发展趋势。
相反，第27章论述的是从食品工艺废水中去除有机污染物的厌氧系统，厌氧系统被认为是食品工艺废水的一种新兴处理方法。与其它传统的方法相比，厌氧处理的关键特征是可将有机物质转化为富含沼气的生物能源，此生物能源可作为燃料使用，或用作环保汽车的清洁燃料。厌氧处理有许多方法，包括厌氧塘、完全混合消化池、柱塞流消化池、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧固定膜反应器（AFFR），本章也指出了各种设计和操作的优势。由于厌氧消化工艺包含了许多步骤和微生物类型，所以，厌氧工艺的建模也是最近研究取得进展的领域之一。已报道的大多数模型讨论了可溶物的动力学，考虑了发酵和产甲烷的步骤。食品生物质产生的食品工艺废水经厌氧工艺产生了大量的甲烷和氢气，这一技术是未来的发展趋势，本章也进行了讨论。
第28章是本部分的最后一章，本章讨论了海产品加工行业。该行业产生的废水中含有的污染物包括可溶物质、胶体和微粒物质，海产品加工行业废水的BOD、FOG和氮含量非常高，废水流中BOD主要来自屠宰过程和一般的清洗过程，最主要的是血液中的氮源，很难归纳出这些废水流所造成的问题的严重性，因为这些影响取决于排放物的浓度、排放速率和废水受体水源的自净能力。然而，在确定废水的特性和评价一个废水处理系统的效率时，必须要考虑关键的污染参数。本章讨论了海产品废水处理过程（如，预处理和初级处理、生物处理和物理化学处理）的一些特征参数。
第六部分：特殊食品加工行业中用水和用能的最小化
本部分有7章，第29章主要讨论有关屠宰场的问题，大型动物的加工操作包括，动物的接收和入栏、屠宰、放血、剥皮和去皮（牛和羊）、热烫和去毛（猪）、外皮处理、去除内脏、分块、切割和去骨、冷却。禽类的宰杀操作包括，禽类接收、击晕、放血、热烫、去毛、去除内脏、冷却和成熟。本章重点讨论用水的屠宰操作中的的清洁和冲洗用水，屠宰过程产生的废水其CODBOD和SS含量高，从能源的角度看，制冷车间耗电最大（占50%~65%），屠宰场的能耗与热水使用量密切相关，各加工步骤需要的水温可能不同，本章以Flemish屠宰场为例进行说明。
第30章介绍了家禽加工行业，主要讨论肉鸡的加工，即为获得鸡肉而饲养的鸡。总体上讲，其它家禽，例如，火鸡、鸭，在处理方式上是类似的。采用热电联产工厂焚烧废物和环保配送中心的措施看上去很复杂，而且又是资金密集型的，可能很难用低利润的家禽加工行业证明其收益，一般来说，还有许多回收期短的节能、节水简易方法可供选择。遗憾的是，工业的水耗数据，特别是耗能的数据十分欠缺，即使是个别车间的专用设备监控数据也不多，要不然就是从一个仪表获取能耗数据，充其量由分表获取能耗数据以覆盖车间更多区域，这就很难确定需要改进的目标。作者仍然提供了一个建议表，这可能对工业用户有用。
第31章讨论了谷物加工的相关问题，谷物加工包括谷物组分的分离、增强成分的选择和配料组合的范围、提高可加工性和品质、使最终产品具有独特性，并对消费者有吸引力，这些都是与淀粉的糊化、产生具有吸引力的质构和风味并提供干燥和稳定货架期产品的热加工结合在一起的。在谷物的初级加工和后续加工中要提升能源和水的利用率，在实践中这些可能会受到一定的限制。粮食加工通常都是干法，或者说所用的任何水分大多都保留在最终产品中，粮食加工操作需在合适的温度下进行，相对比较简单，基本是线性的，热回收有一定限制。粮食加工工业的原料成本大大超过了能源成本，能源成本主要是电能，电能通常不能像热能那样采用同样的方法来回收和再利用。本章主要分析以食品为目的的粮食加工业增强能源和水利用率方面一般和特别的机会点，主要关注粮食加工自身或支撑谷物加工各个行业的能耗和水耗，而不是农业方面和收获后的干燥和贮藏能耗和水耗。混合、热加工和冷却一直是通用操作，它们提供了节能的潜在机会点。玉米的湿法磨浆被认为与传统的化学加工最相似，从而，通过工艺的整合达到节水节能的目的最容易快速实现。本章最后讨论了谷物加工行业在提高用水和用能效率方面的未来趋势。
第32章分析了制糖工业的情况，近几十年来，用于新建糖厂的投资已非常少了，然而，出于经济和环境因素的考虑，对糖厂进行改造的需求越来越普遍。这将会提高生产效率并成功在行业内利用先进的制糖技术和环保技术。节能是一个重要的问题，因为在某些情况下，燃料成本占是生产成本的百分之几，发电厂燃烧燃料产生的废物排放占了总废物排放的大多数，典型的糖厂改造主要包括工厂能源系统的改进以降低能耗。水和蒸汽通常是能源的载体，改进能源系统就可产生改进供水管理的机会。此外，工厂改造的目标是降低能耗和废水的排放，以更严格地符合环保法规的要求，假如操作人员通过改进热回收降低了能耗，通过优化现行废水处理的排放量，那糖厂改造的策略就可取得一定效益，即可能不投资公用系统而创造出提高工厂效益的机会，通常有几种改造方案可供选择，几种方案的区别是资本成本和操作成本不同，目的是为了保持改造投资成本与所降低的操作成本的平衡，后者具有现实价值。对各种各样的生物制品，特别是对液体燃料的需求上升，使得人们对工业副产品，特别是对生物燃料的关注度有所提升，本章分析了以上内容及其相关问题。
第33章从不同的角度论述了类似的内容，该章讨论了制糖工业的生产操作单元，热加工工艺的所有单元操作都在制糖工业中有所应用，包括闪蒸工艺在内，其思路和案例同样也适合于其它生产工艺。
第34章介绍了软饮料工业（SDI）用水量和废水排放量最小化的当前趋势和发展前景，该行业形成了食品工业中相当大的二级行业，其特征是通过连续化操作来代替间歇式生产，本章在深入探究软饮料工业（SDI）之前，先从间歇式工艺节水的优化入手进行概述，本章以2个案例为基础概述了软饮料工业用水的简明情况，第1个案例研究了南非最大的软饮料经销商的生产设备，第2个案例则是针对日本的一家软饮料工厂进行的研究，两个案例研究都是基于用水的改进，显示了较强的实践意义，它们都是通过合理的设备选择达到改进目标的。
第35章总结了本书，啤酒、葡萄酒和白酒生产商主要关注的是他们所使用的技术对产品质量、成本效益和环境效益来说应该是最佳的，其次对改进现行加工技术的能耗、水耗和废水再生要是最经济的，本章的分析突出了这些行业水耗和废水管理方面已有的和新出现的制约因素，同时对资源耗用问题作了概述，论述了最普遍的处理方法、相关的限制和优点，讨论了用于降低水耗和减少废物排放的可行生化技术。环保技术方面，高效和严格的环保限制是新构思的基础，可持续性和经济性是关键词。
致谢
编者首先要表达对所有参与这一艰巨项目作者们的感激之情，在工作非常繁忙的情况下，该领域的领衔专家们完成了这本书。我们真心地感谢他们的奉献精神、及时传递和自愿接受编辑评论和建议，这些编辑评论和建议旨在保证覆盖本书的绝大多数问题，同时避免重复和交叉。最后，也是最重要的，我们要感谢Woodhead出版社的员工们，是他们给了我们巨大的帮助，我们还要感谢Sarah Whitworth小姐和Lynsey Gathercole夫人，能和你们在一起工作我们非常高兴。
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Robin Smith
Jin-Kuk Kim
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