内容简介
《食品加工过程智能监控技术》共分10章，主要包括绪论、食品加工过程外观指标智能监测技术、食品加工过程内部成分智能监测技术、食品加工过程风味特征智能监测技术、食品加工过程多传感器信息融合监测技术、食品加工过程参数智能监测技术、食品加工过程集散控制系统、食品加工过程PLC控制系统、食品加工过程智能控制方法、食品智能加工过程规范与案例。《食品加工过程智能监控技术》各章节采用了“基础知识的介绍、技术原理的阐述、相关装备系统、信号处理与分析、应用案例”的结构体系，分别介绍了食品加工过程中的多种监测技术与控制系统，以及它们在食品智能加工领域中的应用。
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 食品智能化加工技术概述 1
1.1.1 食品智能化加工技术内涵 2
1.1.2 食品智能化加工技术的发展历程 2
1.1.3 食品智能化加工监测及过程控制的意义 3
1.2 食品加工过程主要智能监测技术概述 3
1.2.1 食品加工过程外观指标智能监测技术 4
1.2.2 食品加工过程内部成分智能监测技术 5
1.2.3 食品加工过程风味特征智能监测技术 7
1.2.4 食品加工过程多传感器信息融合监测技术 7
1.2.5 食品加工过程参数智能监测技术 8
1.3 食品加工过程智能控制技术 8
1.3.1 集散控制系统（DCS） 9
1.3.2 PLC控制系统 11
1.3.3 人工智能与现代控制系统 12
1.4 食品加工过程智能化监测与控制未来趋势 13
第2章 食品加工过程外观指标智能监测技术 16
2.1 食品加工过程外观指标智能监测概述 16
2.1.1 食品加工过程外观指标基本特征 16
2.1.2 食品加工过程外观指标智能监测原理 18
2.1.3 食品加工过程常用外观指标智能监测技术 23
2.2 食品加工过程外观指标监测系统与设备 30
2.2.1 光源 30
2.2.2 镜头 31
2.2.3 主要平面检测器/摄像机 32
2.2.4 图像采集卡 34
2.2.5 波长色散装置 35
2.3 食品加工过程外观图像信号处理的方法 37
2.3.1 图像预处理技术 38
2.3.2 图像分割技术 39
2.4 数字图像的特征分析 41
2.4.1 尺寸 41
2.4.2 形状 42
2.4.3 颜色 42
2.4.4 纹理 44
2.5 食品加工过程外观指标监测应用 47
2.5.1 肉类食品加工过程外观指标监测 47
2.5.2 生鲜果蔬加工过程外观指标监测 54
第3章 食品加工过程内部成分智能监测技术 58
3.1 食品加工过程内部成分智能监测概述 58
3.1.1 食品加工过程内部成分变化分布特征 58
3.1.2 食品加工过程内部成分智能监测原理 61
3.2 食品加工过程内部成分光谱监测系统 63
3.2.1 光谱仪的基本结构 63
3.2.2 光谱仪的主要性能指标 64
3.2.3 光谱监测处理流程 67
3.3 光谱数据处理方法 69
3.3.1 光谱数据的预处理 69
3.3.2 光谱数据压缩及特征成分提取 72
3.3.3 光谱特征波长筛选 74
3.3.4 光谱数据数学模型建立 76
3.4 近红外光谱在食品加工过程中的监测应用 81
3.4.1 水果加工制品的品质监测 81
3.4.2 乳制品的品质监测 83
3.4.3 肉制品的品质监测 85
3.4.4 调味剂加工过程中的品质监测 86
3.4.5 食用油加工过程中的品质监测 87
3.4.6 谷物的品质监测 88
第4章 食品加工过程风味特征智能监测技术 93
4.1 食品加工过程风味特征智能监测概述 93
4.1.1 食品加工过程风味特征 93
4.1.2 食品加工过程中挥发性风味的形成 94
4.1.3 食品加工过程中滋味物质的形成 95
4.1.4 食品加工过程风味特征智能监测和评价 96
4.2 食品风味特征智能传感监测原理 96
4.2.1 电子嗅觉传感监测原理 96
4.2.2 电子味觉传感监测原理 97
4.3 食品风味特征智能传感监测系统 98
4.3.1 电子鼻系统 98
4.3.2 电子味觉系统 103
4.4 传感信号的数据处理方法 105
4.4.1 传感响应的数字化表达 105
4.4.2 传感信号预处理方法 106
4.4.3 传感信号特征提取方法 106
4.4.4 模式识别方法 107
4.5 智能传感在食品加工过程风味特征监测上的应用 110
4.5.1 电子鼻在绿茶杀青状态在线监测中的应用 110
4.5.2 电子鼻在酸辣肉干卤制中的应用 111
4.5.3 电子鼻在咖啡加工过程控制中的应用 112
4.5.4 电子鼻在食醋酿造过程中的应用 112
4.5.5 电子鼻对果蔬干燥过程的在线监测 113
4.5.6 电子舌在果酒发酵过程风味分析中的应用 114
4.5.7 电子舌在罗非鱼双菌可控发酵滋味研究中的应用 114
4.5.8 电子舌在黄瓜腌制滋味研究中的应用 115
4.5.9 电子舌在鲟鱼发酵加工过程中风味变化的应用 116
第5章 食品加工过程多传感器信息融合监测技术 118
5.1 食品加工过程中物理化学反应 118
5.1.1 水分迁移 118
5.1.2 褐变反应 119
5.1.3 氧化反应 119
5.1.4 糖代谢反应 120
5.2 多传感器信息融合监测概述 121
5.2.1 多传感器信息融合的一般概念 121
5.2.2 多传感信息融合技术的原理和方法 122
5.3 多传感器信息融合的数据处理 123
5.3.1 Bayes方法 123
5.3.2 D-S证据理论 124
5.3
试读
第1章
绪论
知识点
食品智能化加工技术内涵。
食品加工过程智能化监测控制的意义。
食品加工过程主要智能化监测技术。
食品加工主要控制系统与方法。
智能制造（intelligent manufacturing，IM）是指由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动。智能制造，也被称为“工业4.0”，代表了第四次工业革命，智能制造及各国的“再工业化”战略，其核心目标是建立一个高度灵活、个性化和数字化的产品与服务生产模式，这是制造业在数字化、网络化、智能化等方面实现的一次质的飞跃。在消费升级与新经济模式的冲击下，食品行业利润率正在逐步走低，随着消费者对食品质量安全、健康营养、低碳环保等方面提出更高要求，以智能制造为代表的先进食品制造技术必然成为未来食品产业的发展方向。
食品产业也是中国国民经济的支柱产业，中国作为全球食品贸易大国，食品进出口总量均居全球前列，已初步形成“买全球、卖全球”的食品贸易格局，有着激发国内大循环和国内国际双循环的强大活力。随着食品工业总产值的快速增加，食品加工制造业技术也在不断更新，食品工业主动适应经济发展成为新常态，但与此同时，传统食品企业高能低效以及相对粗放的加工方式，也使得食品产业面临巨大的挑战。近年来，高端制造技术、智能传感技术、现代网络技术和大数据的发展，推动着中国加工制造业逐步迈向智能化和信息化。随着新一代信息技术加速发展，智能制造正在多领域、多场景广泛应用，食品领域是对智能制造需求*大的领域之一。近年来，在刚性需求和消费升级的推动下，食品工业保持稳定增长，不断调整、优化产业结构，加快转型升级步伐。“智能、节能、环保、可持续”是食品产业的新追求。其中，基于多学科交叉的食品科技创新，数字化食品的产业诞生和发展将是未来食品产业满足产品需求与产业追求的目标，智能化、数字化加工是未来食品工业的必然趋势。
？1.1 食品智能化加工技术概述
食品智能制造是指围绕智能制造的感知、决策、控制、一体化执行等特征与食品工业生产深度融合，通过数据驱动、智能决策和柔性生产，实现食品制造全流程的信息化、高效化、精准化、安全化与可持续化的新型生产模式。
？1.1.1 食品智能化加工技术内涵
食品智能化加工是智能制造的新兴应用领域，通过应用物联网和大数据技术，可以实现生产过程的全程监控和数据分析，提高生产效率和产品质量。同时，通过应用人工智能（AI）技术，可以实现设备的自动化和智能化，减轻员工的劳动强度并提高生产效率。图1-1为某食品厂智能化加工车间。食品智能化加工技术是针对国民对便捷、健康、安全、美味食品日益增长的需求，以及食品加工制造领域对高质量发展的紧迫诉求，实施优质化、营养化、健康化、绿色化食品加工升级。随着物联网（IoT）、大数据、云计算、人工智能等技术的快速发展和深度融合，食品制造业的数字化进程正在加速。物联网技术使得设备可以互联互通，实现数据的实时采集和传输；大数据技术可以对海量数据进行存储和分析，挖掘出有价值的信息；云计算可以实现计算资源的共享和弹性扩展，提高数据处理效率；人工智能技术可以实现设备的自主学习和优化，提高食品加工过程生产效率以及保障加工产品的质量。
图1-1 某食品厂智能化加工车间
1.1.2 食品智能化加工技术的发展历程
工业化国家的食品加工业是近年来发展*快的产业之一，发达国家加工增值比例一般在2.0∶1.0～3.7∶1.0，在国民经济中占有重要的地位。经济发达国家服务于国民生活的第三产业都很发达，其产值在GDP中占有较高的份额，这些国家居民生活恩格尔系数在10.6%～20%。2023年，中国的第三产业增加值占GDP的54.6%，居民生活恩格尔系数为29.8%，居民生活水平达到小康标准。
在欧洲，食品加工业伴随着工业革命孕育而生。在工业革命后，欧洲已建立了农产品生产、加工、储运和销售的组织体系、市场体系和技术体系。20世纪70年代，自动控制和质量管理技术的发展，使农产品加工业和食品加工业实现了有机联合，扩大了生产规模，开始向跨国公司发展；80年代，国际上出现了农产品产、供、销一体化的大型企业集团，绿色食品、有机食品、生态农产品颇受消费者关注；90年代，如何生产健康、营养、美味的食品成为世界范围内讨论的热门话题。
高度发达的食品加工业，不断利用新原理、新技术、新工艺、新材料，间接实现了先进智能化加工技术在食品加工领域的应用，从而拓展食品加工机械产品品种，提升加工机械的自动化、智能化程度，不仅使得加工企业的生产效率大大提高，而且保证产品质量稳定、统一、可靠和产品标准化、系列化。发达国家食品加工机械一般具有动力、燃料及水消耗少的优点。食品加工的原料利用率高，如美国能利
