1.3.1. Основні закони типових процесів харчових виробництв.

Типові технологічні процеси харчової промисловості здійснюються відповідно до загальних фізичних, хімічних і фізико-хімічних законів. Застосування цих законів до того чи іншого процесу дає можливість створити теорію цього процесу.

Основні закони і принципи, що в подальшому використовуються в теоріях технологічних процесів:

— закони збереження маси й енергії;

—принципи рушійної сили.

- закон рівноваги.

Закони збереження маси й енергії.

Ці закони, які були відкриті й сформульовані М. В. Ломоносовим, А. Лавуазьє, Ю. Майєром і Дж. Джоулем, відіграють у науці про процеси й апарати важливу роль. У цій науці вони набувають вигляду матеріальних та енергетичних балансів.

Нехай в апарат надходять компоненти А, В, С, а залишають апарат компоненти D і Е. Витрату цих компонентів визначають в одиницях маси за одиницю часу, якщо апарат працює безперервно, або в одиницях маси за цикл роботи апарата.

Згідно із законом збереження маси

т_A+т_B+т_C=т_D+т_E. (1.1)

Рівняння (1.1) і є матеріальним балансом процесу.

Кожен компонент, що надходить в апарат або залишає його, несе певну кількість енергії. Крім того, енергія може надходити в апарат безпосередньо — у вигляді теплоти, механічної енергії під час перемішування тощо, а також втрачатися, переходячи в навколишнє середовище. Згідно із законом збереження енергії

Q_A+Q_B+Q_C+Q_б=Q_D+Q_E+Q_втр . (1.2)

де Q_б — енергія, що надходить в апарат безпосередньо, а Q_втр, — енергія, що втрачається, Вт.

Рівняння (1.2) називають рівнянням балансу енергії. Це рівняння, як правило, виражають у вигляді теплових балансів, з яких визначають витрату теплоти на проведення процесу.

Рушійна сила процесу

Швидкість проходження різних процесів завжди прямо пропорційна рушійній силі й обернено пропорційна опору.

Поняття «рушійна сила» є основним для вивчення або розрахунку будь-якого процесу. Рушійна сила — це різниця потенціалів, характерна для процесів кожного типу.

У разі перенесення теплової енергії — різниця температур — рушійна сила процесу.

Для масообмінних процесів - різниця концентрацій — рушійна сила процесу.

Для гідродинамічних процесів, наприклад для процесу фільтрування — різниця тисків — рушійна сила процесу.

У деяких випадках, рушійна сила може складатися з кількох величин.

Наприклад, процес сушіння може відбуватися під дією двох факторів — теплового і дифузійного, тобто під дією t і с.

Звичайно, збільшення рушійної сили або зменшення опору в кожному конкретному випадку мають обмеження. Наприклад, підвищення-t під час нагрівання може призвести до псування продукту, що нагрівається, а підвищення p під час фільтрування обмежене міцністю обладнання.

Закони рівноваги.

У будь-якому технологічному процесі відбувається взаємодія кількох тіл. Сукупність цих тіл (компонентів) називають системою.

Суттєвим фактором, що визначає стан системи, є ступінь її віддалення від стану рівноваги. Системи, що перебувають у стані рівноваги, не змінюють свого стану в часі. Такими системами є, наприклад, однорідні гази або рідини, в яких тиск і температура однакові в усіх частинах. Для того щоб вивести таку систему з рівноваги, потрібне зовнішнє втручання — механічне, теплове або інше.

Під час виконання технологічних завдань визначається те зовнішнє втручання, яке буде змінювати стан системи в бажаному напрямку.