33 / 64
31
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 6, 2010
Èç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ âèäíî, ÷òî àêòèâ-
íîñòü âîäû, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ñîîòâåòñòâóþ-
ùèì ïîêàçàòåëåì, ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà õàðàêòåð
ïðîòåêàíèÿ ôåðìåíòàòèâíûõ, ìèêðîáèîëîãè÷åñêèõ,
õèìè÷åñêèõ è ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ [1].
Òåì íå ìåíåå ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íà ñåãîäíÿøíèé
äåíü èñïîëüçîâàíèå ïîêàçàòåëÿ àêòèâíîñòè âîäû íà-
èáîëåå îáîñíîâàíî â òåõíîëîãè÷åñêîì ïëàíå ïðè
õðàíåíèÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ. Åãî ñâÿçü ñî ñòàáèëü-
íîñòüþ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ è ñðîêàìè õðàíåíèÿ íà-
èáîëåå î÷åâèäíà è ïîíÿòíà.  ñâÿçè ñ ýòèì îïðåäå-
ëåííûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ïðîâåäåíèå òåðìîäè-
íàìè÷åñêîãî àíàëèçà ïðîöåññà õðàíåíèÿ ïèùåâûõ
ïðîäóêòîâ.
 îñíîâó òåðìîäèíàìè÷åñêîãî àíàëèçà ïîëîæåíî
îáúåäèíåííîå óðàâíåíèå 1-ãî è 2-ãî çàêîíîâ òåðìîäè-
íàìèêè äëÿ îáðàòèìûõ è íåîáðàòèìûõ ïðîöåññîâ [2]:
TdS
≥
dU
+
dL,
(1)
ãäå
T
— àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà ñèñòåìû;
S
— ýíòðî-
ïèÿ ñèñòåìû;
U
— âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ ñèñòåìû;
L
—
ðàáîòà, ñîâåðøàåìàÿ ñèñòåìîé.
Êàìåðó äëÿ õðàíåíèÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ ìîæíî
ðàññìàòðèâàòü êàê èçîëèðîâàííóþ ñèñòåìó, ñîñòîÿ-
ùóþ èç 2 ÷àñòåé: ïðîäóêòà è îêðóæàþùåé ñðåäû
(âëàæíîãî âîçäóõà). Íà ïðàêòèêå èìåííî ê ýòîìó è
ñòðåìÿòñÿ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò íàèáîëüøóþ ýôôåêòèâ-
íîñòü ïðîöåññà õðàíåíèÿ. Åñëè ïðîäóêò íàõîäèòñÿ â
ñîñòîÿíèè, îòëè÷íîì îò òîãî, êîòîðîå îíî èìååò ïðè
ïàðàìåòðàõ îêðóæàþùåé ñðåäû, òî íàáëþäàåòñÿ òåï-
ëîìàññîîáìåííûé ïðîöåññ, ñâÿçàííûé ñ èçìåíåíèåì
òåìïåðàòóðû è ïåðåìåùåíèåì âëàãè.  òåõíîëîãè÷å-
ñêîì ñìûñëå ýòî ïðèâîäèò ê óñóøêå èëè óâëàæíåíèþ
ïðîäóêòà è, êàê ïðàâèëî, ê åãî îõëàæäåíèþ. Èçìåíå-
íèå ïàðàìåòðîâ ïðîäóêòà, à çíà÷èò, è ñèñòåìû â öå-
ëîì âî ìíîãîì ñâÿçàíî ñ ðàáîòîé ïî ïðåîäîëåíèþ
ýíåðãèè ñâÿçè âëàãè ñ ìàòåðèàëîì, â ïðîöåññå êîòî-
ðîé èçîëèðîâàííàÿ ñèñòåìà áóäåò ïðèáëèæàòüñÿ ê
ðàâíîâåñíîìó ñîñòîÿíèþ, ò.å. ïàðàìåòðû îêðóæàþ-
ùåé ñðåäû (âëàæíîãî âîçäóõà) áóäóò î÷åíü áëèçêè
ïàðàìåòðàì ïðîäóêòà. Òàêèì îáðàçîì, îñóùåñòâèòü
ðàáîòó èçîëèðîâàííîé ñèñòåìîé âîçìîæíî òîëüêî â
ïðîöåññå åå ïåðåõîäà èç íåðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ â
ðàâíîâåñíîå. Ïðîèçâåäåííàÿ ðàáîòà çàâèñèò, êàê èç-
âåñòíî, îò õàðàêòåðà ïðîöåññà ïåðåõîäà ñèñòåìû ê
ðàâíîâåñíîìó ñîñòîÿíèþ, ò.å. äàëåêî íå áåçðàçëè÷-
íî, êàêèì ïóòåì ñèñòåìà ïåðåõîäèò èç íåðàâíîâåñíî-
ãî ñîñòîÿíèÿ â ðàâíîâåñíîå.
Òàê êàê ðàññìàòðèâàåìàÿ ñèñòåìà ïî îïðåäåëåíèþ
èçîëèðîâàíà (
dQ
ñèñò
= 0), òî èç óðàâíåíèÿ 1-ãî çàêîíà
òåðìîäèíàìèêè
dQ
=
dU
+
dL
(2)
ñëåäóåò, ÷òî ðàáîòà ìîæåò áûòü ïðîèçâåäåíà ñèñòåìîé
òîëüêî çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ åå âíóòðåííåé ýíåðãèè. Ñ
ó÷åòîì òåïëîòû, ïåðåäàâàåìîé îò ïðîäóêòà îêðóæàþ-
ùåé ñðåäå
Q
0
, è ðàáîòû ïàðà ïðîòèâ äàâëåíèÿ ñðåäû
óðàâíåíèå (1) ìîæíî çàïèñàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
L
= (
U
–
U
0
)–
Q
0
–
p
0
(
V
0
–
V
);
(3)
Q
0
=
T
0
(
S
–
S
0
);
(4)
L
= (
U
–
U
0
)–
T
0
(
S
–
S
0
)–
p
0
(
V
0
–
V
),
(5)
ãäå
T
0
— òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû, K;
S
,
S
0
—
íà÷àëüíàÿ è êîíå÷íàÿ ýíòðîïèÿ ïðîäóêòà;
ð
0
— ïàð-
öèàëüíîå äàâëåíèå âîäÿíûõ ïàðîâ îêðóæàþùåé
ñðåäû;
V
0
,
V
— íà÷àëüíûé è êîíå÷íûé îáúåì ïàðà;
U
0
,
U
— âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ â íà÷àëå è êîíöå ïðîöåñ-
ñà;
L
— ñîâåðøàåìàÿ ïîëåçíàÿ ðàáîòà â ñèñòåìå â ñëó-
÷àå íåîáðàòèìîñòè ïðîòåêàþùèõ â íåé ïðîöåññîâ.
Êàê âèäíî èç ñîîòíîøåíèÿ (4), ïîëåçíàÿ ðàáîòà
îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ íà÷àëüíûìè ïàðàìåòðàìè
ïðîäóêòà è ïàðàìåòðàìè îêðóæàþùåé ñðåäû.
Èç âñåõ âèäîâ ðàâíîâåñèÿ äëÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ
â óñëîâèÿõ õðàíåíèÿ íàèáîëåå õàðàêòåðíî îòíîñè-
òåëüíî óñòîé÷èâîå ðàâíîâåñèå — ìåòàñòàáèëüíîå ñî-
ñòîÿíèå, â êîòîðîì ñèñòåìà ìîæåò íàõîäèòüñÿ â òå÷å-
íèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, ïðè÷åì ñëàáûå âíåøíèå
âîçäåéñòâèÿ, âûçûâàþùèå íåáîëüøèå îòêëîíåíèÿ
ñèñòåìû îò ìåòàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ, íå ïðèâîäÿò
ê ïåðåõîäó â äðóãîå ñîñòîÿíèè; à ïîñëå òîãî, êàê òà-
êîå âíåøíåå âîçäåéñòâèå ñíÿòî, ñèñòåìà âîçâðàòèòñÿ
â èñõîäíîå ìåòàñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå.
Íàèáîëåå õàðàêòåðíûå óñëîâèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ
ïðîäóêòà ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé â èçîëèðîâàííîé
êàìåðå õðàíåíèÿ:
V
= const;
Ò
= const; ò.å.
dV
= 0 è
dT
= 0.
Ïîñêîëüêó
TdS
=
d
(
TS
)—
SdT
, òî óðàâíåíèå TdS
≥
dU
+
pdV
ìîæåò áûòü çàïèñàíî òàê:
dU
–
d
(
TS
)
≤
–
SdT
–
pdV
.
УДК 664.004.4-971
Термодинамичес ий анализ
процесса хранения пищевых прод тов
Ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð Í.Ñ.ÍÈÊÎËÀÅÂ,
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð Ñ.À.ÐÛÆÎÂ
Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïðèêëàäíîé áèîòåõíîëîãèè
Êëþ÷åâûå ñëîâà:
ïîêàçàòåëü àêòèâíîñòè âîäû, òåðìî-
äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå, õðàíåíèå ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека