ЭлБиб

Èç (8) ïîëó÷àåì êîíñòàíòó ñêîðîñòè ãèäðîëèçà

(1/ñ):

= (1/

)ln[

–

)],

(9)

ãäå

— èñõîäíîå êîëè÷åñòâî ïîëèñàõàðèäîâ â

ñûðüå, %;

— ïðîäîëæèòåëüíîñòü ãèäðîëèçà, ñ.

Î÷åâèäíî, ÷òî êîíñòàíòà ñêîðîñòè

áóäåò çàâè-

ñåòü íå òîëüêî îò ãëóáèíû ãèäðîëèçà, íî è îò òåìïå-

ðàòóðû ïðîöåññà. Îáùèé âèä ýòîé ôóíêöèîíàëüíîé

çàâèñèìîñòè ñëåäóþùèé:

(

(10)

Òàêèì îáðàçîì, êèíåòèêà ãèäðîëèòè÷åñêîãî ðàñ-

ùåïëåíèÿ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ õàðàêòåðîì çàâèñè-

ìîñòè êîíñòàíòû ñêîðîñòè ãèäðîëèçà îò ýòèõ äâóõ

ôàêòîðîâ.

Ðàññìîòðèì ìåõàíèçì ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ

ïðè òåðìîîáðàáîòêå. Èçìåíåíèÿ, ïðîòåêàþùèå ïðè

òåìïåðàòóðíîé îáðàáîòêè èçìåëü÷åííîãî îáæàðåí-

íîãî êîôå, õîðîøî áûëè îïèñàíû Ê.È.Âèíîãðàäî-

âûì [3], ìû æå îñòàíîâèìñÿ íà êîôåéíîé îáîëî÷êå

è ïðîàíàëèçèðóåì åå âëèÿíèå íà îñíîâíîé êîìïî-

íåíò ñìåñè — èçìåëü÷åííûé êîôå [2].

Èòàê, ïîä âîçäåéñòâèåì âûñîêèõ òåìïåðàòóð â

ïðèñóòñòâèè âîäû âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ

÷àñòèö êîôåéíîé îáîëî÷êè áóäóò ïîäâåðãàòüñÿ ãèä-

ðîëèçó è ðàñùåïëÿòüñÿ íà áîëåå ëåãêèå ìîëåêóëû,

ïðè ýòîì ó íèõ ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ðàñòâîðÿòü-

ñÿ â âîäå. Ïðèìåì, ÷òî êîíñòàíòà ñêîðîñòè ãèäðîëè-

çà íå èçìåíÿåòñÿ ïî îáúåìó òâåðäîé ÷àñòèöû, òàê êàê

ñòðóêòóðà òêàíåé êîôåéíîé îáîëî÷êè îäíîðîäíà,

òîëùèíà ÷àñòèöû îáîëî÷êè î÷åíü ìàëà, ïîýòîìó

òåìïåðàòóðíûì ãðàäèåíòîì ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, à

ïîãëîùåííàÿ âëàãà ðàñïðåäåëåíà ðàâíîìåðíî ïî

âñåìó îáúåìó.

Ìîëåêóëû, íàõîäèâøèåñÿ íà ïîâåðõíîñòè òâåð-

äîé ÷àñòèöû, áûñòðî ïåðåéäóò â îêðóæàþùèé åå

ðàñòâîð, à ïðîäóêòû ãèäðîëèçà èç âíóòðåííèõ ñëîåâ

ïðè íàëè÷èè ãðàäèåíòà êîíöåíòðàöèè áóäóò äèô-

ôóíäèðîâàòü ê ïîâåðõíîñòè òâåðäîé ÷àñòèöû è çàòåì

â ðàñòâîð.

Â ýòîì ñëó÷àå, êàê îòìå÷àåò Ê.È.Âèíîãðàäîâ [3],

ïðè èññëåäîâàíèè ïðîöåññà ãèäðîëèçà â ÷àñòèöàõ

ðàñòèòåëüíîãî ñûðüÿ îïðåäåëÿþòñÿ íå èñòèííûå

êîíñòàíòû ñêîðîñòè õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé, à èç-

ìåíåííûå âëèÿíèåì äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ.

Ïðè÷åì ñ òå÷åíèåì âðåìåíè èçìåíÿåòñÿ íå òîëüêî

êîíñòàíòà ñêîðîñòè ãèäðîëèçà, íî è êèíåòè÷åñêèé

äèôôóçèîííûé êîýôôèöèåíò. Ïîñëåäíåå ñâÿçàíî ñ

èçìåíåíèåì ìàññîïðîâîäíûõ ñâîéñòâ îáîëî÷êè êëå-

òîê ðàñòèòåëüíîé òêàíè èç-çà ðàñùåïëåíèÿ ãåìè-

öåëëþëîçû, áîëüøàÿ ÷àñòü êîòîðîé ñîñðåäîòî÷åíà â

íàðóæíûõ ñëîÿõ êëåòî÷íîé ñòåíêè [4].

Ïî ìíåíèþ Â.È.Øàðêîâà [4], òðóäíàÿ ãèäðîëè-

çóåìîñòü ðÿäà ãåìèöåëëþëîç îáúÿñíÿåòñÿ çàëåãàíè-

åì èõ ìîëåêóë â òîëùå ïëîòíî óïàêîâàííûõ ìàêðî-

ìîëåêóë öåëëþëîçû. Èìåþòñÿ ïðåäïîëîæåíèÿ, ÷òî

îñòàòêè íåêîòîðûõ ãåìèöåëëþëîç âõîäÿò â êà÷åñòâå

çâåíüåâ â öåïü ìàêðîìîëåêóëû öåëëþëîçû è íå îá-

ðàçóþò ñàìîñòîÿòåëüíûõ ïîëèñàõàðèäîâ.

Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ãèäðîëèòè÷åñêîå ðàñùåïëå-

íèå è ðàñòâîðåíèå âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíå-

íèé, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ñòðóêòóðû êëåòî÷íîé îáî-

ëî÷êè, îêàçûâàåò âëèÿíèå íà èçìåíåíèå ýòîé ñòðóê-

òóðû íå òîëüêî áëàãîäàðÿ ñîáñòâåííûì õèìè÷åñêèì

ïðåâðàùåíèÿì, íî è âñëåäñòâèå íàðóøåíèÿ õàðàêòå-

ðà óïàêîâêè ìàêðîìîëåêóë öåëëþëîçû èëè äàæå ðàç-

ðûâà èõ â öåïè.

Ñëåäîâàòåëüíî, èç óðàâíåíèÿ (6) âèäíî, ÷òî êîí-

ñòàíòà ãèäðîëèçà

(

) çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû

è âðåìåíè. Ïðè ïðîâåäåíèè äàëüíåéøèõ îïûòîâ

íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü êîíñòàíòó ñêîðîñòè ãèäðî-

ëèçà, âòîðîå îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå

âûõîäà ðàñòâîðèìûõ âåùåñòâ â õîäå ïðîöåññà òåð-

ìîîáðàáîòêè.

Â ïðåäûäóùèõ èññëåäîâàíèÿõ [2, 3] áûëà äàíà ìà-

òåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ïðîöåññà òåðìîîáðàáîòêè ìî-

íîñûðüÿ, ò.å. îòäåëüíî êîôåéíîé îáîëî÷êè è îòäåëü-

íî èçìåëü÷åííîãî êîôå. Çäåñü ìû ïîïûòàåìñÿ íà îñ-

íîâå ìàòåðèàëüíîãî áàëàíñà ïîñòðîèòü ñèñòåìó

óðàâíåíèé äëÿ ñîâìåñòíîãî ãèäðîëèçà èçìåëü÷åííî-

ãî êîôå è êîôåéíîé îáîëî÷êè.

Ñ ó÷åòîì íàãðåâà–îõëàæäåíèÿ ñìåñè â ïåðèîä âû-

äåðæêè èìååì

ãäå

îá

— êîíöåíòðàöèÿ êîôåéíîé îáîëî÷êè â ñìå-

ñè;

— ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ðàñòâîðèìûõ âå-

ùåñòâ â êîôå;

îá

— ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ðàñ-

òâîðèìûõ âåùåñòâ â êîôåéíîé îáîëî÷êå,

ãäå

ÑÌ

— êðèòåðèé ãèäðîëèçà ñìåñè;

ÏÑÌ

— ïî-

ïðàâî÷íûé êðèòåðèé ãèäðîëèçà íà íàãðåâ è îõëàæ-

äåíèå ñìåñè,

= (

îá

+(1–

îá

)

)(1–

-k

1CM

(13)

ãäå

— êîëè÷åñòâî ðàñòâîðèìûõ âåùåñòâ â æèäêîé

ôàçå.

Ïðèâåäåííîå âðåìÿ äëÿ ñìåñè îïðåäåëÿåòñÿ ïî

òîé æå ìåòîäèêå, ÷òî è äëÿ êîôåéíîé îáîëî÷êè, âíî-

ñÿòñÿ ëèøü íåêîòîðûå ïîïðàâêè â îáîçíà÷åíèÿ:

îáùÑÌ

1CM

2CM

…+

nCM

;

(14)

1CM

11CM

;

2CM

12CM

;

…

; (15)

ÏÑÌ

îáùCM

1tCM

;

(16)

Ó÷èòûâàÿ ðàçíóþ êèíåòèêó âûõîäà ðàñòâîðèìûõ

âåùåñòâ â ðåçóëüòàòå ãèäðîëèçà êîôå è êîôåéíîé

îáîëî÷êè, ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ðàçëîæåíèå ìîíîñàõà-

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 2, 2011

(

)

(

)

(

)

îá K îá îá

C a C a

C a C a X X

−

τ − Δτ ⎡

⎤

−

− − Δ

⎣

⎦

(11)

(

)

(

)

(

)

îá K îá îá

CM ÏÑÌ

îá K îá îá

C a C a

R R

C a C a X X

−

− Δ =

⎡

⎤

−

− − Δ

⎣

⎦

(12)

tCM

1nCM

n 1

∑

(17)

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека