77 / 80
75
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 8, 2011
Èç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ èçâåñòíî, ÷òî àê-
òèâíîñòü âîäû, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ñîîòâåòñò-
âóþùèì ïîêàçàòåëåì, ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà õàðàê-
òåð ïðîòåêàíèÿ ôåðìåíòàòèâíûõ, ìèêðîáèîëîãè÷å-
ñêèõ, õèìè÷åñêèõ è ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
[1, 2]. Òåì íå ìåíåå ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íà ñåãî-
äíÿøíèé äåíü èñïîëüçîâàíèå ïîêàçàòåëÿ àêòèâíîñ-
òè âîäû íàèáîëåå îáîñíîâàííî â òåõíîëîãè÷åñêîì
ïëàíå â ïðîöåññàõ õðàíåíèÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ.
Åãî ñâÿçü ñî ñòàáèëüíîñòüþ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ è
ñðîêàìè õðàíåíèÿ íàèáîëåå î÷åâèäíà è ïîíÿòíà. Â
ñâÿçè ñ ýòèì îïðåäåëåííûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò
ïðîâåäåíèå òåðìîäèíàìè÷åñêîãî àíàëèçà ïðîöåññà
õðàíåíèÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ.
 îñíîâó òåðìîäèíàìè÷åñêîãî àíàëèçà ïîëîæåíî
îáúåäèíåííîå óðàâíåíèå ïåðâîãî è âòîðîãî çàêîíîâ
òåðìîäèíàìèêè äëÿ îáðàòèìûõ è íåîáðàòèìûõ ïðî-
öåññîâ [3]:
TdS
≥
dU
+
dL
,
(1)
ãäå
Ò
— àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà ñèñòåìû;
S
— ýíò-
ðîïèÿ ñèñòåìû;
U
— âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ ñèñòåìû;
L
— ðàáîòà, ñîâåðøàåìàÿ ñèñòåìîé.
Êàìåðó, â êîòîðîé õðàíÿòñÿ ïèùåâûå ïðîäóêòû,
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê èçîëèðîâàííóþ ñèñòåìó,
ñîñòîÿùóþ èç äâóõ ÷àñòåé: ïðîäóêòà è îêðóæàþùåé
ñðåäû (âëàæíîãî âîçäóõà). Íà ïðàêòèêå èìåííî ê
ýòîìó è ñòðåìÿòñÿ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò íàèáîëüøóþ
ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà õðàíåíèÿ. Åñëè ïðîäóêò
íàõîäèòñÿ â ñîñòîÿíèè, îòëè÷íîì îò òîãî, êîòîðîå
îíî èìååò ïðè ïàðàìåòðàõ îêðóæàþùåé ñðåäû, òî
íàáëþäàåòñÿ òåïëîìàññîîáìåííûé ïðîöåññ, ñâÿçàí-
íûé ñ èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû è ïåðåìåùåíèåì
âëàãè.  òåõíîëîãè÷åñêîì ñìûñëå ýòî ïðèâîäèò ê
óñóøêå èëè óâëàæíåíèþ ïðîäóêòà è, êàê ïðàâèëî, ê
åãî îõëàæäåíèþ.
Èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ ïðîäóêòà, à çíà÷èò è ñèñ-
òåìû â öåëîì, âî ìíîãîì ñâÿçàíî ñ ñîâåðøåíèåì
ðàáîòû ïî ïðåîäîëåíèþ ýíåðãèè ñâÿçè âëàãè ñ ìà-
òåðèàëîì. Ïî ìåðå ñîâåðøåíèÿ ðàáîòû èçîëèðî-
âàííàÿ ñèñòåìà áóäåò ïðèáëèæàòüñÿ ê ðàâíîâåñíî-
ìó ñîñòîÿíèþ, ò.å. ïàðàìåòðû îêðóæàþùåé ñðåäû
(âëàæíîãî âîçäóõà) áóäóò î÷åíü áëèçêè ïàðàìåò-
ðàì ïðîäóêòà.
Òàêèì îáðàçîì, ñîâåðøåíèå ðàáîòû èçîëèðîâàí-
íîé ñèñòåìîé âîçìîæíî òîëüêî â ïðîöåññå ïåðåõî-
äà ñèñòåìû èç íåðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ â ðàâ-
íîâåñíîå.
Ïðîèçâåäåííàÿ ðàáîòà çàâèñèò, êàê èçâåñòíî, îò
õàðàêòåðà ïðîöåññà ïåðåõîäà ñèñòåìû ê ðàâíîâåñíî-
ìó ñîñòîÿíèþ, ò.å. äàëåêî íåáåçðàçëè÷íî, êàêèì ïó-
òåì ñèñòåìà ïåðåõîäèò èç íåðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ
â ðàâíîâåñíîå.
Òàê êàê ðàññìàòðèâàåìàÿ ñèñòåìà ïî îïðåäåëåíèþ
ÿâëÿåòñÿ èçîëèðîâàííîé (
dQ
ñèñò
= 0), òî èç óðàâíå-
íèÿ ïåðâîãî çàêîíà òåðìîäèíàìèêè
dQ
=
dU
+
dL
(2)
ñëåäóåò, ÷òî ðàáîòà ìîæåò áûòü ïðîèçâåäåíà ñèñòå-
ìîé òîëüêî çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ åå âíóòðåííåé ýíåð-
ãèè. Ñ ó÷åòîì òåïëîòû, ïåðåäàâàåìîé îò ïðîäóêòà
îêðóæàþùåé ñðåäå,
Q
0
è ðàáîòû ïàðà ïðîòèâ äàâëå-
íèÿ ñðåäû óðàâíåíèå (1) ìîæíî çàïèñàòü ñëåäóþ-
ùèì îáðàçîì:
L
= (
U
–
U
0
)–
Q
0
–
p
0
(
V
0
–
V
);
(3)
Q
=
T
0
(
S
–
S
0
);
(4)
L
= (
U
–
U
0
)–
T
0
(
S
–
S
0
)–
p
0
(
V
0
–
V
),
(5)
ãäå
Ò
0
— òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû, Ê;
S
,
S
0
—
íà÷àëüíàÿ è êîíå÷íàÿ ýíòðîïèÿ ïðîäóêòà;
ð
0
—
ïàðöèàëüíîå äàâëåíèå âîäÿíûõ ïàðîâ îêðóæàþùåé
ñðåäû;
V
0
,
V
— íà÷àëüíûé è êîíå÷íûé îáúåì ïàðà;
U
0
, — âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ â íà÷àëå è â êîíöå ïðî-
öåññà;
L
— ñîâåðøàåìàÿ ïîëåçíàÿ ðàáîòà â ñèñòå-
ìå 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 ïðîäóê-
òîâ â óñëîâèÿõ õðàíåíèÿ íàèáîëåå õàðàêòåðíî îòíî-
ñèòåëüíî óñòîé÷èâîå ðàâíîâåñèå (ìåòàñòàáèëüíîå
ñîñòîÿíèå). Ýòî ñîñòîÿíèå, â êîòîðîì ñèñòåìà ìî-
æåò íàõîäèòüñÿ â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè, ïðè
÷åì ñëàáûå âíåøíèå âîçäåéñòâèÿ, âûçûâàþùèå íå-
áîëüøèå îòêëîíåíèÿ ñèñòåìû îò ìåòàñòàáèëüíîãî
ñîñòîÿíèÿ, íå ïðèâîäÿò ê ïåðåõîäó â äðóãîå ñîñòî-
ÿíèè; ïîñëå òîãî êàê òàêîå âíåøíåå âîçäåéñòâèå
ñíÿòî, ñèñòåìà âîçâðàòèòñÿ â èñõîäíîå ìåòàñòàáèëü-
íîå 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
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; òåð-
ìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå; ïðîöåññ õðàíåíèÿ ïèùå-
âûõ ïðîäóêòîâ.
Keywords:
an indicator of activity of water; thermodynamic
balance; process of storage of foodstuff.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека