Особенности проявления законов фундаментальных наук в пищевой технологии.
Принцип наилучшего использования сырья.
Принцип сокращения времени процесса.
Принцип наилучшего использования энергии.
Принцип наилучшего использования оборудования.
Принцип оптимального варианта.
Литература.
1. Кононова Г.Н., Сафонов В.В., Цыганков В.Н. Технологические принципы разработки химико-технологических систем./Учебное пособие. - Москва, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2003. - 57 с. (стр.1÷57).
1.Особенности проявления законов фундаментальных наук в пищевой технологии
Соблюдение основных технологических принципов (наилучшего использования сырья, сокращения времени проведения процесса, рационального использования энергии и оборудования, технологической соразмерности и утилизации отходов) возможно только с учетом фундаментальных физико-химических и биологических законов, а также важнейших закономерностей экономики и кибернетики.
Однако если в точных науках использование законов иногда позволяет найти единственно правильное решение, то в технологии, опирающейся на целую систему принципов фундаментальных наук, которые к тому же зачастую ограничены конкретными условиями (местом и временем), это сделать трудно. Рекомендации, основанные на различных физико-химических или биологических закономерностях, могут противоречить требованиям целесообразности. Так, для повышения скорости превращения можно увеличить поверхность фазового контакта реагирующих фаз. Однако развитая поверхность контакта в случае значительного теплового эффекта реакции может привести к излишнему перегреву системы и возникновению температур, невыгодных для положения равновесия.
Следует учитывать и то обстоятельство, что с помощью основных законов физики, химии, биологии, экономики и кибернетики можно дать лишь качественную характеристику технологического процесса, тогда как для эффективного использования этого процесса нужна и количественная его оценка. Например, при расчете единичных процессов необходимо знать константы скоростей реакции, коэффициенты тепло- и массообмена в конкретных условиях каждой технологической операции, а при выборе оптимального решения - еще и выбрать метод, пригодный для решения поставленной задачи.
При проектировании технологического процесса конечной целью является технически и экономически оптимальное сочетание (последовательность) технологических операций. Это сочетание может достигаться различными способами в зависимости от типов оборудования, наличия рабочих определенной квалификации, необходимого сырья, источников водоснабжения, энергии, климатических условий и т. д. Наиболее общий интегральный показатель совершенства технологического процесса - удельные или приведенные затраты на единицу продукции при ограничении по качеству продукции (не менее), отсутствии либо минимально возможном нанесении вреда окружающей среде (не более) и соблюдении техники безопасности (не менее).
Вследствие противоречивости некоторых требований выбор оптимального технологического процесса затруднен, так как приходится рассматривать и сравнивать большое количество возможных вариантов. Оптимальные количественные решения можно получить в результате составления математической модели, позволяющей применить один из возможных методов оптимизации сложных систем с последующим использованием ЭВМ.
2. Принцип наилучшего использования сырья
В пищевой промышленности стоимость сырья (исходных продуктов) составляет значительную часть общей стоимости производства. Поэтому максимальное использование сырья является одним из основных методов снижения удельных затрат на изготовление пищевой продукции.
При составлении материального баланса учитывают исходные вещества, участвующие в процессе (основные, вспомогательные, инертные), и все образующиеся продукты (целевые, побочные, отходы). Составление баланса, или продуктового расчета, - первый этап, выполняемый при анализе и синтезе технологической схемы производства. В отличие от материального баланса, составляемого для исследования и расчета единичных процессов, продуктовый расчет в большей степени приближается к действительным условиям технологического процесса, так как учитывает потери на всех его этапах, возникающие по термодинамическим (состояние равновесия обратимых реакций не позволяет доводить основное превращение до конца), кинетическим (теоретическая степень превращения не достигается вследствие низких скоростей реакции) и другим причинам, а также обусловленные самим механизмом процесса (например, побочные реакции уменьшают выход основного продукта). Он позволяет оценить степень использования исходного сырья и установить этапы процесса, на которых оно используется более эффективно.
Продуктовый расчет технологического процесса составляют на основе баланса отдельных его участков или единичных элементов. За основу материального баланса обычно принимают единицу массы продукта или количество продукта, получаемое в единицу времени (час, сутки, год).
Основные критерии качества сельскохозяйственного сырья для производств, связанных с выделением из исходного продукта определенных компонентов (например, сахара, масла, крахмала), - высокое содержание нужного компонента, минимальное количество посторонних примесей, отсутствие повреждений и пороков, которые ведут к потерям при хранении и ухудшению качества продукции.
Содержание основных компонентов в сырье определяет расход сырья на единицу продукции. В частности, при содержании сахара в свекле в количестве 18% расход ее на 1 т сахара составляет около 7,5 т, а при меньшем содержании сахара (до 15%) он повышается до 9 т. Для производства 1 т 30%-й томатной пасты при 8% содержания сухих веществ в плодах требуется 5,5 т сырья, а при 4% - требуется 8,2 т. На 1 т сухого крахмала при крахмалистости картофеля 20% расходуется 5 т сырья, а при крахмалистости 15% – 6,6 т, на 1000 дал спирта расход сырья (картофеля) составляет соответственно 77 и 103 т. Качественные требования к одному и тому же сырью в различных пищевых производствах не одинаковы. Например, для выработки крупы нужен ячмень с высоким содержанием белка, а для пивоварения - с высоким содержанием крахмала (здесь излишнее количество белка вредит). Несоответствие качества сырья предъявляемым технологическим требованиям ведет к дополнительным затратам на производство готового продукта.
Повышенный расход сырья приводит к снижению производительности технологических линий по готовому продукту, увеличению затрат труда, топлива, электроэнергии и воды на единицу продукции, т. е. к повышению ее себестоимости. В тех отраслях пищевой промышленности, где производи-тельность устанавливается по количеству перерабатываемого сырья в единицу времени, качество сырья влияет на количество выработанной продукции и степень полезного использования оборудования.
В связи с распространением механизированной уборки в сырье увели-чилось количество посторонних примесей. Например, загрязненность сахарной свеклы возросла с 3,9% до 12%. Следовательно, чтобы не снижалась выгода, получаемая от механизированной уборки, следует в обязательном порядке принимать меры к очистке сахарной свеклы, картофеля и других корнеплодов от земли и камней.
Порезы и повреждения плодов при механизированной уборке затрудняют и удорожают хранение, увеличивают порчу и количество отходов, что также существенно отражается на экономических показателях работы пищевых предприятий.
При выработке продуктов с особыми требованиями к вкусу и аромату (например, вин, соков) возникают трудности при подборе сортов с соответствующим составом органических кислот, cахаров и других компонентов, обеспечивающих заданные свойства продукта. Особое значение здесь приобретают сроки хранения перерабатываемых плодов и ягод, поскольку с течением времени в них появляются микроорганизмы, отрицательно влияющие на качественные показатели готового продукта. Такие же проблемы возникают и в молочной промышленности.
В пищевых производствах, протекающих без изменения состава сырья, где используются целые или резаные плоды, клубни и т. п. (производство фруктовых компотов, консервированных овощей), наряду с чистотой сырья, отсутствием пороков и поражений важное значение имеют стандартные размеры и правильная форма сырья. Для некоторых видов продукции специально подбирают и выращивают сорта овощей и фруктов заданной формы, с незначительной глубиной залегания глазков, оптимальной толщиной кожуры и т. п. В таких производствах качество сырья определяет уровень механизации и автоматизации процессов очистки. При неправильной форме и различных пороках плодов и овощей применяется ручная дочистка, которая значительно снижает эффективность производства, приводит, к перерасходу сырья и повышению себестоимости продукции.
Особые требования к качеству сельскохозяйственного сырья предъявляются при производстве диетических продуктов и продуктов детского пита-ния. Здесь существуют строгие ограничения относительно применения удобрений и ядохимикатов при выращивании и полевой обработке овощей и фруктов.
С усложнением технологических процессов, расширением ассортимента пищевой продукции, повышением уровня механизации и автоматизации требо-вания к качеству сырья возрастают. Перед селекционной наукой ныне стоит задача выведения сортов плодовых, зерновых, масличных и других культур, химический состав, физические свойства и формы которых в наибольшей степени соответствовали бы требованиям прогрессивной технологии и обеспечивали получение конечной продукции, обладающей высокой питательной ценностью. Например, в выращивании пшеницы это означает увеличение про-изводства сортов, из которых можно получить муку для выработки изделий повышенного качества.
Соответствие сырья технологическим требованиям пищевой промышленности во многом зависит от сроков уборки. Так, для выработки фруктовых компотов нужны плоды, собранные в состоянии не полной, а технической зрелости; в некоторых других случаях плоды, не достигшие полной зрелости, используют по той причине, что они в это время содержат необходимые коли-чества нужных компонентов. Поэтому для получения продуктов высокого качества необходимо строго придерживаться сроков уборки.
При производстве вина, соков очень важно строгое соответствие партий сырья сортовым особенностям, определяющим традиционные вкусовые качества готового продукта.
В последнее время широко разрабатывается проблема расширения сырье-вых ресурсов за счет создания искусственной пищи. Синтез пищи из неорганических веществ пока решен только частично. Большие успехи имеются в преобразовании природных органических веществ путем физической, химической и микробиологической обработки. Сущность такой технологии состоит в извлечении из органических соединений отдельных составных частей и рекомбинации их для создания из непригодного для пищевых целей сырья продуктов с новыми питательными и вкусовыми свойствами. Указанными методами можно увеличить пищевые ресурсы и особенно ресурсы белка. Наиболее известным продуктом, полученным таким путем, является искусственная черная икра, технология которой разработана советскими учеными.
Основное направление исследований по этой проблеме - поиск эффективных методов получения и использования белков микробиологического проис-хождения, а также белков из рыбы, сои, семян масличных культур, вторичных молочных продуктов и пр.
Ведутся также работы по получению белковых препаратов из трав, зеленых листьев и водорослей, в том числе одноклеточных. Исследования показали, что хлорелла, широко культивируемая во многих странах для получения кормовых продуктов, может стать источником и пищевого белка. Культивируют для этих целей и другой одноклеточный организм - называемый спирулина, которая по сравнению с хлореллой имеет большие питательную ценность и скорость роста.
Чистые белки и аминокислоты можно получать из хлебопекарных дрожжей. Их используют для обогащения различных мучных продуктов и кулинарных изделий. Во многих странах мира, в том числе и в СНГ, широко практикуется выращивание дрожжей и других микроорганизмов в питательной среде на основе нефтяных продуктов, природного газа, метанола, отходов деревообрабатывающей, целлюлозной промышленности и других непищевых материалов. Содержание белка в биомассе выращенных таким образом дрожжей превышает 50%, а при использовании некоторых бактерий достигает 80%. Пока получают только кор-мовые дрожжи, очистка которых от вредных примесей еще не решена. Однако ведутся настойчивые работы по использованию выращенных в этих средах микроорганизмов для получения пищевых белков.
Искусственные продукты имеют наибольшее значение для стран с недостатком натурального животного белка. Однако несмотря на то, что у нас в республике есть все условия для дальнейшего развития животноводства и увеличения производства животноводческих продуктов, постоянно разрабатывается методы расширения ассортимента пищевых продуктов, которые позволяют сок-ратить общественные затраты на питание, улучшить качественный состав пище-вых продуктов и изменить структуру земельных угодий с целью освобождения дополнительных площадей для производства новых, более ценных продуктов.
3. Принцип сокращения времени процесса
Интенсификация процесса (увеличение его скорости, повышение производительности и пр.) достигается увеличением разности потенциалов, кинетических коэффициентов (констант) и поверхности соприкосновения фаз.
Скорость любого процесса превращения или разделения пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивле-нию. Движущая сила представляет собою разность характерных для данного процесса потенциалов или, другими словами, выражает удаленность системы от состояния равновесия. Для массообмена в пределах одной фазы движущей силой выступает разность концентраций вещества, для теплообмена - температур двух участков, для гидродинамических процессов - давлений и т. д.
Из приведенных выше кинетических закономерностей следует, что каждый этап любого процесса необходимо проводить в возможно большем отдалении от состояния равновесия и, следовательно, при наибольшей разности потенциалов, т. е. максимальной движущей силе процесса. При этом для повышения эффективности процесса возникшую дополнительную разность потенциалов необходимо использовать в максимальной степени. Так, разность потенциалов отработавших потоков рабочих агентов и основного продукта можно использовать на других (последующих или предыдущих) технологических операциях «например, теплоты в дефлегматоре - для подогрева бражки, вторичного пара, выпарных установок - в последующих корпусах многокорпусной установки, потенциальной силы тяжести - при перемещении продуктов самотеком и т. д.).
Увеличение концентрации взаимодействующих компонентов - один из самых распространенных примеров интенсификации процесса. Повышение их концентрации в исходном сырье увеличивает рабочую концентрацию и скорость процесса. Способ повышения концентрации определяется агрегатным состоянием материала. Увеличение содержания полезного составляющего в твердом сырье называется обогащением, а в жидком и газообразном - концентрированием.
Значительное влияние на скорость процесса и состояние равновесия оказывает давление. Эффективность повышения давления зависит от агрегатного состояния взаимодействующих веществ. Наиболее сильно давление влияет на скорость процессов в газовой среде, а также при взаимодействии газов с жидкостями и твердыми телами, в меньшей, степени - на процессы в жидкой и твердой фазах. В гомогенных процессах, протекающих в газовой фазе, в гетерогенных с участием газообразных компонентов повышение давления уменьшает объем газовой фазы и увеличивает концентрации взаимодействующих веществ, т. е. повышение давления в этом случае равносильно увеличению концентрации реагентов.
Влияние давления на интенсивность протекания процесса определяется кинетическими уравнениями. Скорость гомогенного процесса в газовой фазе можно выразить через парциальное давление:
, (6.1)
где рп‒ парциальное давление продукта в фазовой смеси;
∆р ‒ движущая сила процесса.
Для реакции типа
, (6.2)
если она необратима или протекает вдали от состояния равновесия,
, (6.3)
где общий порядок реакции n = m1 + n1. Парциальное давление каждого компонента пропорционально общему давлению Р, т. е. рА=аР и рВ=bР, следовательно
, (6.4)
где β ‒ коэффициент, зависящий от константы скорости реакции и движущей силы процесса;
Р ‒ общее относительное давление, т. е. отношение фактического давления к атмосферному.
Таким образом, скорость реакции газовых компонентов пропорциональна давлению в степени, равной порядку реакции (п). Давление наиболее сильно интенсифицирует реакции высокого порядка, однако с ростом давления может измениться порядок реакции п и уменьшиться константа скорости. Для адсорбции, абсорбции, концентрации и других процессов перехода газового компонента в твердую или жидкую фазу
, (6.5)
где F - площадь контакта фаз.
Если процесс необратим или далек от равновесия, то ∆р = рr, где рr – действительная концентрация компонентов в газовой фазе. Следовательно, п = 1. Преобразуя это выражение в форму, подобную выражению (6.4), получим:
, (6.6)
т. е. скорость этих процессов прямо пропорциональна давлению.
В промышленности повышенное давление применяют для ускорения абсорбции и увеличения концентрации компонента в жидкости соответственно закону распределения. Для процессов десорбции газов и испарения жидкостей ускорение процесса и повышение выхода достигается снижением давления.
Для обратимых процессов в газовой фазе применительно к реакции типа (6.2) движущая сила процесса определяется выражением
(6.7)
Значения равновесных парциальных давлений компонентов ррАи ррВ рассчитывают для заданного состава газовой смеси по известным константам равновесия. Зависимость константы равновесия, выраженной в молярных долях, от давления определяют по уравнению
. (6.8)
Для модельной реакции типа (6.2)
. (6.9)
Эта формула выражает в количественной форме принцип Ле Шателье. С повышением давления Р для реакций, протекающих с уменьшением объема (∆N ‒ величина отрицательная), константа равновесия увеличивается, а равновесные концентрации исходных компонентов ррАи ррВ соответственно уменьшаются. Обратное явление происходит при повышении давления для реакции с увеличением объема.
Из приведенных соотношений следует, что при обратимых газовых реакциях, протекающих с уменьшением объема, скорость реакции и выход продукта с повышением давления возрастают вследствие увеличения действительных концентраций (парциальных давлений) компонентов рАи рВ и понижения равновесных парциальных давлений ррАи ррВ, т. е. сдвиг равно-весия в данном случае обеспечивает увеличение выхода продукта. Однако скорость увеличения выхода продукта с повышением давления снижается, поэтому высокие давления применять невыгодно, особенно в тех случаях, когда газовая смесь содержит значительные количества инертных примесей.
В пищевой промышленности изменением давления пользуются для интенсификации выпаривания, ректификации, гидрогенизации, гидролиза поли-сахаридов, в маслобойно-жировой, крахмалопаточной и других отраслях.
Интенсификацию изменением температуры применяют главным образом в процессах сорбции, десорбции и сушки. Движущая сила абсорбции, адсорб-ции, конденсации выражается как разность концентраций ∆с=с – ср. Понижая температуру жидкой фазы, тем самым уменьшают парциальное давление газового (парового) компонента над ней, т. е. ср, что соответственно увеличивает движущую силу ∆с и общую скорость процесса υ. Снижение температуры в проточных аппаратах чаще всего достигается подачей жидкости, предварительно охлажденной в холодильниках. Применяют также холодильные элементы (трубы, змеевики), помещенные непосредственно в аппарате, и охлаждение стенок аппарата.
Движущая сила процессов десорбции и испарения выражается как ∆с=ср–с. Сдвиг равновесия и увеличение скорости этих процессов достигаются повышением температуры жидкости перед подачей в аппарат (в теплообменниках, трубчатых печах и других типах нагревателей) или непосредственно в аппарате горячими газами или острым паром.
Одновременное изменение температуры и давления еще более увеличи-вает движущую силу процесса за счет обоих составляющих.
Для интенсификации процессов сушки широко используется повышение температуры сушильного агента. В самом деле, скорость сушки продукта в зна-чительной степени определяется потенциалом сушки Е, равным разности температур по сухому tси мокрому tм термометрам
(6.10)
Следовательно, с повышением температуры сушильного агента потенциал сушки увеличивается.
Объяснить повышение скорости процесса можно исходя из второго закона термодинамики, в соответствии с которым вероятность получения максимально возможного количества работы (эксергия) в системе возрастает с увеличением разности температур.
Отвод продуктов реакции из реакционной зоны повышает суммарную скорость обратимых реакции за счет уменьшения , а также увеличивает движущую силу гетерогенного процесса ∆с = с – сpза счет снижения или полного устранения равновесной концентрации, т. е. ср=0 (вывод образовавшегося продукта из реакционной зоны). Если процесс протекает в газовой фазе, то отвод продукта в другую (жидкую или твердую) фазу приводит к уменьшению ср. Из газовой смеси продукты реакции можно отводить конденсацией, избирательной абсорбцией или адсорбцией. Например, при экстракции растительного масла из семян бензином последний вначале удаляют из шрота непрерывным снижением концентрации (путем конденсации), а затем вновь используют как экстрагент. На каждой стадии; равновесная концентрация про-дукта срвозрастает до максимально допустимой величины, а затем снижается до величины, близкой к нулю. Из жидкой смеси образовавшиеся продукты отводят осаждением в виде кристаллов, десорбцией (испарением) в виде паров или адсорбцией на твердом поглотителе. В частности, осаждение кристаллов с последующим возвратом маточного раствора в процесс используется при крис-таллизации сахара. Повышение температуры приводит к увеличению констант скорости реакций, коэффициентов теплопередачи, теплоотдачи, массообмена, диффузии, в результате чего увеличивается и суммарная скорость процесса.
Влияние температуры реагирующих масс на константу скорости реакции для процессов, протекающих в кинетической области, определяется формулой Аррениуса
, (6.11)
которая обычно преобразуется к виду
, (6.12)
где k0, k, k1, k2 – константы скорости реакции при начальной Т1 и конечной T2 температурах;
Е – энергия активации реагирующих веществ, Дж/моль;
R – газовая постоянная, равная 8,3 Дж/(моль∙град).
При повышении температуры на 10°С, согласно правилу Вант-Гоффа, скорость реакции увеличивается в два-четыре раза. Однако это правило применимо лишь в области средних температур (10÷400°С) при энергиях активации 60÷120 кДж/моль.
Влияние температуры на скорость процесса в диффузионной области мень-ше, чем в кинетической: Для газов зависимость коэффициента диффузии Dr. от температуры выражают формулой
, (6.13)
где В – коэффициент;
Р – общее давление газа;
α = 1,5... 2 – показатель степени.
Коэффициент диффузии для газов изменяется в пределах 0,1...1 см2/с.
Увеличение поверхности соприкосновения фаз в гетерогенных системах достигается по-разному, в зависимости от вида системы и режима процесса, т. е. применяемых давлений, температур, концентраций реагентов, катализаторов и т. п.
Способ создания поверхности соприкосновения определяет конструкцию аппарата для данной агрегатной системы. Основные способы увеличения по-верхности соприкосновения фаз и, соответственно, принципы устройства аппа-ратов в системах «газ‒жидкость» можно разделить на четыре вида:
Увеличение поверхности жидкой фазы распределением ее в виде тонкой пленки на поверхности насадочных тел (насадок), заполняющих объем аппарата, или созданием специальных пленочных течений. Применяется в насадочных абсорберах для очистки газов и пленочных выпарных аппаратах.
Развитие поверхности жидкой фазы за счет диспергирования (разбрыз-гивания), распыления ее пневматическим или механическим способом в объеме или потоке газа, проходящего через полую камеру или башню. Применяется в распылительных сушилках для производства сухого молока, высушивания крови, дрожжей, яичного порошка, растворимого кофе.
Развитие поверхности взаимодействия фаз за счет диспергирования газа в объеме жидкости или барботажа, т. е. пропускания пузырьков газа через слой жидкости в колоннах с ситчатыми полками (решетками) или колпач-ковыми тарелками. Используется в тарельчатых брагоректификационных аппаратах. Поскольку площадь соприкосновения фаз равна поверхности всех пузырьков, то массопередачу в этом случае можно назвать пузырьковой.
Создание взвешенного слоя подвижной пены при пропускании газа снизу вверх через решетку пенного аппарата и находящуюся на ней жидкость с такой скоростью,при которой силы трения газа уравновешивают массу жидкости. В результате образуется взвешенный слой подвижной пены в виде быстро движущихся пленок, струй и капель жидкости, тесно перемешанных с пузырьками и струями газа. Из всех типов аппаратов наибольшая поверх-ность соприкосновения газа с жидкостью достигается и пенных аппаратах. Вследствие интенсивного перемешивания фаз и непрерывного обновления поверхности жидкости здесь устраняются диффузионные сопротивления и возрастает коэффициент массопередачи.
Основные способы увеличения поверхностей соприкосновения для систем «газ‒твердое тело» и «жидкость‒твердое тело» можно также разделить на четыре вида:
Перемешивание измельченного твердого материаламеханическими мешалками на полках аппарата, омываемых сверху газом или жидкостью. При перемешивании обновляется поверхность соприкосновения и материал перед-вигается по полкам. Для расчетов поверхность соприкосновения условно при-нимают равной площади всех полок.
Перемешивание тонко измельченного твердого материала в объеме (потоке) газа или жидкости, при котором площадь соприкосновения дости-гает предельной величины, равной общей поверхности всех твердых частиц. Так работают, например, аппараты для очистки диффузионного сока, оклейки вина, в которых обрабатываемые жидкости смешиваются с твердым искусст-венным или. естественным адсорберами (активированным углем, кизельгуром, бентонитом).
Пропускание потока газа или жидкости через неподвижный слой кусков или гранул твердого материала, лежащего на колосниках или решетках (фильтрующий слой), который задерживает твердые частицы, содержащиеся в потоке или жидкости. Аппараты с фильтрующим слоем просты по устройст-ву, надежны в работе и широко используются в системах «газ‒твердое тело». В системе «жидкость‒твердое тело» чаще применяют мешалки.
Перемешивание во взвешенном (кипящем, псевдоожиженном) слое, который образуется при пропускании газа или жидкости снизу вверх через слой зернистого материала с такой скоростью, что его частицы пульсируют в потоке газа или жидкости, но не покидают пределов взвешенного слоя. В гидродинамическом отношении взвешенный слой в системе «газ‒твердое тело» подобен пенному слою.
Существенному повышению скорости процессов способствуют увеличение единичной мощности аппаратов, машин, агрегатов (технологических линий), разработка и внедрение принципиально новых технологических приемов.
, (6.1)
, (6.2)
, (6.3)
, (6.4)
, (6.5)
, (6.6)
(6.7)
. (6.8)
. (6.9)
(6.10)
за счет уменьшения 
, а также увеличивает движущую силу гетерогенного процесса ∆с = с – сp за счет снижения или полного устранения равновесной концентрации, т. е. ср=0 (вывод образовавшегося продукта из реакционной зоны). Если процесс протекает в газовой фазе, то отвод продукта в другую (жидкую или твердую) фазу приводит к уменьшению ср. Из газовой смеси продукты реакции можно отводить конденсацией, избирательной абсорбцией или адсорбцией. Например, при экстракции растительного масла из семян бензином последний вначале удаляют из шрота непрерывным снижением концентрации (путем конденсации), а затем вновь используют как экстрагент. На каждой стадии; равновесная концентрация про-дукта ср возрастает до максимально допустимой величины, а затем снижается до величины, близкой к нулю. Из жидкой смеси образовавшиеся продукты отводят осаждением в виде кристаллов, десорбцией (испарением) в виде паров или адсорбцией на твердом поглотителе. В частности, осаждение кристаллов с последующим возвратом маточного раствора в процесс используется при крис-таллизации сахара. Повышение температуры приводит к увеличению констант скорости реакций, коэффициентов теплопередачи, теплоотдачи, массообмена, диффузии, в результате чего увеличивается и суммарная скорость процесса.
, (6.11)
, (6.13)