Скоростью химической реакции называют число молекул, реагирующих в единицу времени. Для сравнения скоростей различных реакций число молекул относятся к единице объема. В связи с этим скорости реакции определяют как число молекул или молей данного вещества, реагирующие за единицу времени в единице объема. Если в объеме V содержится п молей вещества А, то концентрация С равна n / V, а скорость реакции V А записывается так:
V = -.
Формально скорость реакции можно определить 
V = -.
Если реакция проходит в Изохорный условиях (V = соnst, dV / dτ = 0), то скорость реакции можно записать так:
V = –
Если же в ходе реакции изменяется объем системы, то для расчета скорости реакции необходимо знать явный вид функции V (τ) для вычисления производной dV / dτ. Во время рассмотрения реагирующей системы кинетики химических процессов, в результате которых объем реагирующей системы практически не меняется, скорость реакции типа А к D можно записать:
= V,
где С – концентрация продукта.
По этой формуле определяют мгновенную скорость химической реакции.
Мгновенную скорость реакции при т = 0 называют начальной скоростью реакции. Скорость реакции в начальный и произвольный моменты времени определяют по тангенсу угла наклона в данной точке:
V τ =.
В химической кинетике иногда используют понятие средней скорости реакции за интервал времени Δτ. Если в момент времени τ 1концентрация продукта реакции равна с 1 а в момент времени τ 2 концентрация равна с 2 , то средняя скорость реакции за интервал времени Δτ = τ 2 – τ 1 определяется выражением
V =.
Кинетика микробиологических процессов. Без микроорганизмов невозможно существование целого ряда пищевых производств.Биохимические процессы в пищевой промышленности является основой всех бродильных производств, использующих дрожжи (производство этилового спирта, глицерина, хлебопекарных дрожжей, виноделие, пивоварение), бактерии (ацетоно-бутиловое производство, производство уксуса, молочной и масляной кислот и др.), плесневые грибы (производство лимонной, глюконовой, фумаровой, итиколовои кислот, пенициллина, стрептомицина и др.). Продукты бродильного производства образуются в результате каталитического действия ферментов микроорганизмов.
Основными процессами, характеризующие жизнедеятельность дрожжей, является ассимиляция и диссимиляция как две стороны общего процесса обмена веществ. Ассимиляция не может существовать без одновременного протекания диссимиляции.Различают две формы ассимиляции: дыхания и брожения. Процесс дыхания происходит при наличии свободного кислорода и приводит к полному окислению углеводов (в том числе и спирта) с образованием углекислоты и воды. Брожение характеризуется неполным распадом углеводов и проходит при отсутствии молекулярного кислорода (анаэробное). Дыхание и брожение характеризуются общностью продуктов превращения углеводов, но отличаются по условиям дальнейшего хода процесса, характером конечных продуктов. Эти различия широко используется в пищевых производствах. При недостатке воздуха дрожжи сбраживают продукты, содержащиеся в питательной среде, и образуют этиловый спирт и углекислоту. По достаточного притока воздуха в питательной среде спиртовое брожение прекращается, а дрожжи получают необходимую для их развития энергию путем аэробного дыхания. Эти обстоятельства используют для выращивания различных рас дрожжей, необходимых для производства различных пищевых продуктов, а в некоторых случаях – как кормовых добавок. Эти два технологических процесса различного назначения требуют разного аппаратурного оформления.
Особенности биохимических реакций отражает форма аналитических уравнений биохимической кинетики, которая отличается от уравнений химической кинетики. Кинетические закономерности биохимического катализа определяют зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента, субстрата, активаторов, ингибиторов, а также физико-химических факторов: температуры, давления, ионной, диэлектрической проницаемости и др..
Исходя из предположения, что фермент сначала образует фермент-субстратный комплекс со своим субстратом, а затем этот комплекс распадается.
Кинетика технологического процесса можно представить в относительных (безразмерных) координатах. Уравнение кинетики получают экспериментальное постановкой опытов или аналитическое – решением известных уравнений кинетики относительно определяемого параметра при условии, что все числовые значения констант известны.
В общем виде можно сформулировать три задачи кинетического исследования: выявление механизма явления, определения влияния начальных факторов на выходные характеристики и определения постоянных в уравнениях кинетики.
Особое значение имеет кинетический анализ биохимических процессов, который позволяет: выявить механизм данной ферментативной реакции (определить термодинамические характеристики фермент-субстратного комплекса, число стадий его преобразований, последовательность присоединения субстратов и кофакторов к ферменту, родство субстрата к ферменту, выявить функциональные группы активного центра) ; дать оценку степени очистки гетерогенного ферментативного препарата.
Литература
- 1. Плахотин В.Я., Тюрикова И.С., Хомич Г.П. Теоретические основы технологий пищевых производств. – Киев: Центр учебной литературы, 2006. – 640 с.
- Общая технология пищевых производств /Под ред. Ковалевской Л.П. -М.: Колос, 1993. -384с.
- Стабников В.Н., Остапчук Н.В. Общая технология пищевых продуктов. – Киев, Вища школа. 1980. – 303 с.
- 4. Общая технология пищевых производств /Под ред. Назарова Н.И. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 360 с.
Читати далі