Значення кінетичного аналізу в біохімічних системах.
Кінетика вивчає закономірності зміни характеристики процесу протягом часу. Основою цієї науки є поняття про швидкість процесу. Кінетика пов’язана з теорією диференціальних рівнянь, термодинамікою та статистичною фізикою. Теорією диференціальних рівнянь користуються для формального опису зміни характеристик протягом часу. Термодинаміка дає можливість визначити напрямок процесу, а апарат статистичної фізики є основою побудови молекулярних кінетичних теорій.
Для складання математичного опису широко використовують кінетичні рівняння. Спільність різних одиничних процесів полягає в єдності їх кінетичних закономірностей, які наука про процеси та апарати формулює так: значення швидкості перебігу будь-якого явища дорівнює добутку його потенціалу на кінетичний коефіцієнт, а спільна форма математичного запису єдності явища має вигляд:
І = LХ,
Де І — швидкість; L — кінетичний коефіцієнт; X — потенціал.
Під потенціалом розуміють міру відхилення системи від рівноважного стану (градієнти концентрацій, тиску, температури та ін.), під кінетичним коефіцієнтом — швидкість перебігу явищ при потенціалі, що дорівнює одиниці (коефіцієнти тепловіддачі, теплопровідності, константи швидкості хімічної реакції та ін.).
Фізична або фізико-хімічна кінетика, крім теорії нерівно-важних макроскопічних процесів, що виникають у системах, виведених із стану термодинамічної рівноваги, вивчає тепло — та масообмінні процеси, а також подрібнення, розподіл та інші механічні процеси.
Біологічна кінетика вивчає закономірності явищ, що проходять у живій природі. Вона поділяється на чотири основних напрями: біохімічна, біофізична мікробіологічна та популяційна кінетика. Для харчових виробництв найбільше значення має біохімічна кінетика, що вивчає швидкості біохімічних реакцій, а її методи дають можливість встановити механізм ферментативного каталізу.
Біохімічна кінетика має свої особливості, що пов’язані із специфікою ферментативних каталітичних реакцій. Ферменти не відрізняються від звичайних каталізаторів абіогенної природи в тому розумінні, що вони не порушують рівновагу реакції-
Ферментативні реакції забезпечують повний вихід продуктів без утворення побічних речовин. Швидкість перебігу за м’яких фізіологічних умов (рН = 7; t = 37 °С) за допомогою ферментів збільшується в 1012…1018 разів.
Кінетика фізико-хімічних процесів вивчає закономірності таких фізичних і фізико-хімічних явищ, як: нагрівання, охолодження, сушіння, сорбція, перегонка, кристалізація, перемішування, осадження, подрібнення, гранулювання, розподіл, сепарування та ін.
Для окремих класів явищ загальний вигляд кінетичного рівняння може бути подано у вигляді відомих законів перенесення, а саме:
Для теплопровідності — закону Фур’є
Q=λ
;
Для молекулярної дифузії — закону Фіка
G=D
;
Для фільтраційного перенесення речовин — закону Дарсі
G=K1
або G=K2
.
Наведені кінетичні закономірності описують явища перенесення в якийсь тільки визначений момент часу у визначеній точці простору, тобто в зв’язку з нестаціонарністю технологічних процесів, що здійснюються у виробничих машинах та апаратах, градієнти та потенціали не залишаються сталими.
Література:
1. Плахотін В. Я., Тюрікова І. С., Хомич Г. П. Теоретичні основи технологій харчових виробництв. – Київ:Центр навчальної літератури, 2006. – 640 с.
2. Общая технология пищевых производств /Под ред. Ковалевской Л. П. -М.: Колос, 1993. -384с.
3. 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.
Реферати
Реферати :