Кінетика – це вчення про швидкості і механізми гідромеханічних, теплових і масообмінних процесів.

Кінетика є науковою основою створення нових і вдосконалення існуючих процесів в харчовій технології. Знання кінетичних закономірностей процесів необхідно для розрахунку основних розмірів апаратів. Загальні кінетичні закономірності процесів харчової технології, за винятком механічних процесів, формуються у вигляді загального закону.

Загальний закон кінетики – швидкість процесу прямо пропорційна рушійній силі і обернено пропорційна опору.

 

j = dE/Fd_τ = Δ/R = KΔ,                                            (5.1)

 

де j – швидкість процесу; Е – кількість маси і енергії; F – площа, крізь яку проходить маса або енергія; τ – тривалість процесу; Δ – рушійна сила; R – опір; К – коефіцієнт швидкості, зворотний опору.

У загальному випадку рушійною силою процесу є різниця потенціалів, а в окремих випадках – перепад тисків між входом потоку в апарат і виходом потоку з апарату (для гідромеханічних процесів), температури або концентрації.

При розгляді процесів різної природи було помічено, що їх кінетичні рівняння аналогічні.

Для теплових процесів кінетичне рівняння має вигляд:

 

dE/Fd_τ = (1/ R_T )Δt = K_TΔt,                                          (5.2)

 

де Q – кількість переданої теплоти, кДж; F – поверхня теплообміну, м²; τ – час процесу, с; Δt – рушійна сила процесу переходу теплоти, град; R – опір переходу тепла; K_T – коефіцієнт теплопередачи, кДж/(м²·с), град, K_T = 1/R.

Рис. 5.1. Види теплообміну у фізиці.

Рис.5.2. Способи поширення теплоти.

 

Тепловий потік, q – кількість теплоти, яка переноситься через одиницю поверхні в одиницю часу.

Для масообмінних процесів кінетичне рівняння має аналогічний вид:

 

dM/Fd_τ = (1/ R_M )ΔC = K_MΔC_,                                       (5.3)

 

де М – маса переданої речовини, кг; F– площа поверхні масообміну, м², R_M – опір масопередачі; ΔС – рушійна сила процесу масопередачи, виражена різницею концентрацій, кг/м³,  Км – коефіцієнт, який характеризує інтенсивність передачи маси, кг / (м²с·кгм³).

Для гідромеханічних процесів, наприклад для фільтрації, кінетичне рівняння може бути записано у вигляді:

 

dV/Fd_τ = 1/ R_Г · ΔР = К_Г · ΔР,                                      (5.4)

 

де V – об’єм фільтрату, м³, F – площа поверхні фільтра, м²; ΔР – гідравлічний опір фільтру; К_Г = 1/R_Г  – коефіцієнт провідності фільтруючого середовища.

Рис. 5.3. Процес фільтрації.

 

Рівняння (5.4) відоме в науці, як рівняння фільтрації Дарсі.

Аналіз кінетичних рівнянь дозволяє визначити загальний принцип інтенсифікації процесів: для збільшення швидкості протікання процесу необхідно збільшити рушійну силу і зменшити опір.

Основні процеси харчової переробної технології можна охарактеризувати наступним чином (табл. 5.1).

 

Таблиця 5.1. Характеристика основних процесів

 

Дана характеристика стосується лише основних процесів харчових виробництв. Сюди не увійшли багато процесів, характерні для окремих галузей, таких, як: хімічні, біохімічні, мікробіологічні. Всі ці процеси вивчаються в розділах спеціальної технології.