Особенности действия законов фундаментальных наук в пищевой технологии
Как было показано ранее, все явления, которые происходят в отдельных технологических процессах и составляют основу технологической операции, подчиняются одинаковым кинетическим закономерностям. Эта общность сформулирована в виде общего кинетического закона и объясняется тем, что независимо от природы все эти явления являются проявлениями одних и тех же законов материального мира, которые являются предметом фундаментальных наук (физики, химии, математики, биологии и др.). Поэтому без выполнения требований этих природных законов невозможно обеспечить выполнение главной задачи пищевых производств – производство продукции в максимальном объеме и заданного качества при минимальных затратах материальных, энергетических ресурсов и времени.
Но если в фундоментальных науках придерживание требований этих законов позволяет найти правильеные и точные решения, то в технологии, особенно пищевой, это не всегда возмлжно. Это объясняется тем, что законы фундаментальных наук сформулированы для «идеальных», абстрактных систем, в которых изучается взаимное влияние только ограниченого числа факторов. Действие всех остальных факторов или не учитывается совсем, или учитываются в виде коэффициентов пропорциональности, числовые значения которых зависят от многих факторов. Т.е., при использовании этих законов для решения конкретных задач всегда необходимо вводить условия однозначности: характеристики основных свойств среды (физические, химические, пространственныек и др.), граничные условия, начальные и временные условия и др.в условиях технологическиъх процессов нет возможности создать «идеальные» условия, т.к. значительная часть факторов не управляемые, но от их влияния нельзя абстрагироваться.
Из сказанного выплывает вывод, что законы фундаментальных наук дают лишь качественную характеристику технологических процессов – указывают направление их протекания. А для управления процессами необходима тонная количественная их оценка. Так, для расчета конкретного технологического аппарата и процесса, который в нем происходит, надо, кроме критериальных уравнений, которые указывают на взаимодействие явлений и количество воздействующих факторов, достоверно знать числовые значения коэффициентов тепло- и массопереноса для условий именно этого конкретного процесса, знать константы скоростей протекания реакций именно в конкретном виде сырья в конкретных условиях. А при необходимости оптимизировать параметры процесса необходимо также знать критерий оптимизации и метод достижения поставленной задачи.
Для организации оптимальных условий процесса на всех его этапах необходима количественная характеристика протекания процессов во времени. Для ее получения необходимо проводить интегрирование системы дифференциальных уравнений в частных производных. Такие аналитические решения очень сложные, а в некоторых случаев вообще невозможны. Поэтому в технологической практике при исследовании, проектировании или модернизации процессов для поиска наиболее принятых или оптимальных необходимо анализировать и перебирать большое количество вариантов. Это возможно достичь издавна найденными и аппробированными методами исследования экспериментальных моделей, а также методами, которые базируются на основных технологических принципах организации процессов.
К таким общим принципам относятся: принципы рационального использования сырья, энергии, оборудования, принципы интенсификации процесса, оптимального варианта процесса, утилизации отходов и др.