31 .Принцип оптимизации проведения процесса.

Виды моделирования. Процессы пищевой технологии характе­ризуются большим количеством и многообразием параметров, определяющих протекание процессов, значительным количеством внутренних связей между параметрами. Чтобы ограничить такой большой поток информации о процессе, создают его модель, кото­рая отражает отдельные явления изучаемого процесса.

Процесс моделирования включает сравнение модели с явлением (модель считается удовлетворительной, если расхождение невели­ко) и сравнение нашего ожидания с показаниями модели.

Применяют два вида моделирования: физическое и математичес­кое. При физическом моделировании изучение данного процесса происходит на физической модели. Математическое моделирование предусматривает математическое описание модели изучаемого про­цесса. При этом физический процесс заменяют алгоритмом, моде­лирующим его. Затем устанавливают адекватность модели изучае­мому процессу.

Методы математического моделирования в сочетании с ЭВМ позволяют при относительно небольших материальных затратах изучать различные варианты аппаратурно-технологического оформления процесса, находить оптимальные.

При математическом моделировании используют также свой-

ство изоморфности дифференциальных уравнений, которое явля­ется отражением единства законов природы и позволяет с помощью однотипных дифференциальных уравнений описать различные по своей физической природе явления. Существует аналогия между процессами, различными по своей сущности: электрическими, гид­родинамическими, тепловыми и массообменными. Эти процессы описываются однотипными дифференциальными уравнениями: перенос электричества (закон Ома) —

перенос количества энергии (закон трения Ньютона) —

перенос вещества (закон Фика) —

перенос теплоты (закон Фурье) —

где dUldx, dvtdx, dcfdx, dtldx — градиенты соответственно напряжения, скорости, концентрации и температуры; здесь ;' — сила тока; t — касательное напряжение; т — массовый поток; D — коэффициент диффузии; q — тепловой поток; R — сопро­тивление.

Если ввести соответствующие пересчетные коэффициенты, то любой из перечисленных процессов можно смоделировать перено­сом электричества. На исследовании электрических моделей осно­ваны работы аналоговых вычислительных машин, позволяющих моделировать физико-химические и биохимические процессы раз­личной природы. Применение принципа аналогии превращает модель в счетно-решающее устройство, что в определенной степени устраняет различие между теоретическим и экспериментальным исследованиями процесса.

В ряде случаев чрезвычайная чувствительность потоков, в кото­рых осуществляется процесс, к внешним возмущениям, а следова­тельно, и к самым незначительным изменениям условий взаимодей­ствия потока с окружающей средой заставляет отказаться от строго аналитического исследования, предполагающего фиксацию условий на границах системы. И в распоряжении исследователя остаются лишь полуэмпирические методы исследования, в том числе метод теории подобия, в разработку которого внесли большой вклад советские ученые В. М Кирпичев и А. А. Гухман.