Scienza della torrefazione

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Comportamento del fagiolo

RS 3.11 Sotto pressione

Come abbiamo discusso nella Lezione 3.06, la pressione si accumula nei chicchi durante la tostatura. Durante la tostatura, l'acqua nei chicchi evapora per formare vapore e le reazioni chimiche producono più vapore acqueo, anidride carbonica e piccole quantità di altri gas. Questi gas si accumulano più velocemente di quanto possano fuoriuscire attraverso i pori dei chicchi, provocando un aumento della pressione all'interno dei chicchi.

La pressione che si accumula può modificare la velocità di molte reazioni chimiche che avvengono durante la tostatura, accelerando molte reazioni e rallentandone altre.

Ad alta pressione, di più molecole di gas sono stipati nello stesso volume. Tutte le reazioni che avvengono quando uno di quei gas molecole le collisioni con un'altra molecola avverranno quindi a una velocità maggiore, a causa della maggiore velocità di collisioni.

L'alta pressione aumenta la velocità di molte reazioni. Ad alta pressione, più gas molecole (rosso) occupano la stessa quantità di spazio. È quindi più probabile che entrino in collisione con il solido (blu) e inneschino una reazione chimica.

Altre reazioni possono essere rallentate dall'alta pressione. Se un intermedio che si forma durante una reazione ha un volume maggiore dei reagenti, allora l'alta pressione rende più difficile la formazione di quell'intermedio, diminuendo quindi la velocità di reazione (Chen e altri 2017). D'altra parte, se l'intermedio ha un volume minore, l'alta pressione può aumentare la velocità di reazione.

In questo diagramma concettuale di una reazione, la molecola (1) deve passare attraverso uno stadio intermedio (2) prima di potersi scomporre per formare altri composti (3). Lo stadio intermedio ha un volume maggiore rispetto alla molecola originale, quindi l'alta pressione rende più difficile la formazione di quell'intermedio.

La cosa importante da capire è che la pressione aumenta la velocità della maggior parte delle reazioni, ma alcune reazioni sono inibite dall'alta pressione. La pressione può anche inclinare il bilancia delle reazioni che ci sono equilibrio. Spiegheremo equilibrio reazioni nel capitolo 5.