Общая характеристика аэрозолей

Применение эмульсийПравить

Эмульсии широко используют в различных отраслях промышленности:

§ Пищевая промышленность (сливочное масло, маргарин, майонез);

§ Мыловарение;

§ Переработка натурального каучука;

§ Строительная промышленность (битумные материалы, пропиточные композиции);

§ Автомобильная промышленность (получение смазочно-охлаждающих жидкостей);

§ Сельское хозяйство (пестицидные препараты);

§ Медицина (производство лекарственных и косметических средств);

Живопись. Эмульсии представляют собой особый вид дисперсных систем, дисперсная фаза и дисперсионная среда которых являются взаимно нерастворимыми или плохо растворимыми жидкостями. Это обстоятельство и обусловливает специфическое свойство эмульсий образовывать системы со сферическими частицами дисперсной фазы в широком диапазоне концентрации (от 0,001 до 90%) и их способность к обращению фаз. Получение, устойчивость и разрушение эмульсий определяются особенностями границы раздела Ж—Ж.

Эмульсии, как и другие дисперсные системы, широко применяют в различных отраслях промышленности; они определяют свойства некоторых продуктов питания.

Наибольший практический интерес представляют эмульсии, в которых одной из жидких фаз является вода (В), а другая формируется из водонерастворимой жидкости, называемой в общем случае маслом (М); это может быть жидкий жир, минеральные масла и др.

В зависимости от состава дисперсной фазы и дисперсионной среды могут быть прямые и обратные эмульсии. Прямые эмульсии типа М/В — это дисперсии масла в воде. Раздробленной фазой в прямых эмульсиях является масло. Обратные эмульсии типа В/М — это дисперсии воды в масле, в них частицы воды распределены в масляной среде. Прямой эмульсией является молоко, а маргарин и нефть можно отнести к обратным эмульсиям.Тип эмульсии можно определить экспериментально. Для этой цели в эмульсию добавляют некоторое количество жидкости, составляющей одну из фаз. Если эмульсия легко разбавляется, то добавляемая жидкость проникает в непрерывную часть системы, которая и будет дисперсионной средой.Определить тип эмульсии можно при помощи красителя, растворимого только в одной из фаз. Если краситель растворяется в дисперсионной среде, то эмульсия быстро окрашивается в цвет этого красителя. Обычно прямая эмульсия (М/В) обладает большей электропроводностью по сравнению с обратной эмульсией (В/М).Эмульсии различают в зависимости от содержания дисперсной фазы, которая выражается через объемную концентрацию:

где V _д.ф., V _ри V _д.с.— объем дисперсной фазы, дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной системы, в данном случае эмульсии, соответственно.ВВ зависимости от концентрации дисперсной фазы эмульсии могут быть разбавленными (v _об< 0,1%), концентрированными (0,1% < v _об< 74%) и высококонцентрированными при v _об> 74%.ВВ разбавленных эмульсиях концентрация дисперсной фазы незначительна. Поэтому их свойства (вязкость, плотность и др.) мало отличаются от свойств дисперсионной среды.Стремление поверхностной энергии к минимуму вследствие подвижности жидкой границы в эмульсиях приводит к самопроизвольному снижению поверхности раздела фаз. По этой причине капли разбавленных и концентрированных эмульсий приобретают шарообразную форму.

Объемная концентрация v _об, равная 74%, является рубежом, характеризующим переход концентрированной эмульсии в высококонцентрированную. При v _обменее 74% частицы дисперсной фазы способны сохранять сферическую форму и плотную упаковку частиц одного и того же размера. Плотная упаковка означает расположение частиц дисперсной фазы таким образом, что объем дисперсионной среды, становится минимальным.

При концентрации дисперсной фазы выше 74% наблюдается деформация капель дисперсной фазы, их сферичность нарушается, а эмульсии приобретают новые свойства. Жидкие пленки превращаются в многогранники, сформированные из дисперсионной среды. Высококонцентрированные эмульсии могут содержать до 99% дисперсной фазы. Подобные эмульсии образуют структуру, способны сохранять свою форму, и не растекаются. Именно к эмульсиям такого типа относятся сливочное масло, маргарин и различные кремы.

Значительная часть эмульсий относится к средне- и грубодисперсным системам, размеры частиц дисперсной фазы которых превышают 1 мкм. Майонез, например, представляет собой концентрированную прямую эмульсию (v _об= 40 ¸ 70%) в воде типа М/В. Размеры жировых шариков колеблются в пределах 1—10 мкм.

В настоящее время все большее значение приобретают микроэмульсии; дисперсная фаза таких эмульсий состоит из набухших мицелл коллоидных ПАВ. Поэтому микроэмульсии называют еще мицеллярными эмульсиями. Размер мицелл дисперсной фазы этих эмульсий составляет 10—100 нм, что соответствует высокодисперсным системам. Микроэмульсии обычно устойчивы. Концентрация v _обможет достигать 50%, что соответствует концентрированным эмульсиям.

57. Устойчивость эмульсий, как и других дисперсных систем — в том числе и с жидкой дисперсионной средой, определяет время их жизни и является важнейшим фактором, обусловливающим применение эмульсий. Однотипность агрегатного состояния двух смежных фаз определяет особенности устойчивости эмульсий. Эмульсии могут быть лиофильными и лиофобными. Лиофильные эмульсии термодинамически устойчивы и образуются самопроизвольно путем диспергирования массы жидкости до капель определенного размера. Лиофильных эмульсий немного. Большинство эмульсий относится к лиофобным системам. Они термодинамически неустойчивы, не могут образовываться самопроизвольно, существовать длительное время и нуждаются в стабилизации. Разрушение и потеря агрегативной устойчивости эмульсий проходят в несколько стадий. Первая из них обусловлена контактом между собой по крайней мере двух капель. Вероятность подобного контакта для разбавленных эмульсий незначительна; по этой причине лиофобные разбавленные эмульсии обладают относительно большой агрегативной устойчивостью. После коагуляции капель образуются агрегаты (вторая стадия), которые в результате коалесценции могут сливаться в одну большую каплю. Коалесценцию можно рассматривать как третью стадию процесса разрушения эмульсий, Концентрированные и высококонцентрированные эмульсии, относящиеся к лиофобным системам, агрегативно неустойчивы. Электростатические силы отталкивания, которые действуют между частицами в эмульсиях, незначительны. На границе раздела жидкость — жидкость поверхностный заряд распределяется диффузно в обеих жидких фазах. Это приводит к значительному снижению электрического φ-потенциала и слабому электростатическому отталкиванию. После контакта твердых частиц дисперсной фазы суспензий и золей граница раздела фаз сохраняется, а после столкновения капель эмульсий в результате коалесценции граница раздела фаз между каплями исчезает. Это обстоятельство также определяет меньшую устойчивость эмульсий по сравнению с суспензиями и особенно c золями. Устойчивость эмульсий зависит от ряда причин: поверхностного межфазового натяжения на границе двух жидкостей σ_ЖЖ, а также свойств и структуры граничных слоев, окружающих капли дисперсной фазы. С учетом элементарного акта взаимодействия капель, условий самопроизвольного диспергирования жидкости, баланса сил притяжения и отталкивания разработан ряд критериев, определяющих агрегативную устойчивость дисперсных систем, в том числе и эмульсий.

В случае, когда исчезает межфазовая граница и имеет место коалесценция, таким критерием агрегативной устойчивости может быть критическое значение межфазового поверхностного натяжения, которое, согласно Ребиндеру-Щукину.

Критическое значение межфазового поверхностного натяжения согласно Ли и Тадроса может быть рассчитано следующим образом:

УсловияУсловия позволяют определить критическое межфазовое поверхностное натяжение, ниже которого возможно самопроизвольное диспергирование (переход лиофобных систем в лиофильные). По расчетам авторов, такой переход возможен, когда дисперсная фаза формируется из капель диаметром 0.01 мкм, при значении межфазового поверхностного натяжения, равном десятым и даже сотым долям мДж/м².

Для коагуляции, когда между контактирующими каплями сохраняется слой жидкости и имеет место paсклинивающее давление, в случае ближнего минимума и при минимальной толщине слоя жидкости В.Г.Бабаком получен следующий критерий а

где Δ F (h) — свободная энергия процесса диспергирования, выраженная через энергию Гельмгольца в зависимости от расстояния h между каплями; r _n— радиус действия сил притяжения.

Лиофобные эмульсии нуждаются в повышении их агрегативной устойчивости, чего можно достигнуть введением веществ, называемых эмульгаторами и способных стабилизировать эмульсии.

Эмульгаторы порой определяют не только устойчивость, но и тип эмульсии. В зависимости от взаимодействия с жидкой фазой эмульгаторы могут быть гидрофобные и гидрофильные.

Наиболее распространенными гидрофильными эмульгаторами являются ПАВ. Такие ПАВ, как натриевые соли жирных кислот и аналогичные соли других щелочных металлов лучше растворяются в воде, чем в углеводородах. Они способны стабилизировать прямую эмульсию типа М/В.

Полярные радикалы образующегося на границе раздела фаз адсорбционного слоя ПАВ находятся на наружной стороне капель масла, препятствуя тем самым их сближению. Эти же вещества в эмульсиях обратного типа В/М адсорбируются на внутренней поверхности капель воды а образующийся адсорбционный слой является слабым препятствием для слипания капель. Поэтому стабилизация обратных эмульсий производится при помощи ПАВ, которые лучше растворяются в масле, чем в воде.О риентация адсорбционного слоя ПАВ происходит в соответствии с правилом уравнивания полярности Ребиндера: полярная группа молекул ПАВ обращена к полярной жидкости, а неполярный радикал — к неполярной. В связи с этим для прямой эмульсии полярная часть молекул ПАВ будет обрамлять наружную поверхность капли, а в случае обратной эмульсии ее внутреннюю поверхность.

Эффективность эмульгатора можно характеризовать соотношением между гидрофильной и гидрофобной частями молекул ПАВ. Гидрофильные свойства определяются взаимодействием полярных групп молекул ПАВ с водой. Гидрофобный радикал молекул ПАВ обусловливает лиофильное взаимодействие между неполярной цепью молекул ПАВ и маслом. Лиофильное взаимодействие радикала ПАВ и масла будет гидрофобным по отношению к воде. Иными словами, в этих условиях радикал ПАВ хорошо взаимодействует с маслом и плохо — с водой. Поверхностная активность определяется соотношением между гидрофильной и гидрофобной частями молекул ПАВ, Для короткоцепочечных ПАВ преобладает гидрофильное взаимодействие, в результате которого молекулы втягиваются в воду. Противоположный эффект обнаруживается в случае длинноцепочечных молекул ПАВ. Гидрофобное взаимодействие по отношению к воде и лиофильное — к маслу обусловливают нахождение этих молекул в масле. Уравновешивание гидрофильного и лиофильного взаимодействий, так называемый гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), т.е. определенное оптимальное соотношение действия воды и масла на молекулы ПАВ, определяет условия образования адсорбционного слоя на границе раздела двух жидкостей.Гидрофильно-липофильный баланс является эмпараметр, зависящий от природы ПАВ; ψ — свободная энергия взаимодействия в расчете на одну –СН2– группу; v — число групп –СH2– в углеводородном радикале (групповое число); а — сродство полярной группы молекулы ПАВ к воде. Величина (b + ψ v) характеризует сродство (свободную энергию взаимодействия) неполярных групп молекул ПАВ к углеводородной жидкости. Число ГЛБ — есть отношение работы адсорбции молекул ПАВ на границе М-В из фазы масло [числитель формулы (15.5)] к работе адсорбции из водной фазы (знаменатель этой формулы). По значению ГЛБ определяют групповое число (число групп –СН2–) в углеводородном радикале молекулы ПАВ, обусловливающее адсорбцию ПАВ на границе М—В. Максимальная эмульгирующая способность зависит от свойств полярной гидрофильной части молекулы ПАВ и для мыла (стеаратов, олеатов и др.) она реализуется, когда групповое число составляет 12—18. Адсорбционные слои ПАВ на границе раздела жидких фаз являются одним из факторов устойчивости эмульсий. Между углеводородными определенно ориентированными радикалами молекул ПАВ в адсорбционном слое возникают гидрофобные взаимодействия. Эти взаимодействия способствуют устойчивости эмульсий. Кроме того, адсорбционные слои ПАВ могут изменять межфазовое поверхностное натяжение, образовывать структуры и формировать структурно-механический барьер Все эти факторы в совокупности могут препятствовать сближению капель и способствовать сохранению агрегативной устойчивости эмульсий.

Таким образом, действие адсорбционных слоев ПАВ, экранирующих границу раздела фаз эмульсий, неоднозначно и зависит от свойств ПАВ и жидкостей, образующих эмульсию.

Роль эмульгаторов могут выполнять измельченные порошки, размер частиц которых меньше капелек эмульсии. Действие твердых эмульгаторов основано на избирательном смачивании частиц порошков водой и маслом. Гидрофильные порошки (глина, бентонит, каолин, некоторые оксиды, карбонаты и сульфаты) лучше смачиваются водой и закрепляются со стороны водной фазы. Защитный слой таких частиц у прямой эмульсии образуется со стороны дисперсионной среды, а у обратной — со стороны дисперсной фазы). Положение гидрофобных частиц, которые не смачиваются водой, а смачиваются маслом, обратное тому, Действие порошков эмульгаторов обеспечивается особым положением частиц на границе раздела двух жидких фаз. Это положение в отношении гидрофильной сферической частицы, погруженной в воду, Для гидрофильной поверхности частицы краевой угол по отношению к воде θвменьше краевого угла по отношению к маслу θ_м, т.е. θ_в< θ_м. Большая часть частицы будет находиться в объеме той жидкости, которая смачивает ее поверхность. Поэтому гидрофильная частица будет находиться преимущественно в водной среде. Краевые углы, которые образуются в результате нахождения частиц на границе раздела вода — масло, определяют положение этих частиц на поверхности раздела фаз.Устойчивое положение частиц на границе между водой и маслом и экранировка капелек дисперсной фазы противодействует коагуляции и коалесценции и обеспечивает устойчивость эмульсии. Эмульсии все же менее устойчивы, чем золи. Они могут жить сутками и месяцами, но не десятки лет.

 

58. Эмульсии – это микрогетерогенные системы, состоящие из двух практически взаимно нерастворимых жидкостей; одна из жидкостей является полярной, например вода, вторая – неполярной или малополярной, например бензол, бензин, керосин, анилин, растительное масло и иные, в общем случае называемые маслом. На практике чаще всего встречаются водные эмульсии, то есть эмульсии, в которых одной из двух жидкостей является вода.

Типы эмульсий:

1. масло в воде (м / в) – прямая эмульсия, где масло является дисперсной фазой, а вода – дисперсной средой;

2. вода в масле (в / м) – обратная эмульсия, где вода является раздробленной в виде капелек дисперсной фазой, а масло – дисперсной средой.

Существуют также множественные эмульсии, в которых капли дисперсной фазы содержат в своем объеме более мелкие капли дисперсионной среды.

Эмульсии широко распространены в природе; это молоко (капли жира в воде, стабилизированные смесями белков, в основном казеина, липопротеинов и фосфолипидов), млечный сок растений, напр. каучуконосов, сырая нефть.

Получение эмульсии – э мульгирование: две несмешивающиеся жидкости подвергают процессу эмульгирования, состоящему в том, что механическим встряхиванием, разбиванием особыми лопастными мешалками или продавливанием через узкие щели одну жидкость (дисперсную фазу) разбивают на мелкие капли в другой жидкости (дисперсная среда). Для получения особовысокодисперсных эмульсий применяется ультразвуковой метод. При этом не зависимо от применяемого метода, значительно возрастает поверхность раз­дела жидкостей, в поверхностном слое действуют силы повер­хностного натяжения и поэтому отдельные капельки стремятся укрупниться, в результате чего уменьшается свободная энер­гия. Это приводит к разрушению эмульсии. Чтобы придать эмульсии стойкость, применяют эмульгаторы. Это веще­ства, которые либо уменьшают поверхностное натяжение, либо образуют вокруг капелек раздробленной жидкости (масла) защитные пленки. Эмульгаторы бывают двух типов: порошкооб­разные и молекулярные.

Порошкообразные эмульгаторы — это тонкие порошки горчицы, молотого перца и других продуктов, кото­рые на границе раздела двух жидкостей создают защитный слой и мешают капелькам слипаться. Порошкообразные эмуль­гаторы используют при получении малостойких эмульсий (зап­равки на растительном масле).

Молекулярные эмульгаторы (стабилизаторы) — это вещества, молекулы которых состоят из двух частей: длинных углеводородных цепей, имеющих сродство с жиром, и по­лярных групп, имеющих сродство с водой. Молекулы располагаются на поверхности раздела двух жидкостей так, что угле­водородные цепи направлены в сторону жировой фазы, а полярные радикалы — в сторону водной. Таким образом, на по­верхности капелек эмульсии образуется прочная защитная пленка. Эти эмульгаторы (вещества, содержащиеся в яичных жел­тках и др.) используют при приготовлении стойких эмульсий, например соуса майонез и голландского.

Основные свойства эмульсий:

По своим свойствам, в первую очередь по агрегатной устойчивости, эмульсии делятся на группы:

– эмульсии разбавленные, в которых капельки не способны взаимодействовать между собой (концентрация меньше 0,1%),

– эмульсии концентрированные, в которых капельки могут взаимодействовать, но остаются недеформированными, т.е. сохраняют сферическую форму (объемная концентрация от 0,1% до 74,02 %)

– эмульсии высококонцентрированные, выше 74% капельки дисперсной фазы деформируются, они принимают пентаэдрическую форму, подобную газовым пузырькам в пенах, и поэтому высококонцентрированные эмульсии часто называют пенообразными или спумоидными.

Важная характеристика эмульсий - их дисперсность, точнее функция распределения капель по размерам. В концентрированных эмульсиях средний размер капель обычно составляет от нескольких мкм до десятков мкм, тогда как разбавленные эмульсии имеют капли в доли мкм и меньше.

Стабильность эмульсии при замерзании и оттаивании.

Стабильность эмульсий при повышенных температурах.

Вязкость;

Электрические свойства эмульсий и свойства адсорбционных слоев.

Разрушение эмульсий происходит в результате нарушения строения адсорбционных слоев стабилизатора или при снижении их стабилизирующей способности. Часто разрушение эмульсии происходит в результате недостаточной кинетической устойчивости, связанной с размером капелек. В последнем случае разрушение происходит в два этапа.

На первом этапе эмульсия разделяется на две – концентрированную и разбавленную. Концентрированная эмульсия (сливки) всплывает или осаждается в зависимости от плотности дисперсной фазы, если размер капель достаточно велик, чтобы преодолеть броуновское движение.

На втором этапе крупные капли при сближении проявляют вандерваальсово притяжение, часто преодолевающее структурно-механический барьер стабилизирующего слоя. В результате этого происходит коалесценция. Таков механизм самопроизвольного разрушения эмульсий.

Преднамеренное разрушение эмульсий связано, как правило, с разрушением адсорбционных слоев стабилизатора, в результате чего исчезает препятствие, сдерживающее коагуляцию (коалесценцию).

На практике используют следующие методы:

1. Деэмульгирование. В эмульсию вводят такое вещество, которое обладает высокой поверхностной активностью и вытесняет молекулы стабилизатора с поверхности раздела фаз, но неспособное к образованию механически прочного гелеобразного слоя. В результате при столкновении капель происходит разрушение такого слоя и слияние капель. К деэмульгаторам относят вещества с неразвитым углеводородным радикалом и маленькой полярной частью - например, низшие спирты или их эфиры с окисью этилена. Этот метод часто используют для удаления воды из нефти.

2. Химическое разрушение связано с химическим изменением стабилизатора, например, при введении кислот.

3. Тепловое разрушение эмульсии основано на понижении адсорбционной способности стабилизатора и прочности структуры адсорбционного слоя при повышении температуры.

4. Электрофорез. Если капли эмульсии стабилизированы за счет образования двойного ионного слоя, то такую эмульсию можно разрушить с помощью электрического тока. Происходит электрофорез, капли разряжаются на соответствующем электроде, что приводит к их коалесценции.

5. Механическое воздействие – сепарация, центрифугирование, ультразвук – связано с механическим удалением адсорбционного стабилизирующего слоя и коалесценции лишенных защиты капель или с приданием каплям такой кинетической энергии, которая превышает потенциальный барьер коалесценции.

6. Разрушение эмульсий с помощью фильтров, хорошо смачивающихся дисперсионной средой, но не смачивающихся внутренней – дисперсной фазой, остающейся на фильтре.

7. Инверсия фаз. Введение веществ, изменяющих растворимость стабилизатора, способствует переходу его молекул с поверхности раздела в объем фаз.

 

 

 

59. Эмульсии находят разнообразное применение в производстве продуктов питания. Часть продуктов питания и продукции пищевой промышленности представляет собой эмульсии. К эмульсиям относятся молоко, сливки, сливочное масло, сметана, маргарин, т.е. жиросодержащие продукты питания.

В состав молока (эмульсия типа М/В) входят жидкие и отчасти твердые жиры, представляющие собой дисперсную фазу, а в водной дисперсионной среде содержатся белки, различные соли и сахар. Сливки — более концентрированные эмульсии по сравнению с молоком. Маргарин представляет собой концентрированную эмульсию типа В/М, в которой в качестве дисперсной фазы служит вода, а дисперсионной средой является очищенный от примесей пищевой жир. Пищевой жир получают из соевых бобов, подсолнечного, хлопкового или кукурузного масла. Кроме того, в маргарин вводят витамины, красящие и другие вещества. Майонез является концентрированной эмульсией растительного масла типа М/В. Дисперсионной средой является вода, содержащая яичный желток, уксус, горчицу, сахар, специи. Сливочное масло — это высококонцентрированная структурированная система, в состав которой входят прямая и обратная эмульсии — в большей степени М/В и отчасти В/М.

Эмульсии широко используют в пищевой технологии. Жиры в тесто вводят в виде эмульсии типа М/В, что значительно улучшает качество хлеба и хлебобулочных изделий.

Следует отметить, что эмульсии играют большую роль в жизнедеятельности организма человека. В состав крови входит эмульсия, дисперсной фазой которой являются эритроциты, а в качестве эмульгаторов выступают белки. Жиры, необходимая составная часть продуктов питания, нерастворимы в воде и усваиваются только в эмульгированном состоянии.

Молоко, сливки, сметана, сливочное масло являются эмульсиями и дополнительного эмульгирования не требуют. Растительное масло и животный жир в водной среде не образуют эмульсий. Поэтому перед усвоением подобных продуктов они сначала переводятся в эмульгированное состояние. Эмульгирование осуществляется сначала в желудке, а потом в двенадцатиперстной кишке. В качестве эмульгатора выступает желчь, в состав которой входят желчные кислоты — монокарбоновые оксикислоты, относящиеся к классу стероидов. При относительно высоких значениях рН, равных 8,0—8,5, образуются соли желчных кислот. Эти соли являются хорошими эмульгаторами.

Межфазовое поверхностное натяжение воды на границе с маслом σжж составляет примерно 40 мДж/м2. Растворы желчных кислот снижают его в сотни раз, что обеспечивает выполнение условий (15.2) и (15.3) — система из лиофобной превращается в лиофильную; в желудке происходит самопроизвольное диспергирование жира, а образующаяся эмульсия будет устойчивой. Диспергированию жира и образованию эмульсий способствует перистальтическое движение кишечника. В результате образуется прямая эмульсия жира в воде типа М/В. Подобная эмульсия через стенки тонких кишок поступает в лимфу и кровь и усваивается организмом.

Лекарственные препараты часто также представляют собой эмульсии. Для введения их в организм через рот рекомендуется применять прямые эмульсии типа М/В. Через кожу в организм вводят лекарственные препараты в виде обратных эмульсий типа В/М, так как кожа является препятствием для воды и растворенных в ней веществ и легко пропускает другие жидкости.

Соус (от фр. sauce -- подливка) или подлимвка -- жидкая приправа к основному блюду и/или гарниру. Соусы служат составной частью многих блюд. В них входят различные пряности, специи и приправы, ароматические и экстрактивные вещества, которые возбуждают аппетит, усиливают выделение пищеварительных соков.

Соусы не только подают к готовым блюдам, но и используют в процессе их приготовления: многие продукты тушат в соусе или запекают под соусом. Соусы придают блюду особый, неповторимый вкус, поэтому из одних и тех же продуктов можно приготовить разнообразные по вкусу кушанья. Благодаря различным красящим веществам, содержащимся в соусах, блюда имеют привлекательный внешний вид. Все эти качества соусов способствуют лучшему усвоению пищи.

Многие соусы содержат питательные высококалорийные продукты - жиры, сметану, яйца, позволяющие повысить пищевую ценность кулинарных изделий.

Каждый соус состоит из жидкой основы и дополнительной части, в которую входят различные продукты, пряности и приправы. По характеру дополнительной части все соусы разделяют на две основные группы: приготовленные с мукой и без муки. В первую группу входят соусы, приготовленные на бульонах, сметане и молоке. Ко второй группе относятся соусы, приготовленные на масле (сливочном и растительном), масляные смеси и соусы на уксусе. Соус, приготовленный на определенной жидкой основе и содержащий в дополнительной части минимальное количество продуктов, называется основным. Путем введения в него других продуктов и приправ можно получить новые соусы этой группы, называемые производными.

Расход специй на 1 л соуса следующий: соли - 10 г., перца - 0,5 г, лаврового листа 0,2 г; на маринад, кроме того, гвоздики - 1 г, корицы - 1 г.

В современной кулинарии ассортимент соусов очень разнообразен. По температуре подачи они бывают горячие и холодные.

По жидкой основе различают соусы на бульонах (костном, мясокостном, рыбном, грибном), на сметане, молоке, растопленном сливочном масле, растительном масле и уксусе (главным образом, холодные соусы). К соусам относятся также масляные смеси и сладкие соусы. По консистенции соусы подразделяют на жидкие (для подачи к блюдам и тушения), средней густоты (для запекания), густые (для фарширования).

По цвету соусы подразделяют на красные и белые (мясные соусы).

По технологии приготовления различают соусы основные и производные.

Для придания соусам особенного вкуса и аромата используется широкий ассортимент специй, пряностей и приправ, перец горошком (черный, душистый), перец стручковый, имбирь, лавровый лист, кардамон, эстрагон, корица, гвоздика, мускатный орех, горчица, вино, ваниль и ванильный сахар, соль. Большинство пряностей вводят в соус за 10-15 мин до готовности, лавровый лист - за 5 мин, молотыйкрасный и черный перец добавляют в готовый соус.

§

 

60. Пены относятся к огнетушащим средствам, широко используемым при пожаротушении. Это связано с преимуществами, которыми они обладают по сравнению с таким традиционным ОС как вода. Применение пен позволяет сократить время тушения пожаров до 3 раз, уменьшить материальные потери от пожаров до 1,5 раз.

Пена представляет собой грубодисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом и разделенных пленками жидкости. Газ (или пар), заполняющий ячейки, является дисперсной фазой, а жидкость - дисперсионной средой. Жидкую фазу пены называют отсеком.

Структура пены определяется отношением объемов газовой V_г и жидкой V_ж фаз в единице объема. Если объем газовой фазы превышает объем жидкости не более чем в 10-20 раз, т.е. V_г/V_ж < 10-20, ячейки, заполненные газом, имеют сферическую форму. В таких пенах пузырьки окружены слоем жидкости относительно большой толщины. С увеличением отношения V_г/V_ждо нескольких десятков или даже сотен толщина пленки жидкости, разделяющей газовые объемы, уменьшается, а газовая полость утрачивает сферическую форму и трансформируется в многогранник, причем форма многогранника может быть самой различной - параллелепипеды, треугольные призмы, тетраэдры и т.д.

Кратностью пены называется отношение объема пены V_п к объему жидкой фазы, из которой она получена:

К_п = V_п/V_ж = (V_г+ V_ж)/ V_ж

Отношение объема газа в пене к объему пены называется газосодержаниемпены b:

b = V_г/V_ж

Газосодержание и кратность связаны между собой соотношением:

b = (К_п - 1)/К_п = 1 - 1/К_п

Дисперсностьпены D_п оценивается либо средним размером пузырьков пены d_ср, либо их распределением по размерам:

D_п = 1/d_ср

d_ср = (åd_i ×N_i)/å N_i

 

где d_i - диаметр пузырьков фракции;

åN_i - общее число пузырьков всех фракций;

N_i - число пузырьков фракции i с диаметром d_i.

Видно, что с уменьшением диаметра пузырьков пены ее дисперсность возрастает. Если пузырьки имеют одинаковые размеры, пена называется монодисперсной, если имеется много размеров (фракций) пузырьков, пена называется полидисперсной.

На дисперсность пены оказывают влияние физико-химические свойства пенообразователя, способ смешения фаз, конструкция пеногенератора и т.д. Чем выше дисперсность пены, тем она более подвижна. С повышением кратности пены ее дисперсность уменьшается. В зависимости от величины кратности пены разделяют на четыре группы:

1. Пеноэмульсии, К < 3;

2. Низкократные пены, 3 < К < 20;

3. Пены средней кратности, 20 < К <2 00;

4. Пены высокой кратности, К > 200.

В практике тушения пожаров используются все четыре вида пены, которые получают различными способами и с помощью разных устройств:

· Пеноэмульсии – соударением свободных струй раствора для тушения пожаров нефти в амбарах.

· Низкократные пены – в пеногенераторах, в которых эжектируемый воздух перемешивается с раствором пенообразователя.

· Пена средней кратности – на металлических сетках эжекционных пеногенераторов.

· Пена высокой кратности – в генераторах с перфорированной поверхномтью тонких металлических листов или на специальном оборудовании в результате принудительного наддува воздуха в пеногенератор от вентилятора.

Свойства пены:

- устойчивость;

- огнестойкостьпены характеризует ее поведение в реальных условиях пожаротушения.

- вязкостьпены характеризует ее способность к растеканию и оценивается коэффициентом динамической вязкости m, либо напряжением сдвига s. Коэффициент динамической вязкости возрастает с увеличением кратности пены и ее дисперсности.

- плотность пены зависит от соотношения жидкой и газовой фаз и может изменяться от 0,5 r_ж до значений, близких к r_г (r_ж и r_г - плотности жидкой и газовой фаз, соответственно). Пены, используемые для тушения пожаров, обычно имеют плотность 10-5 кг/м³ и меньше.

- электропроводностьпены пропорциональна количеству содержащейся в ней жидкости. Экспериментально установлено, что отношение электропроводности жидкости к электропроводности пены линейно связано с отношением их плотностей. Уравнение, описывающее эту зависимость имеет следующий вид:

Х_ж/Х_п = 3/2К_п

где Х_ж, Х_п - удельные электропроводности раствора и пены, соответственно.

Передача тепла в пене происходит через пузырьки газа и через жидкостные пленки между ними. Из-за наличия газовой фазы теплопроводность пен незначительна. Пена, как и любая дисперсная система, является неустойчивой. Это связано с наличием избытка поверхностной энергии, пропорциональной поверхности раздела фаз жидкость - газ. Поэтому с момента образования пен в ней протекают процессы старения, в результате которых пена изменяет свои свойства. Разрушение пены в нормальных условиях происходит в результате истечения жидкости (синерезиса) и разрыва пленок внутри пены. Следствием этого является изменение структуры. В реальных условиях при тушении пожара пена разрушается также в результате деформации пузырьков под действием силы трения при движении, термического воздействия окружающей среды, конвективных потоков и др. Процесс разрушения может быть охарактеризован интенсивностью разрушения, которая определяется по формуле:

I_разр = DV_п^разр/(V_п× Dt)

где DV_п^разр - объем пены, разрушенной за промежуток времени Dt;

V_п - начальный объем пены.

В настоящее время чаще пользуются понятием «устойчивость пены». Устойчивостьпены S_п - это ее способность сохранять объем, дисперсный состав и препятствовать синерезису.

Различают следующие показатели, характеризующие устойчивость пены:

- устойчивость объема пены. Характеризуется временем разрушения 25% от исходного объема.

- устойчивость к обезвоживанию (к синерезису). Характеризуется временем выделения из пены 50% жидкости.

- структурная устойчивость. Характеризуется временем изменения среднего диаметра пузырьков на 25 % от исходной величины.

- контактная устойчивость на поверхности полярных горючих жидкостей. Характеризуется временем полного разрушения пены.

- термическая устойчивость. Характеризуется временем разрушения всего объема пены под действием теплового потока от факела пламени.

- устойчивость изолирующего действия. Характеризуется временем, в течение которого слой пены препятствует воспламенению жидкости открытым источником пламени.

S_п - величина, обратная интенсивности разрушения:

S_п = 1/I_разр

Ее оценивают по времени, в течение которого из пены выделяется 50 % объема жидкой фазы, из которого она получена, т.е. 50 % отсека.

Для пен кратностью 100-1000 время выделения 50 % отсека при 20 ^оС описывается следующей эмпирической зависимостью:

q_ж = 7,7d (1 + 0,001 K_п) (мин);

где d – диаметр пузырьков фракции, К_п – кратность пены.

Устойчивость пены зависит от многих факторов, но следует выделить следующие: температура окружающей среды, дисперсноть пены (моно- или полидисперсная), ее кратность, высота слоя, давление упругих паров горючей жидкости, механическое воздействие на нее при движении, т.е.

Для повышения устойчивости пен в них вводят вещества-стабилизаторы (соли поливалентных металлов, глинозем, поливиниловый спирт, эфиры целлюлозы, полиакриламид, протеин и т.д.). Для получения пен и для придания им устойчивости применяют пенообразователи. Два типа пенообразователей:

1.Дают малоустойчивые пены - спирты, ПАВ, не обладающие моющим действием.

2.Мыла и синтетические ПАВ.

Факторы, определяющие устойчивость пен:

1.Кинетические.

2.Структурно-механические.

3.Термодинамические.