Пасты некоторых пищевых масс состоят из кристаллов сахарозы, которые представляют собой дисперсную фазу, а дисперсионной средой служит раствор сахарозы, глюкозы и мальтозы.

Гелеобразование происходит в процессе перехода золя в гель и обусловлено возникновением пространственной структуры. К гелям можно отнести тесто,

мармелад, различные желе. При замешивании муки, увлажнении хлеба, сухарей или печенья также образуются гели. Значительная часть пористых тел (уголь, торф, древесина, бумага, ткани, зерно, кожа, глина, почва, слабообоженные керамические материалы и др.) можно представить в виде структуированных систем, поровое пространство которых заполнено водой (см. параграф 18.3). Подобные системы можно отнести к гелям. Свойства гелей, полученных из кон­центрированных золей, и студней, которые образуются в определенных условиях из растворов ВМС, во многом аналогичны. По этой причине особенности студней и гелей, а также их свойства будут рассмотрены ниже (см. гл. 19).

Добавка небольшого количества ПАВ может придавать пастам текучесть. Например, паста А1₂О₃ в вазелиновом масле обладает хрупкостью. При добавлении небольшого количества олеиновой кислоты эта паста приобретает способность течь.

Осадки золей в отличие от осадков суспензий могут перехо­дить обратно в коллоидный раствор.

Этот процесс, обратный коагуляции, т.е. распад агрегатов до первичных частиц и переход части осадка во взвешенное состо­яние, называется пептизацией. Для высокодисперсных систем динамическое равновесие между коагуляцией и пептизацией можно представить следующим образом:

/V,), (14.1)

где Е — энергия связи между частицами; z — координационное число частицы в пространстве агрегата; V_x — объем, приходящийся на одну частицу; К, — эффективный объем, в котором происходит смещение частиц относительно положения равновесия в агрегатах; к —- постоянная Больцмана.

Для лиофильных дисперсных систем, которые характеризу­ются низким межфазовым поверхностным натяжением и незна­чительной энергией связи Е, реализуется условие 0,5 zE < kT ln(VJV₃), и коагуляция термодинамически невозможна. В ли-офооных системах, когда энергия связи частиц Е значительна, коагуляцию можно считать практически необратимой.

Пептизация может протекать под действием электролитов, при этом восстанавливается ДЭС, повышается ^-потенциал, а силы электростатического отталкивания преобладают над силами меж­молекулярного взаимодействия (см. рис. 10.5). Пептизация так­же может происходить под действием растворов ПАВ, молекулы которых адсорбируются на границе раздела фаз и образуют ад­сорбционные слои, способные противодействовать сближению ча­стиц.

В результате действия электролитов или растворов ПАВ между частицами возникает дополнительная сила отталкивания. Связь и контакт между частицами нарушаются, осадок распадается на отдельные частицы коллоидного размера. Эти частицы из обла­сти большей концентрации (осадок) переходят за счет диффу­зии в область меньшей концентрации, т.е. во взвешенное состо­яние, образуя золь.

8—766

Рис. 14. Изменение массы ост I I I перешедшего в раствор осадка тос в зависимости от концентрации пептизатора С

Пептизация протекает с определенной скоростью и зависит от концентрации электролита-пептизатора (рис. 14). В начале процесса при незначительной кон­центрации электролита переход осадка в раствор не наблюдает­ся (участок I) — происходит адсорбция пептизатора на поверх­ности частиц. По мере увеличения концентрации пептизатора (участок II) количество осадка, перешедшего в коллоидный ра­створ, резко возрастает. При дальнейшем увеличении концент­рации пептизатора весь осадок переходит в коллоидный раствор (участок III).

Пептизация достаточно часто встречается в пищевой технологии. Извлечение сахара из клеток свеклы сопровождается пептизацией пектина и других веществ, находящихся в растительных тканях. В этом процессе пептизация желательна, и принимают меры для ее ускорения.

Пептизация определяет состояние коллоидов почвы. Почвенные коллоиды находятся в виде агрегатов и не. вымываются. Если обрабатывать почву электролитами, содержащими ионы Na⁺, то в результате ионного обмена вымываются ионы Са²⁺ и Mg²⁺. Одновременно происходит пептизация почвенных агрегатов, которые теряют способность противодействовать вымыванию.

Моющее действие мыла и синтетических моющих средств также связано с процессом пептизации (см. параграф 21.2). Частицы загрязнений в результате адсорбции ПАВ и последующей пептизации дробятся на более мелкие, которые легко удаляются с обрабатываемой поверхности

Глава 15

0,001 до 90%) и их способностью 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.

Свойства эмульсий

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 (рис. 15.1). 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, составляющую 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:

К,,

100,

^|00=

К,„,+ К

(15.1)

 

ЭМУЛЬСИИ

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

^где Кф> К ^и К с — объем дисперсной фазы, дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной системы, в данном случае эмульсии, соответственно.

В зависимости от концентрации дисперсной фазы эмульсии могут быть разбавленными (v^ < 0,1%), концентрированными (0,1% < v^ < 74%) и высококонцентрированными при v^ > 74%.