Лекція № 24

Тема: Мікрогетерогенні та грубодисперсні системи. Суспензії та емульсії – добування, стійкість, руйнування.

Мета: Вивчити властивості мікрогетерогенних та грубодисперсних систем, знати засоби отримання, стабілізації та руйнування суспензій та емульсій.

Загальна характеристика суспензій. Агрегативна стійкість, коагуляція суспензій. Методи отримання.

До мікрогетерогенних та грубодисперсних систем відносяться суспензії, емульсії, аерозолі, порошки. У порівнянні з колоїдними частинками в цих системах частинки дисперсної фази мають значно більші розміри. Як і колоїдні системи, мікрогетерогенні і грубодисперсні системи термодинамічне неврівноважені і мають тенденцію до самовільного зменшення дисперсності шляхом агрегації частинок дисперсної фази.

Суспензії - дисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсним середовищем. Суспензії сендиментаційно нестійкі, їх частинки осаджуються або спливають в залежності від густини дисперсного середовища і дисперсної фази. Суспензії одночасно поглинають і відбивають світло.

Суспензії можуть бути агрегативно стійкими внаслідок утворення сольватної оболонки частинок. У таких суспензіях частинки або самі добре змочуються рідким дисперсним середовищем, або їх змочують штучно. Прикладом агрегативно стійких суспензій з сольватаційним механізмом стійкості є суспензії кварцу у воді та сажі у бензолі.

Стійку суспензію можна отримати, якщо додати у дисперсне середовище розчинені у них ПАР (стеаринову або олеїнову кислоту). В'язкість розведених суспензій мало відрізняється від в'язкості дисперсного середовища. Висококонцентровані суспензії (пасти) мають властивості структурованих систем і характеризуються високою в'язкістю.

Суспензії - дуже розповсюджені дисперсні системи. До них відносяться глинисті, цементні та вапняні "розчини". Шоколадна маса при температурі вище 35°С представляє собою суспензію частинок какао і кристалів цукру у рідині какао -олії.

Суспензія карбонату кальцію утворюється при очищенні соку цукрового буряка (дифузійного соку) шляхом послідовної обробки його розчином Са(ОН)₂ і диоксидом вуглецю.

Грубодисперсні (мікрогетерогенні) системи – емульсії.

Емульсії класифікуються на 2 типи:

1. тип - вода у маслі (в/м)

2. тип - масло у воді (м/в)

У фізичній хімії під маслом розуміють усі рідини, які не змішуються з водою. Їх можливо класифікувати за концентрацією:

1. Агрегативна стійкість - стійкість до агрегації і забезпечення третім компонентом.

2. Кінетична стійкість - стійкість до сил тяжіння і забезпечення броунівським рухом.

3) Седиментаційна стійкість - пов'язана з питомою вагою.

Емульгатори - це стабілізатори для емульсій. В емульсіях стабілізаторами також є електроліти, які винятково адсорбують, заряджають частинки дисперсної фази однаково і тим самим забезпечують відштовхуючу силу.

У слабоконцентрованих емульсіях сама вода стабілізує, оскільки вона слабкий електроліт і містить багато різних солей.

У емульсій, пін і суспензій стабілізаторами є поверхнево - активні речовини. Поверхнево-активні речовини знижують поверхневий натяг і при цьому поверхневе натягнення 2 рідин зрівнюється і вони зміщуються. Поверхнево - активна речовина має 2 частини: гідрофільну і гідрофобну. Тому на межі фаз вони адсорбують. Гарним емульгатором є білкові речовини. Для стабілізації пін - піноутворювачі. Адсорбція спостерігається на межі розподілу фаз газ - рідина.

У суспензіях - на межі розподілу фаз тверда речовина - рідина.

Емульгатором можуть бути тонкі порошки. Розміри кожної частинки порошку повинні бути менші, ніж частинки дисперсної фази емульсій. Для емульсій типу м/в служать стабілізаторами гідрофільні порошки. Для емульсій типу в/м служать гідрофобні порошки. До гідрофільних порошків відносяться: гіпс, крейда, окис кремнію. До гідрофобних: сажа, вугілля, сульфіди різних металів.

Звертання фаз емульсій - це перехід з типу в/м у тип м/в. Таке спостерігається при заміні емульгатора, при підвищенні концентрації, при механічних діях.

Молоко - емульсія масло у воді. Руйнуванням називають коагуляцією. Коагуляція емульсій - коалесценсія. Якщо емульсія несе заряд, то можливо визначити коагуляцію так само, як і у колоїдних розчинах.

Можна спостерігати 2 види коагуляції:

1) взаємна;

2) концентраційна.

Так саме проходить коагуляція пін і суспензій.

Якщо емульсія не заряджена, то коагуляцію можна визвати заміною поверхнево - активної речовини, яка адсорбує на межі розподілу фаз, тією поверхнево - активною речовиною, яка не адсорбує.

До емульсії відносяться важливі жировмісні продукти харчування: молоко, вершки, вершкове масло, сметана і майонез. Жири являються необхідною складовою частиною продуктів харчування. В зв’язку з тим, що вони не розчиняються у воді, то для засвоювання їх використовують в емульсованому стані. В якості емульгаторів в харчовій промисловості використовують: яєчний жовток, лецитин, моногліцеріди жирних кислот і сахарогліцеріди.

Для підвищення харчової цінності хлібобулочних виробів і покращення їх смаку в тісто додають жири.