4. Процеси перегонки та ректифікації
Існує 2 види перегонки – проста і фракційна. Проста перегонка заснована на постійному нагріванні рідини з відводом пари. У перегінному апараті у рівновазі з рідиною знаходиться тільки частина утвореної пари. Простою перегонкою отримати чистий компонент неможливо., тому її застосовують у тих випадках, якщо не вимагається повне розділення суміші на чисті компоненти. Вона можлива у тих випадках, коли температури кипіння компонентів сильно розрізняються.
Фракційна перегонка – процес, що складається з декількох стадій: 1/ нагрівання вихідної рідини до кипіння і отримання деякої кількості пари визначеного складу; 2/ конденсація отриманої пари; 3/ випаровування конденсату для отримання пари нового складу. Більш багатої легко летючим компонентом. Розподілення сумішей проводять безперервно фракційною перегонкою, які називають ректифікація. В технологіях виробництва етилового спирту застосовуються процеси перегонки і ректифікації. Вилучення етилового спирту з бражки і його очищення здійснюються ректифікацією.
Ректифікацією називають процес розділення бінарної або багатокомпонентної рідини суміші на компоненти фракції, що розрізняються між собою летючістю. Вилучення спирту засновано на різній летючості спирту та його домішок. Летючість домішок залежить від концентрації в середовищі етанолу.
Для оцінки летючості домішок по відношенні до летючості етанолу використовують таке поняття, як коефіцієнт випаровування і ректифікації. Коефіцієнтом випаровування є співвідношення
k = A/Q
де k – коефіцієнт випаровування;
А – вміст етанолу в парах
Q – вміст етанолу в рідині.
Для домішок відповідно приймаємо позначення α і β. В цілому kдм= α / β.
Коефіцієнтом ректифікації називається відношення коефіцієнту випаровування домішок до коефіцієнту випаровування етанолу
k1
=
Він показує збільшення, або зменшення вмісту домішок по відношенню до етилового спирту.
Процес перегонки використовують також в коньячному виробництві.
Дезодорація масел являє собою дистиляційний процес, метою якого є видалення з масла речовин – низькомолекулярних жирних кислот, альдегідів, кетонів та ін. летючих продуктів, які визначають запах і смак масла, а також виділення з рослинних масел небажаних чужорідних сполук.
На початку процесу олію підігрівають глухою парою до температури 100-120 оС, а потім подають гостру пару і поступово доводять температуру до 150-170 оС. Тривалість процесу 4-6 годин.
5. Утворення дисперсних систем та структура харчових продуктів
5.1 Утворення харчових емульсій та їх властивості
Емульсії – це дисперсні системи, що складаються з рідкої дисперсної фази і рідкого дисперсійного середовища. Обов’язкова умова утворення емульсії – нерозчинність речовини дисперсної фази в дисперсійному середовищі. Звичайно емульсії одержують методом механічного диспергування. Для цього використовують різні мішалки, змішувачі, гомогенізатори, колоїдні млини і ультразвук.
Рідини, з яких одержують емульсії, нерозчинні одна в одній і відрізняється своїми властивостями. Однією з рідин є вода, іншою – нерозчинна у воді рідина, звичайно це масло. В залежності від полярності фаз розрізняють 2 типи емульсій: 1/ прямі, які складаються з полярного дисперсійного середовища (води) і неполярної дисперсійної фази (масла), м/в і 2/ зворотні, які мають неполярне дисперсійне середовище (масло) і полярну дисперсну фазу (вода), в/м.
В залежності від концентрації дисперсної фази емульсії розділяють на три групи: 1/ розбавлені – з концентрацією дисперсної фази не більше 0,1 % від об’єму емульсії; 2/ концентровані – з концентрацією дисперсної фази від 0,1 до 74 % об’єму; 3/ висококонцентровані – з вмістом дисперсної фази вище 74 % по об’єму. Від концентрації дисперсної фази залежать всі основні властивості емульсії, в першу чергу її стійкість і методи її стабілізації. При концентрації понад 90 %, емульсії набувають властивості гелів, тому їх називають желатиновими. Вони не мають текучості не здатні до седиментації.
Висококонцентровані емульсії, в яких досягнута максимально можлива концентрація дисперсної фази, називають граничними або гранично концентрованими. Емульсії – нестійкі системи, що пов’язано з самоплинному злитті крапельок дисперсної фази – коалесценції, що приводить до руйнування емульсії і розділення її на 2 шари. Стійкість емульсії може додати тільки третій компонент – стабілізатор або емульгатор.
Емульгатори – це розчинні поверхнево активні речовини (ПАР) і високомолекулярні речовини (ВМР) або нерозчинні порошкоподібні речовини, додання яких до емульсії робить їх стійкими.
Емульгатор адсорбується на межі розділення фаз масло-вода і знижує міжфазний поверхневий натяг, а також концентруючись на поверхні крапельок дисперсної фази, емульгатор утворює механічно міцний шар (плівку), який перешкоджає їх злиттю дисперсної фази.
Емульгатори, які розчинні у воді, сприяють утворенню прямих емульсій, а розчинні у неполярних рідинах, тобто маслі, дають зворотні емульсії.
До емульсій відноситься молоко, вершки, вершкове масло, сметана, майонез. Жири краще засвоюються у емульсованому стані. При виробництві маргарину, в нього в якості емульгатора додають органічні сполуки з класу складних ефірів, молекули яких складаються з полярної (гідрофільної) частини і неполярної (ліофільної або гідрофобної).