1.2 Классификация дисперсных систем

Нет единого способа классификации дисперсных систем.

Классифицировать дисперсные системы можно на основе следующих общих признаков:

1. по степени дисперсности;

2. по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды;

3. по характеру взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды;

4. по структурно-механическим свойствам.

Классификация по степени дисперсности

В зависимости от размеров частиц различают высокодисперсные, среднедисперсные и грубодисперсные системы (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Класс	Размер частиц, м	Дисперсность	Примеры
Высокодисперсные (коллоидные растворы)	10-9-10-7	109-107	Гидрозоли
Среднедисперсные	10-7-10-5	107-105	Растворимый кофе, сахарная пудра
Грубодисперсные	>10-5	<105	Крупы
Истинные растворы	<10-9

У

S_уд

дельная поверхность частиц дисперсной фазы максимальная в высокодисперсных системах; при переходе к средне- и грубодисперсным системам удельная поверхность уменьшается (рис. 1.3).

П

10^-9 10^-7 10^-5 a, м

Рис. 1.3. Зависимость удельной поверхности от размера частиц

ри размере частиц менее 10^-9 м исчезает поверхность раздела между частицей и средой, образуются молекулярные или ионные растворы (истинные растворы).

Классификация по агрегатному состоянию

Дисперсная фаза и дисперсионная среда могут находиться в любом из трех агрегатных состояний: твердом (Т), жидком (Ж) и газообразном (Г).

Каждая дисперсная система имеет свое обозначение и название: в числителе указывается агрегатное состояние дисперсной фазы, в знаменателе – дисперсионной среды. В общем случае возможно 9 вариантов дисперсных систем (табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Сплошная среда	Дисперсная фаза	Дисперсная система	Примеры
Г	Г	Г/Г	Коллоидное состояние невозможно (возможны флуктуации плотности)
Г	Ж	Ж/Г	Туман, дезодорант
Г	Т	Т/Г	Пыль, дым
Ж	Г	Г/Ж	Газированная вода, пиво, пена (пивная, мыльная)
Ж	Ж	Ж/Ж	Эмульсии, молоко, майонез
Ж	Т	Т/Ж	Золи металлов, естественные водоемы
Т	Г	Г/Т	Сыр, хлеб, пенопласты
Т	Ж	Ж/Т	Масло, капиллярно-пористые тела
Т	Т	Т/Т	Сплавы металлов, драгоценные камни

В общем случае все высокодисперсные коллоидные системы называют золями. К слову золь добавляют приставку, характеризующую дисперсионную среду. Если дисперсионная среда твердая – ксерозоли, жидкая – лиозоли (гидрозоли), газ – аэрозоли.

Помимо простых дисперсных систем существуют и сложные дисперсные системы, которые состоят из трех и более фаз.

Классификация по характеру взаимодействия

сплошной среды и дисперсной фазы

Все дисперсные системы образуют две большие группы – лиофильные и лиофобные.

Лио – жидкость, филио – любить, фобио – отторгать.

1) лиофильные (гидрофильные) системы характеризуются высокой степенью сродства дисперсной фазы и дисперсионной среды. В таких системах силы межмолекулярного взаимодействия на межфазной границе преобладают над силами межмолекулярного взаимодействия в объеме фазы. Системы образуются самопроизвольно, термодинамически устойчивы.

К лиофильным системам относятся растворы высокомолекулярных соединений (пектина, агароида, крахмала, белков) и коллоидных поверхностно-активных веществ (мыла).

2) лиофобные (гидрофобные) – системы, в которых межмолекулярное взаимодействие частица – среда невелико. Такие системы считают термодинамически неустойчивыми. Для их образования необходимы определенные условия и воздействие извне. Для увеличения устойчивости в них вводят стабилизаторы. Большинство дисперсных систем хлебопекарного, макаронного, кондитерского, сахарного производств относятся к этим системам.

Классификация по структурно-механическим свойствам

Различают системы:

1) свободнодисперсные – системы, в которых дисперсная фаза свободно перемещается по всему объему системы (лиозоли, разбавленные суспензии и эмульсии, аэрозоли, практически все сыпучие порошки и др.)

2) связнодисперсные системы – системы, в которых дисперсная фаза не может свободно передвигаться в сплошной среде. В таких системах возникновение межмолекулярных связей между фазой и средой приводит к образованию структурированных систем (практически все системы пищевых производств). Связнодисперсные системы, в отличие от свободнодисперсных, обладают новыми качествами: прочностью, упругостью, пластичностью.

Связнодисперсные пищевые массы могут быть в виде полупродуктов (тесто, мясной фарш) или готовых продуктов питания (творог, сливочное масло, халва, мармелад, плавленый сыр, дрожжи и т.д.).