Тема 4.4. Микрогетерогенные системы

Изучив данную тему, Вы будете:

знать:

– способы получения, причины устойчивости, свойства и применение суспензий, эмульсий, пен;

• свойство растворов высокомолекулярных соединений;

• явления набухания, студнеобразования в технологии приготовления продуктов питания.

Общая характеристика микрогетерогенных систем

К микрогетерогенным системам относятся: порошки, суспензии, эмульсии, пены, растворы высокомолекулярных веществ. Размер частиц дисперсной фазы составляет в них 10^-310^-5 см и они видны в оптический микроскоп. В этих системах слабо проявляется такие молекулярно-кинетические свойства, как броуновское движение, диффузия, осмотическое давление, характерные для коллоидных растворов.

Микрогетерогенные системы характеризуются достаточно большей поверхностью раздела фаз, а значит значительным запасом поверхностной энергии. Поэтому микрогетерогенные системы термодинамически неустойчивы и у них есть тенденция к самопроизвольному уменьшению дисперсности путем укрупнения частиц дисперсной фазы. Агрегативная устойчивость таких систем достигается добавлением стабилизатора, который адсорбируется на частицах.

Большинство пищевых продуктов представляет собой микрогетерогенные системы.

Суспензия

Дисперсная фаза в суспензиях – твердая, дисперсная среда – жидкость. Суспензии седиментационно неустойчивы, но агрегативно могут быть устойчивы, т.е. сохраняют размер частиц за счет наличия на них заряда и сольватной оболочки.

Известно множество видов суспензий: глинистые, цементные, известковые растворы, масляные краски, шоколадные и помадные массы кондитерского производства. При t > 35⁰С шоколадная масса представляет собой суспензию частиц какао и кристалликов сахара в жидком какао-масле, размер частиц < 25 мкм. Помадные массы – это суспензия высококонцентрированные, где твердая фаза (кристаллы сахарозы) составляют 60 %, а жидкость (раствор сахаров) – 40 %.

Эмульсия

Эмульсия – дисперсная фаза и дисперсионная среда – жидкости, нерастворимые друг в друге. Размер частиц дисперсной фазы 10^-310^-5 см.

Эмульсию получают механическим диспергированием в мельницах, мешалках, гомогенизаторах, с использованием ультразвука.

В эмульсиях одна жидкость обычно полярна (вода), а другая неполярна (масло, бензин, хлороформ и пр.), поэтому различают два типа эмульсий:

1. эмульсия масла в воде («м/в») – молоко, сливки;

2. эмульсия воды в масле («в/м») – сливочное масло, маргарин.

В зависимости от концентрации дисперсной фазы различают эмульсии:

1. разбавленные (<0,1 % дисперсной фазы);

2. концентрированные (до 74 % дисперсной фазы);

3. высококонцентрированное (>74 % дисперсной фазы).

Эмульсии являются седиментационно-агрегативными и агрегативно-неустойчивыми системами. Высокодисперсные эмульсии могут быть агрегативно устойчивыми в результате образования на поверхности частиц двойного электрического слоя и при наличии третьего компонента – стабилизатора (эмульгатора).

Роль эмульгатора – ПАВ:

1. снижение межфазового поверхностного натяжения;

2. образование защитной пленки на частицах, что препятствует их слиянию (коалесценции).

Ряд важнейших жиросодержащих продуктов питания (молоко, сливки, масло сливочное, сметана, майонез) являются эмульсиями и легче усваиваются организмом. Эмульгаторами в таких продуктах как маргарин, майонез является белок, лецитин и специальные эмульгаторы.

Для повышения пищевой ценности и улучшения вкуса хлебобулочных изделий в тесто вводят жир в виде эмульсии «м/в».

Разрушение эмульсии необходимая операция (например, при очистке воды) и достигается следующими способами:

1. добавлением электролитов;

2. нагреванием, что уменьшает адсорбцию эмульгатора на поверхности частицы;

3. механическим воздействием (сбивание масла, сепарирование молока, фильтрование).

Пены

Пены – это грубодисперсные высококонцентрированные системы, в которых дисперсная фаза – газ, а дисперсионная среда – жидкость. Структура пены показана на рис. 8.

П ены получают диспергированием (встряхивание, барботирование) и конденсированием (образование пенообразной структуры теста при брожении).

У

Рис. 8

стойчивую пену можно получить только с использованием стабилизатора, наличие пены всегда свидетельствует о присутствии в жидкости посторонних веществ (загрязнений).

Устойчивость пены зависит от:

1. природы пенообразователя (ПАВ с длинными углеродными цепочками хорошо стабилизируют пены, например, мыло);

2. с повышением t⁰ устойчивость пены уменьшается, так как снижается адсорбция пенообразователя на границе фаз и уменьшается вязкость жидкости.

Пенообразные системы очень распространены в пищевой промышленности. При изготовлении хлеба, пастилы, зефира, суфле в качестве пенообразователя применяют белок, а стабилизатора – крахмал, агар-агар.

Для разрушения пены вводят пеногасители, которые, являясь ПАВ, не дают стойкой пены (спирты, жирные кислоты, сложные эфиры).

Пены можно разрушить и механическим путем.