Синтетические полимеры

К наиболее распространенным и важным для пищевой промышленной синтетическим полимерам относятся следующие:

1. Полиэтилен, который получают по реакции:

nСН₂=СН_{2 P,t,кат}(–СН₂–СН₂–)_n

этилен полиэтилен

Полипропилен получают по реакции:

nС Н₃-СН=СН_{2 P,t,кат} (–СН–СН₂–)_n

пропилен | полипропилен

СН₃

Эти полимеры не растворяются ни в одном растворителе, при повышении температуры становятся пластичными.

Благодаря водостойкости и газонепроницаемости полиэлителен и полипропилен используются в виде пленки для упаковки пищевых продуктов.

2. Поливинилхлорид (винипласт) получается по реакции полимеризация из хлорвинила. Он стоек к действию кислот, щелочей и растворителей, хорошо сваривается и склеивается, используется для изготовления листов пленки, труб и различной аппаратуры.

3. Тефлон (политетрафторэтилен) (-CF₂-CF_2-)_n плавится при t = 320˚-327˚С, имеет повышенную стойкость к действию кислот, щелочей и растворителей, используется для изготовления труб, кранов, вентилей, подшипников.

Набухание полимеров

При контакте полимера с растворителем происходит его набухание.

Набухание – это самопроизвольный процесс поглощения растворителя высокомолекулярным веществом, сопровождающийся увеличением массы и объема полимера.

В результате ограниченного набухания полимер превращается в студень, неограниченного – переходит в раствор.

Характер набухания зависит от температуры. например, желатин и агар в холодной воде набухают до определенного предела, а в горячей воде неограниченно!

Набухание представляет собой процесс одностороннего смешивания, при котором молекулы растворителя благодаря подвижности проникают в пространство между молекулами или частями молекул ВМС.

Степень набухания ,

где m и m_о – масса полимера после и до набухания.

Степень набухания зависит от рН раствора, для белков она минимальна в изоэлектрической точке.

Набухание имеет большое значение в технологии пищевых продуктов.

Например:

1. Основной частью муки является белок и крахмал, которые при приготовлении теста набухают различно – крахмал увеличивает объем незначительно, белок же при набухании поглощает воды в два раза больше массы муки.

Если белок набухает ограниченно, тесто будет эластичным и плотным.

Если мука содержит белок, набухающий неограниченно – тесто получается жидким, то есть физические свойства теста ухудшаются.

2. В производстве спирта, кваса, пива необходимым является набухание зерна и картофеля, которое проходит при 60⁰С, когда степень набухания резко увеличивается.

3. В мукомольной промышленности зерно для облегчения размола подвергают набуханию паром при 50⁰С.

4. В производстве желейных кондитерских изделий (мармелад) используют набухание природных студнеобразователей – агара, желатина.

Студнеобразование и синерезис

Студни – это многокомпонентные нетекучие системы, содержащие высокомолекулярные вещества и низкомолекулярный растворитель.

Основное свойство студней – отсутствие текучести объясняется образованием сетчатой структуры из макромолекул полимера и его частей. Связи между ними являются результатом взаимодействия полярных групп. В ячейках этой сетчатой структуры находится низкомолекулярная жидкость.

Студень можно получить при ограниченном набухании полимера в растворителе или потере текучести раствора полимера.

Основным условием образования студня из раствора является ограниченная растворимость полимера в растворителе.

Факторы, влияющие на студнеобразование:

а) понижение температуры способствует снижению растворимости, переход раствора в студень осуществляется непрерывно и не характеризуется определенной температурой;

б) застудневание начинается, при определенной критической концентрации для системы, при концентрации ниже критической студень не образуется. Чем выше концентрация студня, тем лучше его прочностные свойства;

в) застудневание лучше протекает при рН, близких к изоэлектрической точке.

Синерезис – отделение из студня жидкости, сопровождаемое уменьшением его размеров при сохранении формы. Синерезис обычно нежелателен: очерствение хлеба, отмокание мармелада и пр. Положительный синерезис – созревание сыра.

Студнеобразование имеет место в следующих процессах приготовления пищи: приготовление мармелада, пастилы, зефира, хлебобулочных и кондитерских изделий.