6.2. Адсорбция на границетвердое тело-газ

Адсорбция газа на твердом теле является простейшим случаем адсорбционного процесса, поскольку такая система состоит всего из двух компонентов. На явление адсорбции веществ из раствора впервые обратил внимание в 1785 г. русский химик

и фармацевт Т.Е. Ловиц. В XX в. явление адсорбции подробно исследовали И. Лэнгмюр и др., а в СССР — Н.А. Шилов, М.М. Дубинин, А.В. Киселев и другие ученые.

Разработано несколько теорий физической адсорбции, из которых особый интерес представляет теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра (1915). При построении своей теории Лэнгмюр опирался на представления об адсорбционных силах, которые

впервые были высказаны русским ученым Л.Г. Гурвичем. Основные положения теории Лэнгмюра:

Адсорбция вызывается валентными силами, или силами остаточной

химической валентности;

Адсорбция молекул адсорбтива происходит на активных центрах,

всегда существующих на поверхности адсорбента. Такими центрами

являются углубления и выступы, имеющиеся на любой, даже самой гладкой поверхности. Действие таких центров сводится к высокой ненасыщенности их силового поля, благодаря чему центры удерживают газовые молекулы. Активность центра тем

выше, чем меньше насыщена молекула или атом адсорбента. Активными

центрами могут служить и места дефектов кристаллических адсорбентов. В этих местах возникает добавочная поверхностная энергия.

В пищевых отраслях промышленности в качестве адсорбентов

часто применяют древесный и костяной угли, силикагель, целлюлозную

массу, цеолиты и иониты. На практике используют так называемый активированный уголь, получаемый активацией угля сырца твердых древесных пород. Уголь-сырец подвергают термической обработке для увеличения удельной поверхности при

700—900 °С в атмосфере водяного пара или углекислого газа.

При этом органические вещества и уголь частично реагируют с водяным

паром и углекислым газом с образованием СО и Н2. По мере

того как выгорят ненужные углеродистые вещества, активирование прекращают. Уголь как адсорбент применяют при очистке сахарного

Сиропа, обесцвечивании жидкости, очистке воздуха на промышленных предприятиях. Силикагели, представляющие собой продукты обезвоживания гелей кремниевой кислоты, имеют удельную поверхность от 400 до 800 м2/г. Они способны удерживать

до 50 % воды к своей массе. Целлюлозная масса имеет меньшую удельную поверхность, чем угли и силикагели, и применяется в качестве адсорбента при осветлении соков и пива.

6.3. Адсорбция на границе

Твердое тело-раствор Адсорбентом (поглотителем) называют твердое

тело, на поверхности которого происходит адсорбция, а адсорбтивом (или адсорбатом) — адсорбирующееся вещество.

Адсорбция твердых веществ адсорбентами является более сложным процессом, чем адсорбция газов твердыми телами, так как она осложнена рядом факторов:

присутствием третьего компонента — растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбтива за места на поверхности адсорбента;

взаимодействием между молекулами адсорбтива и растворителя;

В общественном питании адсорбция протекает при гидромеханической и тепловой обработке продуктов как сопутствующий самопроизвольный процесс. Так, при варке, жарке продукт не только выделяет влагу или расплавленный жир, но и поглощает их,

при этом также адсорбирует газы и пары.

Процессы адсорбции имеют место при кулинарной гидромеханической обработке круп. При мойке и предварительном замачивании некоторых из них происходят поглощение влаги и их набухание. Способность круп адсорбировать влагу используется в

практике. Так, использование адсорбционных свойств круп при замачивании способствует сохранению их формы при кулинарной обработке. Вследствие адсорбционных явлений часто пищевые продукты, особенно сыпучие, обладающие большой удельной

поверхностью, поглощают из окружающей среды различные пары, газы, в том числе пахучие. Этим свойством обладают и некоторые несыпучие продукты (например, нельзя хранить сливочное масло с рыбой).

Многие продукты способны поглощать из окружающего воздуха

водяные пары. Поглощение паров, т.е. увлажнение продукта, способствует их порче — ускоряются химические и биохимические реакции, повышается температура продукта, в результате чего интенсивно развиваются микроорганизмы.