Глава 10: Студни и Гели.

10.1. Физико-химические свойства студней

Студни — однофазные системы, в которых пространственную сетку образуют макромолекулы, связанные между собой силами межмолекулярного сцепления. В петлях таких сеток скапливается ≪иммобилизованный≫ растворитель, иногда в очень

большом количестве — до 99,95 % воды от массы студня, в зависимости от формы частиц и условий приготовления (лиогели). Эластичные студни можно получить из разбавленных растворов ВМС при повышении концентрации вещества. На процесс образования студней большое влияние оказывают температура и присутствие электролитов. Характерными свойствами высокополимеров является набухание (органическое и неорганическое), синерезис в студнях и для некоторых гелей явление тиксотропии — обратного перехода гель—золь. Золи многих обратимых коллоидов, например агарагара и желатина, при определенных условиях способны целиком переходить в особое твердое состояние без видимого разделения на фазы.

Этот процесс носит название застудневания или желатинизации, а продукт называют студнем или гелем. Студень можно получить также из сухого обезвоженного коллоидного вещества — путем погружения его в воду. Происходящий при этом процесс впитывания

воды сопровождается увеличением объема коллоидного вещества и носит название набухания. Осуществление условий желатинизации и набухания можно рассматривать как два способа получения студней.

Необратимые коллоиды не дают студней методом набухания. Всякий студень может терять воду испарением, но свойства продуктов, полученных при высушивании, различны для обратимых и необратимых коллоидов. Когда высушивается желатиновый

студень, его свойства изменяются постепенно; постепенноувеличивается твердость, постепенно уменьшается объем и т.д. Студень, потерявший известное количество воды, резко меняет свои физические свойства — становится хрупким. Одна из особенностей студней в том, что вещество, образующее сетку студня, может составлять незначительную часть его массы; в водных студнях содержание воды иногда превышает

99 %. При такой структуре диффузия студней при соприкосновении с каким-либо раствором происходит почти с такой же скоростью, как и в чистой воде; ионы и небольшие молекулы диффундируют гораздо быстрее, чем крупные коллоидные частицы. Диффузия в студнях отличается от диффузии в жидкостях тем, что

здесь нет перемешивания и не образуются конвекционные токи, почти всегда возникающие в жидких растворах. Вследствие этого в соседних участках студня могут идти независимо одна от другой различные химические реакции.

10.2. Синерезис или отмокание

В общественном питании наблюдают хорошо всем известные примеры синерезиса — отсекание простокваши, кефира сывороткой, обводнение крахмального клейстера в киселе, в гелях пектина, желатина, агар-агара. Отделение жидкости происходит также

при хранении сыра (появление слезинок на поверхности). Самопроизвольность

отмокания показывает, что внутри геля имеются силы, достаточные для такого отделения жидкости. При первыхстадиях очерствения хлеба масса его не уменьшается, следовательно, очерствение происходит не за счет испарения воды. Оказывается,

крахмальный набухший, а потому мягкий и нежный на ощупь гель ≪отмокает≫, из него выделяется вода и сам он становится жестким. При нагревании зачерствевшего хлеба происходит его частичное освежение, что свидетельствует об обратимости

процесса синерезиса в студнях типичных органических ВМС.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОЦОДГОТОВКИ

1. Чем отличаются гели от студней?

2. Что называется студнем?

3. Какие существуют методы получения студней?

4. Объясните процесс застудневания. Как на этот процесс влияют различные

факторы?

5. Расскажите о влиянии концентрации, температуры и времени на процесс набухания.

6. Что такое синерезис?