Классификация и характеристика структур дисперсных систем

Структура продукта характеризуется внутренним строением и характером взаимодействия между отдельными его частицами. Она определяется химическим составом, биохимическими показателями, дисперсностью, температурой, агрегатным состоянием и рядом технологических процессов и параметров.

Дисперсные системы ( с жидкой дисперсионной средой0 могут находится в свободном состоянии – золь, когда отдельные элементы не связаны или слабо связаны между собой (молоко) и в связанном состоянии – гель (простокваша, кефир), когда частицы связаны друг с другом одними молекулярными силами и образуют структуру, или пространственный каркас. В этих системах свойства зависят от объемного соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды (обычно воды), характера и прочности связи между ними, характера и прочности связей частиц фазы между собой.

В зависимости от типа и энергии возникающих связей дисперсные структуры разделяют на три типа: коагуляционные, конденсационные и кристаллизационные. Так же встречаются комбинированные, например, конденсационно-кристаллизационные структуры.

Коагуляционные структуры образуются в дисперсных системах путем взаимодействия частицами и молекулами через прослойки дисперсионной среды за счет сил сцепления Ван-дер-Ваальса. Они обладают способностью к самопроизвольному восстановлению после разрушения, т.е. способностью к тиксотропии; под действием напряжений проявляют свойства вязко-пластичных тел; при высокой доле дисперсионной среды проявляют способность к течению (реологические свойства), т.е. из твердообразной системы переходят в жидкую. Типичным представителем систем с коагуляционной структурой является сырой колбасный фарш, фарш ливерных колбас и т.д.

При образовании коагуляционных структур в пищевых (мясных) продуктах существенную роль играют поверхностно-активные вещества и растворимые в воде белки, которые выступают в роли эмульгаторов и стабилизаторов образующихся систем.

Конденсационные структуры образуются из коагуляционных по мере удаления жидкой фазы, сопровождается возникновением более прочных связей между частицами. В процессе образования их прочность постепенно возрастает, оставаясь потом неизменной. Конденсационные структуры имеют большую прочность и после разрушения не восстанавливаются. Они скорее являются нежными, чем пластичными. К конденсационным структурам можно отнести, например, фарш готовых вареных колбас и сырокопченых колбас.

Кристаллизационные структуры образуются путем срастания частиц или молекул при активном участии химического взаимодействия из расплава при охлаждении или раствора при повышении его концентрации или охлаждении. Они характеризуются наличием пространственной кристаллической решетки, прочность которой зависит от формы кристаллов.

Конденсационно-кристаллизационные структуры свойственны натуральным продуктам, но они могут образовываться из коагуляционных при удалении дисперсионной среды или сращении частиц фазы в расплавах или растворах. В процессе образования эти структуры могут иметь ряд переходных состояний: коагуляционно-кристаллизационные, коагуляционно-конденсационные при непрерывном нарастании прочности. Основные отличительные особенности этих структур: большая прочность в сравнении с прочностью коагуляционных структур, что обусловлено большой прочностью контактов между частицами; отсутствие тиксотропии и необратимый характер разрушения; большая ломкость и упругость из-за жесткости каркаса структуры; наличие внутренних напряжений, которые возникают в процессе образования фазовых контактов и вызывают далее перекристаллизацию и произвольное снижение прочности, например, растрескивание при сушении.

Таким образом, вид структуры продукта обуславливает его качественные и технологические показатели и поведение в процессе деформации. Для их описания используют кривые течения (реограммы), которые связывают напряжение и скорость деформации и позволяют отнести продукт к тому или иному виду реологических тел.