Sisteme coloidale în producția de alimente

SISTEME COLLOID ÎN PRODUCȚIA ALIMENTARĂ

Starea coloidală se caracterizează prin următoarele caracteristici principale: anumite dimensiuni ale particulelor (10 -7 .10 -5 cm), heterogenitate și multicomponent.

Sistemele dispersate cu particule de dimensiuni coloidale sunt numite, de obicei, soluri (din soluția soluția latină).

Sistemele cu un mediu de dispersie a gazelor, indiferent de natura gazului, se numesc aerosoli. Sisteme cu mediu de dispersie lichidă - lizozoli (din cuvântul grecesc lios - lichid). În funcție de natura liozoli lichide numite hidrosol (apă), organosols (mediu organic), sau mai particular - alkozolyami (alcooli), eterozolyami (eteri), etc ...

În funcție de mărimea particulelor, solurile ocupă o poziție intermediară între soluțiile reale și sistemele dispersate grosolan - pulberi, suspensii și emulsii. Sistemele coloidale se formează în două moduri: prin dispersare - prin strivire

particule mari de sisteme dispersate în mod discontinuu spre dispersie coloidală; condensarea - combinația de atomi de ioni sau molecule în particule mai mari de dimensiuni coloidale. Condițiile necesare pentru formarea sistemelor coloidale sunt insolubilitatea substanței fazei dispersate în mediul de dispersie; realizarea de către particule a unei faze dispersate de dispersie coloidală; Prezența unui stabilizator, care informează sistemul coloidal de stabilitate agregativă.

Stabilizatorii pot fi substanțe introduse în mod specific în mediul de dispersie, de exemplu surfactanți sau produse de interacțiune a unei faze dispersate cu un mediu de dispersie. Stabilizatorii creează în jurul particulelor coloidale un strat protector de adsorbție, care împiedică agregarea lor.

În producția de produse alimentare diverse, dispersia și condensarea ocupă una dintre pozițiile de conducere. Acest lucru se datorează particularităților substanței în stare dispersată, care asigură confortul de pre-ambalare, transport, distribuție, promovează ratele crescute ale proceselor de dizolvare reacții chimice și biochimice și, adsorbtie, extracție și alte procese.

Dispersia utilizată în cereale concasare și măcinare în făină, boabe de cacao la lichior de cacao și pudră de cacao, zahăr, zahăr pudră în industria conservelor pentru piure de fructe omogenizare și m. P.

Există condensări în aparatele rectificative pentru producerea alcoolului, cristalizarea zahărului, evaporarea soluțiilor, lipirea vinurilor etc.

Sistemele coloidale au proprietăți moleculare-cinetice datorită mișcării spontane a particulelor. Acestea sunt proprietăți precum difuzia, presiunea osmotică și distribuția particulelor în înălțime.

difuzie Cauză (concentrații de aliniere spontane) în sisteme coloidale este mișcarea browniană a particulelor, care la rândul său, este o consecință a mediului de dispersie moleculară mișcare geplovo. Rata de difuzie este invers proporțională cu dimensiunea particulelor difuzate, deci în sistemele coloidale ale căror particule au dimensiuni de ordinul lui 107. 10

5 cm, adică mult mai multe molecule de substanțe obișnuite cu molecula mică, rata de difuzie este scăzută.

Două forțe îndreptate opuse acționează asupra particulelor coloidale distribuite într-un mediu de dispersie: forța gravitațională și forța de difuzie. Sub acțiunea gravitației, particulele au tendința să se așeze pe sedimentul de jos (de la cuvântul latin sedimentum - sediment). Forțele de difuzie tind să distribuie particule uniform în întregul volum al sistemului. Astfel, sistemele de dispersie sunt capabile să mențină o anumită distribuție a particulelor în volum. Această abilitate se numește sedimentare sau stabilitate cinetică. Sistemele dispersate discret sunt instabile din punct de vedere cinetic, particulele lor sunt mari și, prin urmare, se fixează gravitational până la fund. Sistemele moleculare (gaze, soluții) au o stabilitate kinetică foarte mare. Stabilitatea cinetică a sistemelor coloidale depinde de mărimea particulelor lor: cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât sistemul coloidal este mai stabil din punct de vedere cinetic.

SISTEME MICROHETEROGENICE ÎN PRODUCEREA ALIMENTELOR

Sisteme microheterogene cu o dimensiune a particulelor de 10

5. 1SG3 vezi includ suspensii (T / F), emulsii (W / F), spuma (F / F), aerosoli (T / T și G / T) și pulberile (T / T). De regulă, aceste sisteme sunt opace, particulele sistemelor eterogene se ajustează repede. Toate aceste sisteme sunt larg distribuite în natură și au o importanță deosebită în industria alimentară.

Suspendarea. Acestea sunt sisteme dispersate cu o fază dispersată solid și un mediu de dispersie lichid. Acestea includ pastele de fructe și legume, masele de bomboane fondante, lichiorurile de cacao etc.

Suspensiile au un număr de proprietăți comune cu pulberile; aceste sisteme sunt similare în dispersia lor. În industria alimentară se formează suspensii atunci când se produce amidon, se precipită precipitații în producția de zahăr, bere, vin, în industria de cofetărie etc.

Emulsiile. Sistemele dispersate constând dintr-o fază de dispersie lichidă și un mediu de dispersie lichid sunt numite emulsii. O condiție obligatorie pentru formarea unei emulsii este insolubilitatea substanței fazei dispersate în mediul de dispersie.

În mod tipic, emulsiile sunt preparate prin dispersie mecanică. Diferite mixere, mixere, omogenizatoare, mori coloidale și ultrasunete sunt folosite pentru acest lucru.

Fluidele din care sunt obținute emulsii sunt insolubile unul în celălalt și, prin urmare, diferă în proprietățile lor.

Aproape unul dintre lichide este întotdeauna apă, iar celălalt este orice lichid nepolar, insolubil în apă, de exemplu ulei.

Emulsiile sunt sisteme instabile. Instabilitate în acest sistem este prezentat contopire spontană a picăturilor de fază disperse - coalescență, care conduce la distrugerea emulsiei și separarea în două straturi. Stabilitatea față de emulsii poate da numai cel de-al treilea component - stabilizator sau emulgator. Rolul emulgatori în formarea unei emulsii stabile este în primul rând, că este adsorbită la interfața dintre uleiul faze - apa (O / W), și scade tensiunea interfacială, adică, un agent activ de suprafață, și în al doilea rând .. , concentrându-se pe suprafața picăturilor de fază dispersată, emulgatorul formează un strat mecanic (film). Prezența unui astfel de film de protecție pe suprafața particulelor fazei dispersate împiedică fuziunea lor, adică, protejează emulsia de coalescență.

Natura emulsificatorului determină nu numai stabilitatea, ci și tipul de emulsie. Emulgatoarele, solubile în apă, promovează formarea emulsiilor directe (M / B); emulgatori, solubili în lichide nepolare, dau emulsii inverse (W / M).

Aerosoli și pulberi. Acestea sunt sisteme de dispersie, mediul de dispersie al cărui gaz este (aerul) și faza de dispersie poate fi particule solide sau picături de lichid. De obicei, aerosolii sunt clasificați în funcție de starea agregată a fazei dispersate. Un aerosol cu ​​o fază de dispersie lichidă se numește ceață, cu un fum solid și praf. Aerosolii cu o fază dispersată solidă, a cărei mărime a particulelor este mai mare decât cea a fumului, se numește de obicei praf. Această diviziune este destul de arbitrară. Mărimea particulelor aerosolilor se situează în intervalul de la 10 -5 până la 10 -2 cm. Aerosolii au o mare importanță practică într-o serie de ramuri ale industriei alimentare. Aerosolii tipici includ ceață de apă, fum de cuptor, făină și praf de zahăr. În unele cazuri, industria recurge la producția artificială de aerosoli. Deci, pentru a usca sucul, piureul, laptele este pulverizat la picăturile cele mai mici în aer cald uscat. Datorită suprafeței sale mari, evaporarea umezelii se desfășoară foarte intens din aerosolul format și uscarea se termină în timp de 15 s.

Formarea de aerosoli poate duce la consecințe nedorite și periculoase. Deci praful multor substanțe - făină, zahăr, amidon, cărbune - formează amestecuri explozive cu aerul.

Pulberile pot fi considerate aerosoli precipitați cu particule solide. Cu toate acestea, particulele din ele pot fi mai mari și pot ajunge la un diametru de 1,2 mm. Dimensiunea particulelor pulberilor industriale este determinată de destinația lor și este adesea unul dintre principalii indicatori ai calității produsului. De exemplu, dispersia și distribuția mărimii particulelor în pudră de cacao afectează gustul și valoarea nutritivă a acestui produs. Gradul de macinare a boabelor afectează calitatea făinii.

Particulele de pulbere sunt întotdeauna în contact și, prin urmare, au proprietatea de fluiditate, care la rândul său depinde de densitatea, mărimea și forma particulelor, starea lor de suprafață, umiditatea și alte proprietăți. Creșterea dispersiei duce la o scădere a fluidității datorită creșterii suprafeței de contact totale. Creșterea umidității reduce de asemenea fluiditatea pulberilor.

Spuma. Sistemele de dispersie foarte concentrate, în care mediul de dispersie este un lichid, iar faza dispersată este un gaz, sunt numite spume. Bulele de gaz din spumă sunt mari, forma de polihedra și sunt separate unul de celălalt prin straturi foarte subțiri ale mediului de dispersie. Pentru prepararea spumelor, se folosesc metode dispersive: agitarea viguroasă sau amestecarea lichidului.

Spuma stabilă poate fi obținută numai în prezența unui agent de stabilizare - spumare. Aceasta se datorează faptului că suprafața lichidului, în contact cu mediul gazos, se află în condiții speciale în comparație cu volumul lichidului. Aceste condiții apar deoarece moleculele stratului de suprafață al lichidului, spre deosebire de moleculele din adâncime, sunt supuse unei atracții inegale a moleculelor de lichid și gaz. Fiecare moleculă din interiorul lichidului din toate laturile este atrasă de moleculele vecine situate la o distanță de raza sferei de acțiune a forțelor intermoleculare (Figura 36). Ca urmare, forțele de atracție sunt compensate și rezultatul acestor forțe este zero.

Fig. 37. Diagrama structurii de spumă

In moleculele din partea stratului de suprafață a domeniului de aplicare al forțelor intermoleculare este densitatea fazei gazoase din care este mai mică decât densitatea lichidului, astfel încât rezultanta tuturor forțelor de atracție vor fi direcționate în fluidul perpendicular pe suprafața sa. Prin urmare, moleculele de suprafață lichide sunt întotdeauna sub o forță care tinde să-i atragă spre interior. Acest lucru duce la faptul că suprafața lichidului are tendința de a se contracta. Aceasta explică forma sferică și picături de lichid (mingea are o suprafață minimă) și suprafața lichidului perfect netedă într-un vas larg. Cu o creștere a suprafeței, un anumit număr de molecule de la adâncimea transferului de lichid către suprafață. Procesul de transfer al moleculelor din starea de echilibru la o stare specială a stratului de suprafață a moleculelor necesită cheltuieli de muncă externe. Lucrarea de mărire a suprafeței lichidului se transformă în energia potențială a moleculelor de strat de suprafață - energia de suprafață. Acesta din urmă, la rândul său, se referă la o suprafață unitară, se numește tensiune de suprafață

unde F este energia suprafeței; .V este suprafața.

agenți de expandare cu catenă lungă reduc tensiunea superficială facilitează formarea spumei și îi conferă stabilitate, deoarece acestea sunt adsorbiți la apă - aer și formează o peliculă foarte vâscos structurată previne sgekaniyu lichid (Figura 37.). În acest caz, grosimea stratului de lichid între bulele de aer scade lent și spumă poate exista pentru o lungă perioadă de timp.

Agenții de spumare pot fi surfactanți (surfactanți) ale căror molecule au un lanț de hidrocarburi suficient de lung. Multe molecule de substanțe organice constau din două părți: un grup polar și un radical hidrocarbură nepolară. Grupările polare includ -COOH,

-OH, -NH, -SH, -CN etc. Aceste grupări sunt hidrofile, adică sunt bine umectate cu apă. Dimpotrivă, radicalii de hidrocarburi sunt hidrofobi, adică nu sunt umeziți de apă. Schematic amfifilă constând din părți hidrofili și hidrofobi ale moleculei este reprezentat ca simbol - •, în care caracteristica transmite denota nepolară cerc radical și - grupare polară.

Spumarea tipică a spumelor de apă include alcooli, săpunuri, proteine. Formarea spumei are o mare importanță practică. În special, multe produse, cum ar fi pâinea și o serie de produse de cofetărie, au o structură de spumă, care determină gustul și valoarea lor nutritivă.

Trimiteți-le prietenilor: