 |
Дисперсная система. Их классификация. Мицелла.
|
|
|
|
Дисперсная система- гетерогенная система, состоящая из мелко раздробленных частиц(дисперсная фаза), равномерно распределенная в объеме другой однородной фазы () в дисперсионной среде).
Дисперсные системы классифицируются по
размерам частиц (микрогетерогенные- размер частиц 10-6 – 10 -4-суспензия, эмульсия
ультрамикрогетерогенные - 10-9 – 10 -6 –коллоидные растворы
молекулярнодисперсные - 10-10 – 10 -9 –растворы низкомолекулярных веществ
агрегатному состоянию: газ, жидкость, твердое
по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсной средой:
лиофобные системы (золи, суспензии)- слабое взаим.
лиофильные системы (коллоидные растворы)-сильное взаимодействие
Мицелла заряжена нейтрально.
Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.
Коагуляция коллоидных растворов. Механизм коагуляции: нейтрализационная и концентрационная коагуляция. Порог коагуляции, коагулирующее действие, правило Шульце-Гарди. Коагуляция в присутствии флокулянтов.
Коллоидные растворы термодинамически неустойчивы и под действием внешних факторов или самопроизвольно способны разрушаться. Процесс называется коагуляцией – процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов. В результате коагуляции укрупненные частицы дисперсной системы легко сидементируют (осаждаются). Причиной коагуляции могут быть различные факторы: добавление растворов электролитов, концентрирование коллоидных растворов, воздействие электромагнитных полей, ультразвука, радиации. Явление коагуляции лежит в основе многих патологических процессов, протекающих в живых организмах. В живых системах наибольшее значение имеет коагуляция под действием растворов электролитов. Коагуляцию может вызвать любой электролит, но для каждого электролита существует своя минимальная концентрация, которая вызывает коагуляцию. Данная концентрация называется порогом коагуляции – это минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору чтобы вызвать заметную коагуляцию – помутнение раствора, изменение окраски. Порог коагуляции можно рассчитать по формуле:
|
|
|
Спк = СэлVэл/Vкр+Vэл
Сэл – концентрация электролита, Vкр,Vэл – смешиваемые объемы растворов электролита и коллоидного раствора. Величину, обратную порогу коагуляции называют коагулирующим действием ί.
ί = 1/Спк
Коагулирующее действие электролитов на коллоидные растворы подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые ионы, имеющие знак заряда противоположный заряду гранул. Коагулирующее действие ионов тем сильнее чем больше заряд иона-коагулянта. Коагулирующее действие иона-коагулянта прямо пропорционально его заряду в 6 степени (ί = f(z6)). Например коагуляция золя AgJ с потенциал определяющими ионами J- может быть вызвана положительно заряженными катионами при этом коагулирующее действие для катионов: ί (Na+): ί (Ca2+): ί (Al3+) = 1:64:729
Коагулирующее действие электролитов следует учитывать при введении растворов солей в живые системы (NaCI нельзя заменить MgSO4, т к его коагулирующее действие больше чем хлорида натрия)
Механизм коагуляции: коагуляция может происходить 2 путями:
1)за счет понижения заряда поверхности ядра, т е за счёт понижения межфазового потенциала фи.
|
|
|
2)за счет понижения толщины ионных атмосфер мицелл при неизменном потенциале фи.
В связи с этим выделяют 2 вида коагуляции: нейтрализационная и концентрационная.
Нейтрализационная коагуляция наступает под действием электролита, который химически взаимодействует с потенциал определяющими ионами (например переводя их в осадок) и тем самым понижается поверхностный заряд ядра.
Если к положительно заряженному золю AgJ добавить раствор K2S. То наступает коагуляция данной дисперсной системы вследствие образования малорастворимого Ag2S
{mAgJ*nAg+*(n-x)NO3-}x+*xNO3 => (+K2S) Ag2S↓ + AgJ↓ + KNO3
Переводя потенциал определяющие ионы в осадок Ag2S гранула лишается своего заряда что приводит к агрегации коллоидных частиц.
Концентрационная коагуляция наступает при введении электролита, который химически не взаимодействует с потенциал определяющими ионами и таким образом заряд гранул не изменяется, в этом случае коагулирующее действие проявляют те ионы, которые являются противоионами по отношению к заряду гранулы. Эти ионы снимают ионную сферу мицеллы коллоидной частицы, заставляя ей проникать в ионы атмосферы ядра. Таким образом, гранулы приобретают нейтральный заряд, что приводит к агрегации коллоидных частиц.
{mAgJ*nAg+*(n-x)NO3-}x+*xNO3 + zNO3- => {mAgJ*n Ag+ * nNO3-}0 + zNO3-
Коагуляция в присутствии флокулянтов. Коагуляция – агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях или суспензиях под действием небольших количеств высокомолекулярных соединений. В качестве флокулянта наиболее часто применяют полиакриламин или его производные
Гидрализованный полиакриламин в аммонийной форме. М может достигать 1-2*10-6 млн г/моль. Макромолекула флокулянта имеет огромное число отрицательно заряженных участков которые вступают в химические взаимодействия с положительно заряженными гранулами коллоидных частиц, сорбируют их, образуя тяжелые хлопья флокулянта коллоидных частиц, которые под силой тяжести осаждаются. Применяют в практике питьевого оснабжения.
http://www.studfiles.ru/preview/4405070/page:6/
Существенную роль играют коллоиды в промышленности в резиновой, текстильной, лакокрасочной, пищевой, при изготовлении пластмасс, искусственного волокна и т. п. Большое значение имеет измельчение ценных руд и последующее отделение их от пустых пород флотацией. Механическая и термическая обработка металлов, технология фотографических и кинематографических процессов имеют непосредственное отношение к коллоидно-дисперсным системам и их свойствам.
|
|
|
http://chem21.info/info/653821/
Наиболее широкое применение среди галактанов получили агары, каррагинаны и альгинаты.
Агар-Агар (от малайского агар-агар – водоросли) – Агар-агар представляет собой смесь двух кислых полисахаридов, содержащихся в клеточных стенках красных водорослей. Каррагинан – гидроколлоид, состоящий главным образом из сложных калиевых, натриевых, магниевых и кальциевых сульфатных эфиров галактозы, а также из сополимеров 3,6 – ангидро-галактозы.
Альгинаты представляют собой полисахарид, состоящий из остатков D- маннуроновых и L-гулуроновой кислот. Альгинаты были изучены на людях. В результате исследований не было выявлено негативного влияния альгинатов на усвоение кальция из рациона питания. Агар В структуре агара выделяют фракцию агарозы, обладающую наибольшей желирующей способностью, другие фракции относят к агаропектину. 1-1,5 % раствор агара дает плотные гели, затвердевающие при температуре 36-42°С; желирование растворов имеет место при концентрации даже 0,04%. Основные преимущества: образует прочный студень со стекловидным изломом; предотвращает образование кристаллов льда в мороженом; является стабилизатором-эмульгатором; увеличивает взбиваемость продукта; создает плотную структуру готовых изделий.
Агар получают, главным образом, из видов Gelidium (из природных зарослей), все возрастающее количество получают из ряда видов Gracilaria (большей частью культивируемых), а также Pterocladia, Achanthopeltis и Ahnfeltia. Основными производителями агара являются Япония и Испания, существенное количество производится в Аргентине, Марокко, Португалии, Ирландии, Франции, а также в России. Действующие вещества. 70% углеводов, белковые вещества, грубое волокно и вода. Агар-агар получил широкое применение в производстве пищевых продуктов, фармакологии, в качестве субстратов для микробиологических и химических исследований. Использование в пищевой промышленности: Первоначально агар использовался для приготовления желе из фруктов и овощей. В настоящее время он находит широкое применение: - в кондитерской промышленности при производстве зефира, леденцов, мармелада; желе; пудингов; - при выпечке хлебо-булочных изделий для предотвращения дегидратации; - при изготовлении мясных и рыбных студней; - изделий из овощей и фруктов; - а также в производстве мороженого, пастилы, зефира, сыра, соков (осветление), молочных желейных десертов, йогуртов [5,7,11,13,14]
|
|
|
Каррагинан
Каррагинан получают преимущественно из различных видов Eucheuma, культивируемых на Филиппинах и в Индонезии в возрастающих количествах. Традиционными источниками каррагинана остаются виды родов Chondrus, Gigartina и Iridaea, собираемые из естественных зарослей в Канаде, Ирландии, Чили, Франции. Кроме того используются виды Hypnea, Furcellaria и Phyllophora [ 9, 12 ]. Каррагинан получают также из ирландского мха (хондрус) — Chуndrus crispus (L.), произрастающего на северо-западном побережье Ирландии и американского штата Массачусетс
Каррагинан нашел широкое применение в пищевой промышленности и при производстве молочных (шоколадное молоко, щербеты, сырные пасты, взбитые сливки и т.д.), мясных (мясо в желе, консервы и т.д.) и рыбных продуктов, приправ, безалкогольных напитков, хлебобулочных (хлебное тесто, пончики, фруктовые кексы, сахарные глазури, меренги) и кондитерских изделий.
Альгинаты.
Основными источниками альгинатов являются крупные бурые водоросли — представители ламинариевых и фукусовых. Альгинаты производятся, главным образом, и Laminaria hyperborea, Macrocystis pyrifera и Ascophyllum nodosum; в меньшей степени из L.digitata, L. japonica, Ecklonia maxima, Lessonia nigrescens и видов Sargassum.
Растворы альгинатов безвкусны, почти без цвета и запаха. Они не коагулируют при нагревании и сохраняют свои свойства при охлаждении, при замораживании и последующей дефростации. Поэтому наиболее широко (около 30-40% производства) альгинаты применяются в пищевой промышленности в качестве студнеобразующих, желирующих, эмульгирующих, стабилизирующих и влагоудерживающих компонентов.
Добавление 0,1–0,2% альгината натрия в соусы, майонезы, кремы улучшает их взбиваемость, однородность, устойчивость при хранении и предохраняет эти продукты от расслаивания. Введение 0,1–0,15% альгината натрия в варенье и джемы предохраняет их от засахаривания. Альгинаты вводятся в состав мармеладов, желе, разнообразных заливных блюд. Их добавление в состав различных напитков предупреждает выпадение осадка. Альгинат натрия может использоваться также в качестве замутнителя при производстве безалкогольных напитков. Сухой порошкообразный альгинат натрия используют для ускорения растворения сухих порошкообразных и брикетированных пищевых продуктов (растворимые кофе и чай, порошкообразное молоко, кисели и т. д.). Альгинаты применяются для приготовления формованных продуктов — аналогов рыбного филе, фруктов и т. д., широко используются для приготовления гранулированных капсул, содержащих текучие пищевые продукты. Водные растворы солей альгиновой кислоты используют для замораживания филе мяса, рыбы и морских беспозвоночных животных.
|
|
|
За последние десятилетия особенно выросло потребление альгината для приготовления сливочного мороженого, которому он придает нежную консистенцию и значительно увеличивает стабильность при хранении, а также композиций гидроколлоидов для мясной и рыбной перерабатывающей промышленности.
http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/10536/1/Food%20additives.pdf
1. Химия углеводов, Кочетков Н.К., Бочков А.Ф. - М.: Издательство «Химия». – 1967, с. 477-624;
2. Прогресс химии углеводов, М., 1985;
3. Нечаев А.П., Кочетков А.А. и др. Пищевые добавки. – М.: МГУПП, 1997. – 63 с.
4. Пищевые добавки: Энциклопедия. Сарафанова Л. А. СПб.: ГИОРД, 2003. - 688 с.
5. Пищевые и биологически активные добавки: Учеб. д студ. высш. учеб. завед. / В. Н. Голубев, Л. В. Чичева-Филатова Т. В.Шленская. — М.: Издательский центр «Академия» 2003. - 208 с.
6. Проблемы и достижения в структурном анализе сульфатированных полисахаридов красных водорослей. // Химия растительного сырья. 2001. №2. С. 7-20.
7. Стабилизирующие системы на основе гидроколлоидов. Макрос. Статья: Мясной Бизнес №8, 2002, с. 30-31
8. К.т.н. Л.А. Текутьева, Н.В. Поцелуева, Торговы Дом «Арника», г. Владивосток // Высокоочищенные каррагинаны – скрытый резерв экономической эффективности
9. http://2004.murman.ru/nature/algae/info/use/index.shtml#table1
10. http://www.tharnika.ru/spice/texturants/?idp=rus&id=agar
11. http://www.alganika.ru/artickle_agar.htm
12. http://www.belstar-spb.ru/karraginan.htm
13. http://2004.murman.ru/nature/algae/info/use/4.shtml
14. http://dinas-msk.ru/page347535
15. http://www.bt.anitex.by/carraginan.html
|
|
|
