Типы химических связей. Агрегатные состояния вещества, их общая характеристика

  Основные  свойства эмульсий:

  По своим  свойствам, в первую очередь по агрегатной устойчивости, эмульсии делятся на группы:

  – эмульсии разбавленные, в которых капельки не способны взаимодействовать между собой (концентрация меньше 0,1%),

  – эмульсии концентрированные, в которых капельки могут взаимодействовать, но остаются недеформированными, т.е. сохраняют  сферическую форму (объемная концентрация от 0,1% до 74,02 %)

  – эмульсии высококонцентрированные, выше 74% капельки дисперсной фазы деформируются, они принимают пентаэдрическую форму, подобную газовым пузырькам в пенах, и поэтому высококонцентрированные эмульсии часто называют пенообразными или спумоидными.

  Важная  характеристика эмульсий - их дисперсность, точнее функция распределения капель по размерам. В концентрированных  эмульсиях средний размер капель обычно составляет от нескольких мкм до десятков мкм, тогда как разбавленные эмульсии имеют капли в доли мкм и меньше.

Стабильность  эмульсии при замерзании и оттаивании.

Стабильность  эмульсий при повышенных температурах.

Вязкость;

Электрические свойства эмульсий и свойства адсорбционных  слоев. 

     Разрушение  эмульсий происходит в результате нарушения строения адсорбционных слоев стабилизатора или при снижении их стабилизирующей способности. Часто разрушение эмульсии происходит в результате недостаточной кинетической устойчивости, связанной с размером капелек. В последнем случае разрушение происходит в два этапа.

     На  первом этапе эмульсия разделяется  на две – концентрированную и  разбавленную. Концентрированная эмульсия (сливки) всплывает или осаждается в зависимости от плотности дисперсной фазы, если размер капель достаточно велик, чтобы преодолеть броуновское движение.

     На  втором этапе крупные капли при  сближении проявляют вандерваальсово  притяжение, часто преодолевающее структурно-механический барьер стабилизирующего слоя. В результате этого происходит коалесценция. Таков  механизм самопроизвольного разрушения эмульсий.  

     Преднамеренное  разрушение эмульсий связано, как правило, с разрушением адсорбционных  слоев стабилизатора, в результате чего исчезает препятствие, сдерживающее коагуляцию (коалесценцию). 

На практике используют следующие методы:  

1. Деэмульгирование. В эмульсию вводят такое вещество, которое обладает высокой поверхностной  активностью и вытесняет молекулы  стабилизатора с поверхности  раздела фаз, но неспособное  к образованию механически прочного  гелеобразного слоя. В результате при столкновении капель происходит разрушение такого слоя и слияние капель. К деэмульгаторам относят вещества с неразвитым углеводородным радикалом и маленькой полярной частью - например, низшие спирты или их эфиры с окисью этилена. Этот метод часто используют для удаления воды из нефти. 

2. Химическое  разрушение связано с химическим  изменением стабилизатора, например, при введении кислот.  

3. Тепловое разрушение  эмульсии основано на понижении  адсорбционной способности стабилизатора  и прочности структуры адсорбционного слоя при повышении температуры.  

4. Электрофорез. Если капли эмульсии стабилизированы  за счет образования двойного  ионного слоя, то такую эмульсию  можно разрушить с помощью  электрического тока. Происходит  электрофорез, капли разряжаются на соответствующем электроде, что приводит к их коалесценции.  

5. Механическое  воздействие – сепарация, центрифугирование,  ультразвук – связано с механическим  удалением адсорбционного стабилизирующего  слоя и коалесценции лишенных  защиты капель или с приданием каплям такой кинетической энергии, которая превышает потенциальный барьер коалесценции.  

6. Разрушение  эмульсий с помощью фильтров, хорошо смачивающихся дисперсионной  средой, но не смачивающихся внутренней  – дисперсной фазой, остающейся  на фильтре.  

7. Инверсия фаз.  Введение веществ, изменяющих  растворимость стабилизатора, способствует  переходу его молекул с поверхности  раздела в объем фаз.  
 

                                     № 58 

     Набухание полимеров. Факторы, влияющие на набухание. Значение набухания. Использование процессов набухания при замесе теста. 

     Набухание полимеров – увеличение объема (массы) полимерного тела в результате поглощения жидкости или ее пара при сохранении им свойства нетекучести (т.е. форма образца обычно не изменяется). Характеризуется степенью набухания - отношением объема (массы) набухшего полимера к его исходному объему (массе); степень набухания увеличивается во времени, постепенно приближаясь к равновесному значению. Поглощение жидкости полимером ограничивается или конечным содержанием аморфной фазы в частично закристаллизованном полимере, или наличием поперечных химических связей между макромолекулами (сшивками) в сетчатых полимерах. В первом случае степень набухания, как правило, невелика даже при относительно большом содержании аморфной фазы (набухание до 2-3-кратного объема), во втором - при малом числе поперечных хим. связей полимер может поглощать очень большое кол-во жидкости, иногда значительно (в десятки раз) превосходящее массу самого полимера. Предел набухания обусловлен при этом, изменением энтропии из-за нарушения равновесной конфирмации отрезков цепи между узлами сетки, при изменении объема полимера во время набухания. Давление, развивающееся в полимере при набухании, может достигать в начальной стадии несколько сотен МПа.

     Кинетика  набухания определяется сродством  жидкости к полимеру и скоростью  диффузионных процессов. В пористых полимерах набухание ускоряется в результате капиллярного проникновения  в них жидкости. В полимерах, сохраняющих внутренние напряжения, наблюдается временное превышение степени набухания над ее равновесным значением. Набухание в жидкостях, неограниченно совместимых с полимером, приводит к его полному растворению и переходу в вязкотекучее состояние.

     На  практике с набуханием связаны переработка  полимеров в контакте с жидкостями (парами), обработка пищевых продуктов, устойчивость формы и размеров полимерных изделий, эксплуатируемых, например в контакте с парами воды.

     Набухание одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалосодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до температуры 55^оС они медленно поглощают воду (до 55%) и частично набухают. При этом повышения вязкости не наблюдается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 100^оС) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз. 
 

     Замес теста — важнейшая технологическая операция, от которой в значительной степени зависит дальнейший ход технологического процесса и качество хлеба. При замесе теста из муки, воды, дрожжей, соли и других составных частей получают однородную массу с определенной структурой и физическими свойствами, чтобы в последующем при брожении, разделке и расстойке тесто хорошо перерабатывалось.

     С самого начала замеса в полуфабрикатах начинают происходить различные  процессы – физические, биохимические  и др. Существенная роль в образовании  пшеничного теста принадлежит белковым веществам. Нерастворимые в воде белки муки, соединяясь при замесе с водой, набухают и образуют клейковину. При этом белки связывают воду в количестве, примерно в два раза превышающем свою массу, причем 75% этой воды связывается осмотически.

     Набухшие  белковые вещества муки образуют как  бы каркас теста губчатой структуры, что и определяет растяжимость и  эластичность теста. Основная часть  муки (зерна крахмала) адсорбционно связывает большое количество воды. Значительное количество воды поглощается также пентозанами муки.

     Крахмал связывает воду в количестве 30 % от своей массы. Но поскольку в муке крахмала значительно больше, чем  белков, количество воды, связанное  белками и крахмалом, примерно одинаково.

     В тесте одновременно образуется как жидкая фаза, состоящая из свободной воды, водорастворимых белков, сахара и других веществ, так и газообразная фаза, образованная за счет удержания пузырьков воздуха, в атмосфере которого происходит замес, и за счет пузырьков углекислого газа, выделяемых дрожжами. Следовательно, тесто представляет собой полидисперсную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. От соотношения фаз в этой полидисперсной системе зависят физические свойства теста.

     Белки ржаной муки отличаются от белков пшеничной муки тем, что в ржаном тесте не образуется губчатого клейковинного каркаса. Значительная часть белков ржаной муки в тесте неограниченно набухает и переходит в коллоидное состояние. В ржаной муке содержится около 3 % высокомолекулярных углеводных соединений — слизей.

     Из  белков, слизей и других составных  частей теста (растворимых декстринов, соли, водорастворимых веществ муки), перешедших в вязкое коллоидное соединение, в ржаном тесте образуется вязкая жидкая фаза, от состояния которой  в значительной степени зависят физические свойства ржаного теста.

     Ржаное  тесто характеризуется большой  вязкостью, пластичностью и малой  упругостью, эластичностью. Ржаное тесто  мало растягивается. Особенности химического состава ржаной муки определяют особенности приготовления ржаного теста.

     В ржаном тесте нет клейковины, значительная часть белков муки растворима в воде или растворах солей.

     В ржаной муке (и тесте) находится активная а-амилаза, превращающая крахмал в  декстрины.

     Крахмал ржаной муки гидролизуется легче, чем  пшеничный.

     Переход значительной части крахмала при  выпечке хлеба в декстрины  обусловливает липкость хлебного мякиша.

     Ввиду этого ржаное тесто при всех способах его приготовления имеет высокую  кислотность (9—12 град). Такая кислотность  инактивирует а-амилазу, улучшает реологические свойства теста, предупреждает липкость мякиша.

     Высокую кислотность теста обеспечивают ржаные закваски, содержащие большое  количество кислот и кислотообразующих  бактерий. 

     Выбрать правильный ответ  и пояснить его: 

 

     Кислая  среда ускоряет набухание крахмала – т. е. оказывает положительное  влияние. 
 

           Лит.: Тагер А. А., Физюсохимия  полимеров, 3 изд., М., 1978; Папков С. П., Равновесие фаз в системе полимер - растворитель, М., 1981. С. П. Папков.