Лекция по химии

Порошки, суспензии и аэрозоли являются грубодисперсными системами.

Порошки.Многие пищевые продукты приготовляются в виде порошков: мука, крахмал, сахарная пудра, какао, горчичный порошок, сухое молоко и т. п. В порошках дисперсная фаза - твердое вещество, а дисперсионная среда - газ. Это чрезвычайно концентрированные системы. Размер частиц различных порошков колеблется в широких пределах. Так, пшеничная мука одного и того же сорта может содержать частицы от 5^.10^–3 до 6^.10^{-2 см.} Дисперсность Является Важной Характеристикой Порошков, Поэтому Существует Много Методов Определения Размеров Частиц Порошков. Наиболее Распространенным Является Ситовой Анализ, При Котором Порошок Просеивают Через Набор Сит С Отверстиями Различных Диаметров.

Свойства порошков, в частности, их агрегативная устойчивость, во многом определяются размерами их частиц. Существует некоторый критический радиус, при котором частицы могут разъединяться, уменьшение размера частиц ниже критического ведет к их слипанию.

Порошки получают двумя методами: методом конденсации и диспергирования. Метод конденсации основан на получении порошков осаждением из растворов в результате коагуляции золей коллоидов или в результате химической реакции между электролитами.

Метод диспергирования основан на дроблении исходного сырья на различных мельницах и последующем разделении на фракции по размеру частиц. Получаемые порошки являются полидисперсными системами, так как они содержат частицы различной степени дисперсности. Дисперсность порошков имеет большое практическое значение; так, например, вкусовые свойства кофе, какао, муки, крахмала в значительной мере зависят от степени их дисперсности.

В определенных условиях порошкообразная масса может слипаться в шарики (гранулы) различной величины. Гранулирование порошком представляет собой самопроизвольный процесс, протекающий в связи с изменением свободной энергии системы путем слипания частиц. Для улучшения процесса гранулирования применяют смачивание поверхности частиц небольшим количеством жидкости. Гранулы получают также при механическом уплотнении предварительно увлажненных порошков или порошков, в которые добавлены склеивающие вещества.

Суспензии. Суспензиями или взвесями называются грубодисперсные системы (размер частиц 10^-3 -^.10^-5см.), в которых дисперсная фаза твердая, а дисперсионная среда жидкая. Суспензии представляют собой взвеси порошков в жидкостях. Они похожи на золи, но отличаются от них значительно большим размером частиц.

Суспензии седиментационно неустойчивы: их частицы оседают под действием силы тяжести или всплывают в зависимости от плотности дисперсионной среды и дисперсной фазы. Не обладая седиментационной устойчивостью суспензии могут быть устойчивы агрегативно, т.е. их частицы могут сохранять постоянные размеры и не образовывать конгломератов. Если частицы дисперсной фазы оседая, сцепляются под действием молекулярных сил, суспензия является агрегативно неустойчивой.

Суспензии одновременно поглощают и отражают свет, они непрозрачны.

По концентрации суспензии могут быть разбавленными и концентрированными. Вязкость разбавленных суспензий мало отличается от вязкости дисперсионной среды.

Суспензии – очень распространенные дисперсные системы. С различными видами суспензий приходится встречаться в практике приготовления пищи: разбавленные суспензии - протертые супы, суспензия крахмала в воде. Порошок какао, размешанный в воде, также дает суспензию. Концентрированную суспензию представляет собой шоколад - шоколадная масса при температуре несколько выше 35 ^оС представляет собой суспензию частиц какао и кристалликов сахара в жидком какао-масле.

Концентрированные суспензии, называемые также пастами, могут быть получены как в результате оседания более разбавленных суспензий, так и непосредственно растиранием грубых порошков с жидкостями.

Получать суспензии, так же как и порошки, можно методами конденсации и диспергирования, но в производственной практике обычно применяют последний метод. Из нерастворимого в данной среде твердого сырья готовят тонко измельченный порошок, который затем взмучивают в дисперсионной среде или диспергируют исходный материал непосредственно в дисперсионной среде. Диспергирование осуществляется механическим дроблением и размалыванием исходного сырья на вальцовых, шаровых, вибрационных или коллоидных мельницах.

Аэрозоли. Дисперсные системы, дисперсионной средой которых является газ (воздух), а дисперсной фазой могут быть твердые частицы или капельки жидкости, называются аэрозолями. Обычно аэрозоли классифицируют по агрегатному состоянию дисперсной фазы. Аэрозоли с жидкой дисперсной фазой называют туманами, с твердыми частицами – дымами. Аэрозоли с твердой дисперсной фазой, размеры частиц которых больше, чем у дымов, называют пылью. Дымы и туманы получаются традиционными методами: диспергированием и конденсированием.

Аэрозоли встречаются в природе, являются постоянными отходами многих производств и загрязняют воздух в городах и промышленных центрах. Высокодисперсная пыль горючих веществ при большой концентрации образует взрывчатую смесь. Примером может служить угольная, мучная и сахарная пыль.

Одним из распространенных технологических процессов в пищевой промышленности является высушивание в распылительных сушилках. Подлежащая сушке жидкость распыляется до мельчайших капелек в сухом горячем воздухе. Благодаря большой удельной поверхности аэрозоля испарение идет очень интенсивно и сушка заканчивается за 15-20 с. Таким способом получают сухие молоко, альбумин, кровь и др.

В кулинарном производстве примером аэрозоля может служить кухонный дым. Очистка воздуха от подобных аэрозолей - одна из важнейших задач техники безопасности.