Дисперсные и коллоидные системы

Важная роль в пищевой технологии принадлежит дисперсным и коллоидным системам и их свойствам.

Дисперсные системы гетерогенны и состоят из двух частей. Одна из них – сплошная, называется дисперсионной средой. Другая – раздробленная и распределенная в первой, называется дисперсной фазой.

Дисперсными системами являются большинство продуктов питания, сырье и полуфабрикаты: хлеб, мука, шоколад, сыры, творог, сухое молоко, соки, шампанское, пиво, конфеты и т.п.

Частицы веществ дисперсной фазы могут иметь различные размеры и форму: сферическую, цилиндрическую, прямоугольную, а чаще – неправильную. Образование различных дисперсий можно проиллюстрировать на примере уменьшения размеров куба по трем его осям. При значительном уменьшении размера в одном его измерении образуется пленка или поверхностный слой, при уменьшении размеров куба одновременно в двух измерениях образуются нити или капилляры, а уменьшение его размеров по всем трем измерениям приводит к образованию мелких частиц.

Раздробленность определяется размером тела по той оси, уменьшением которой она достигнута, т.е. наименьшим размером а. Раздробленность характеризуется также величиной, обратной размеру а, т.е. 1/ а. Эта величина называется дисперсностью D. Кроме этого раздробленность характеризуется величиной удельной поверхности S_уд, определяемой отношением площади межфазной поверхности к объему тела S/V.

Все три характеристики раздробленности связаны между собой: с уменьшением размера а увеличиваются дисперсность D и удельная поверхность S_уд.

Классификация дисперсных систем

Все дисперсные системы классифицируют по степени дисперсности.

Дисперсные системы с частицами, размер которых превышает 10^{-3 см, относятся к грубодисперсным системам (рис.). Эти частицы при распределении в жидкости или газе, где они постепенно оседают или всплывают, наблюдаются визуально. Системы с частицами, размер которых лежит в пределах от 10-5} до 10^{-3 см (от 0,1 до 10 мкм), называются микрогетерогенными. Частицы таких систем видны только в микроскоп, в газовой или жидкой среде они также оседают или всплывают.}

Гетерогенные системы с частицами размером от 10^-7 до 10^{-5 см (от 1 до 100 мкм) относят к ультрамикрогетерогенным. Такие системы называют коллоидными. Частицы в них настолько малы, что вещество, из которого они состоят, почти целиком находится в коллоидном состоянии, т.е. практически содержит только поверхностные атомы и молекулы. Такие частицы по сравнению с отдельной молекулой обладают определенным агрегатным состоянием, которого не имеет молекула. При увеличении числа молекул в частице она постепенно приобретает все свойства фазы. Коллоидные системы вследствие большой удельной поверхности обладают значительной поверхностной энергией, что обусловливает неустойчивость системы, - она всегда стремится к самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности, т.е. к снижению дисперсности.}

Способность коллоидных систем увеличивать размеры частиц путем их агрегации называется агрегативной неустойчивостью.

Дисперсные системы классифицируются не только по размерам частиц, но и по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Сочетание трех агрегатных состояний (твердое, жидкое, газообразное) дает 9 типов дисперсных систем (табл.). Условно их обозначают дробью, числитель которой указывает на агрегатное состояние дисперсной фазы, а знаменатель – дисперсионной среды. Например, обозначение Г/Ж показывает, что система состоит из газообразной дисперсной Фазы и жидкой дисперсионной среды (газообразное вещество в жидкости).