Эмульсии в пищевой промышленности реферат
Обновлено: 05.07.2024
Вложенные файлы: 1 файл
Введение.docx
Эмульгаторы, имеющие ионную природу, вступают во взаимодействие с белками, что способствует улучшению структурных свойств продукта; образование комплексов с пшеничным глютеном повышает эластичность белков, увеличивает объем хлеба.
5 Изменение вязкости
Добавление эмульгатора в пищевые системы, содержащие кристаллы сахара, диспергированные в жире способствует снижению вязкости. Эмульгатор адсорбируется на поверхности частиц гидрофильной природы с образованием гидрофобных оболочек, что приводит к повышению сродства природы частиц дисперсной фазы к дисперсионной среде. Происходит изменение реологических свойств продукта (это используется для обеспечения текучести шоколада).
6 Модификация кристаллов
Некоторые эмульгаторы в сочетании с оптимизированными условиями технологического процесса могут оказывать влияние на модификацию полиморфной формы, размер и скорость роста кристаллов жира (в маргаринах, различных жировых смесях, шоколадной массе, арахисовом масле).
7 Смачивание и смазка
Эмульгаторы являются эффективными смачивающими агентами. выбор добавки зависит от типа смачивания и природы смачиваемой поверхности (восковой, капиллярной, порошкообразной). Функция эмульгатора при смачивании сводится к снижению межфазного натяжения между жидкостью и поверхностью твердых частиц, что обеспечивает более быстрое и равномерное распределение жидкости по поверхности твердых частиц.
Применение в пищевой промышленности
Впоследнее время эмульгаторы находят всё более широкое применение в пищевой промышленности. Для примера:
- в производстве хлебобулочных изделий взаимодействие эмульгаторов с белками муки укрепляет клейковину, что приводит к увеличению пластичности теста, улучшению пористости, структуры мякиша, замедлению черствления;
- в маргарине действие эмульгаторов определяет срок годности, разбрызгиваемость при нагревании и вкусовые свойства;
- в производстве шоколада, шоколадных глазурей добавка эмульгатора снижает вязкость и улучшает текучесть шоколадных масс, за счет влияния на кристаллизацию какао-масла;
- добавка эмульгаторов в сухое молоко, сухие сливки, супы облегчает и ускоряет разведение сухих продуктов в воде;
- эмульгаторы применяют для распределения нерастворимых в воде ароматизаторов, эфирных масел, экстрактов пряностей в напитках и пищевых продуктах.
1 Эмульгаторы для производства хлебобулочных изделий
Без эмульгаторов практически вся выпечка, которая претерпевает различные этапы обработки, реализации и хранения, стала бы черствой и не вкусной. Эмульгаторы используются для облегчения работы с тестом и повышения качества хлеба. Эмульгирующие крахмалы позволяют сохранить стабильность текстуры выпечки и продлевают срок ее хранения. Кроме того, их можно без особых сложностей ввести в рецептуру уже существующих видов выпечки. При производстве сладкой выпечки и кондитерских изделий, таких как бисквиты, кексы и пирожные, также допускается использование специальных крахмалов, которые к тому же позволят сократить количество яиц в рецептуре (таблица 1).
Таблица 1 - Рецептурный состав выпечки, %
Пшеничная мука (тип 405)
Purity Gum 25 ER
Эмульгаторы применяют для придания изделиям желаемой структуры. Они обеспечивают стабильный объем и однородную структуру мякиша, что очень важно для производства бисквитного теста и кексов различных видов.
При выпекании продукции эмульгаторы позволяют увеличить ее объем, получить однородную структуру мякиша, сэкономить сырье (яйца и жир), продлить срок хранения готового изделия в результате замедления процесса черствления, сократить продолжительность взбивания, улучшить качество выпечки со сложным составом, например, с яичным порошком или какао, повысить устойчивость теста к механическим воздействиям.
2 Использование эмульгаторов при производстве сосисок для школьного питания
Медицинские исследования показывают, что у большинства населения России имеются нарушения в рационе питания как по качеству и количеству пищи, так и по соотношению основных питательных веществ и микронутриентов.
В последние 10 лет во всём мире получило развитие новое направление в пищевой промышленности – производство продуктов функционального питания. Это модифицированные пищевые продукты или ингредиенты, которые могут благотворно влиять на здоровье человека помимо традиционных питательных веществ, которые содержат. В настоящее время доля функциональных продуктов питания в общем объеме пищевой продукции в мире составляет всего 1%.
Для производства мясорастительных сосисок функционального питания для школьников на кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ предложено использовать вместо животных жиров растительные масла.
Растительные жиры содержат большее количество ненасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот и жирорастворимых витаминов, что обусловливает преимущество их использования в рецептурах продуктов для школьного питания. Достичь требуемого количества растительных масел в питании школьников можно путем введения в него кукурузного, оливкового, подсолнечного и других масел. Но их консистенция не позволяет использовать их в производстве колбас вареной ассортиментной группы.
С этой целью при приготовлении сосисочных фаршей предложено использовать эмульгатор – смесь моно - и диглицеридов дистиллированных для образования стабильной эмульсии при замене в рецептурах животных жиров на растительные масла.
Важнейшими характеристиками при производстве сосисок являются эмульгирующая способность и стабильность эмульсии. Анализ литературных данных показывает, что их величина главным образом зависит от растворимости и концентрации белка, используемого эмульгатора, величины pH и температуры среды. Было исследовано влияние различных количеств моно – и диглицеридов на эти показатели модельных фаршевых систем (таблица 2).
Таблица 2 – Влияние различных количеств моно- и диглицеридов на показатели модельных фаршевых систем
Содержание моно – и диглицеридов, %
Полученные результаты свидетельствуют, что при увеличении количества моно – и диглицеридов эмульгирующая способность и стабильность эмульсии возрастают.
С учетом влияния моно – и диглицеридов на органолептические показатели вареных колбасных изделий определена рекомендуемая норма введения эмульгатора в фаршевые системы – 0,7-1,0 мг %.
Это позволяет заменить животные жиры в сосисках для школьного питания на растительные масла и обеспечить организм детей физиологически необходимым уровнем пищевых веществ и энергии, дополнительным количеством некоторых нутриентов, а также повысить биологическую эффективность продуктов функционального назначения.
3 Использование белково-жировых эмульсий в производстве колбасных изделий
В мясной промышленности, в частности в производстве колбасных и соленых изделий, используют добавки двух типов: первые повышают гидратацию мышечных белков, а вторые хотя и не влияют на влагоудерживающую способность мяса, но хорошо связывают и удерживают влагу в продукте.
К добавкам второго типа относится Кат-гель 95 – уникальный эмульгатор, полученный из натурального очищенного коллагенового сырья. Он значительно превосходит растительные белки по биологической ценности, в большой мере отвечает потребностям организма человека в незаменимых аминокислотах. Кат-гель 95 обладает нейтральным запахом и вкусом, содержание белка в нем 95-100%, жира 9-11%, величина рН (при 10%-ном растворении) – 7,0. Он значительно уменьшает потери при варке, обжаривании и препятствует образованию отеков у продуктов в вакуумной упаковке благодаря высокой степени гидратации, повышает выход готовой продукции и содержание мясного белка, улучшает структуру и нарезаемость, а также улучшает вкус колбасных изделий, вареных ветчинных продуктов, паштетов.
В рецептуре колбас часть сырья заменяют жировыми системами на основе эмульгатора Кат-гель 95. составляются белково-жировые эмульсии в соотношениях (кат-гель 95: жир : горячая вода) от 1:25:25 до 1:40:40.
Использование белково-жировых эмульсий не оказывает отрицательного влияния на органолептические показатели вырабатываемых колбасных изделий, уменьшает потери влаги при термической обработке, способствует увеличению выхода готового продукта, снижению себестоимости продукции и росту рентабельности производства.
4 Эмульгаторы в производстве салатных заправки и соусов
При производстве салатных заправок можно использовать различные виды эмульгирующих крахмалов в зависимости от предъявляемых к ним требований, в частности, от их способности выступать в качестве загустителя. Эмульгирующие крахмалы, являющиеся прекрасными загустителями, могут стать отличной альтернативой яйцам при производстве салатных заправок. Это связано с тем, что они увеличивают вязкость на этапах тепловой обработки и взаимодействия с водой, что позволяет несколько сократить объем других загустителей. В процессах, где не требуется нагревание, эмульгирующие крахмалы рекомендуется предварительно смешать с небольшим количеством масла, а затем ввести эту суспензию в водную фазу, чтобы избежать комкования.
Недавно компания National Starch Food Innovation провела испытания, целью которых было сравнение салатных соусов, приготовленных традиционным способом с применением яиц эмульгирующего крахмала (N-Creamer 46, произведен из восковой кукурузы), служащего их заменителем (таблица 3).
Результаты исследований показали, что размер и форма капелек обоих соусов одинаковы, а это означает, что эмульгирующие способности крахмала сравнимы с эмульгирующими способностями яиц.
Характеристика и способы получения эмульсий, их классификация, свойства и химический состав. Значение эмульгатора в устойчивости дисперсной системы и наиболее важные методы деэмульгирования. Молоко, сливки, сливочное масло, майонез - пищевые эмульсии.
| Рубрика | Кулинария и продукты питания |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.12.2010 |
| Размер файла | 20,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования республики Беларусь
УО "Минский Государственный Торговый Колледж"
"Значение и использование эмульсий в пищевых промышленностях"
Выполнила учащаяся 623 группы
Ачаповская Анна Александровна
1. Характеристика эмульсий
2. Использование эмульсий в пище
3. Интересные факты
В данной работе описываются
1. Характеристика эмульсий
2. Способы получения эмульсий
3. Классификация эмульсий
4. Значение эмульгатора в устойчивости эмульсии
5. Какие продукты питания относятся к эмульсиям и их характеристику
6. Интересные факты о пищевых эмульсиях
1. Характеристика эмульсий
Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза находятся в жидком состоянии. Эмульсии являются обычно грубодисперсными системами. Такие системы часто встречаются в природе, например, молоко, млечный сок каучуконосных растений. В первом случае жир, а во втором - углеводород каучука диспергированы в воде. Оба эти вещества почти совершенно не растворяются в дисперсионной среде, т.е. в воде. Таким образом, эмульсии - это микрогетерогенные системы, состоящие из двух практически взаимно-нерастворимых жидкостей, которые очень сильно отличаются от друг-друга по характеру молекул. Если одна из жидкостей является полярной, например вода, то вторая - должна быть неполярной или малополярной, например, органическая жидкость.
Малополярные органические жидкости - бензол, бензин, керосин, анилин, масло и др.,- независимо от их химической природы, называют маслом.
На практике чаще всего встречаются водные эмульсии, т.е. эмульсии в которых одной из двух жидкостей является вода. Такие эмульсии подразделяются на два типа: масло в воде (сокращенно - м/в) и вода в масле (в/м). В эмульсиях первого типа (прямых) масло является дисперсионной фазой, а вода - дисперсионной средой. В эмульсиях второго типа (обратных) вода является раздробленной в виде капелек дисперсной фазой, а масло - дисперсионной средой.
Для получения эмульсии две несмешивающиеся жидкости подвергают процессу эмульгирования, состоящему в том, что механическим встряхиванием, разбиванием особыми лопастными мешалками или продавливанием через узкие щели жидкости раздробляются друг в друге. В технике имеется большое число механизмов, где диспергирование осуществляется или благодаря простому разбиванию сравнительно больших капель на более мелкие, или растяжением жидкости в пленку, которая, разрываясь, дает массу мелких капелек. Для получения особо высокодисперсных эмульсий применяется ультразвуковой метод.
Эмульсии, полученные из чистых жидкостей, обычно очень неустойчивые, капельки при соприкосновении друг с другом сливаются, и дисперсная система постепенно расслаивается на две несмешивающиеся жидкости. Неустойчивость эмульсий объясняется наличием избыточного запаса свободной поверхности на границе фаз, что выражается большим поверхностным натяжением. Процесс расслоения эмульсии идет самопроизвольно, так как при этом система большей степени дисперсности, с большей свободной поверхностной энергией переходит в малодисперсную систему, уменьшая поверхностное натяжение. Процесс самопроизвольного слияния жидких капель, который заканчивается расслоением эмульсии на составляющие её жидкости, называется коалесценцией.
Подобно коллоидным системам, получение устойчивых эмульсий возможно только в присутствии веществ, которые, адсорбируясь на поверхности капелек, препятствуют их слиянию и придают системе агрегатную устойчивость.
Вещества, которые обуславливают устойчивость (стабильность) эмульсии, называются эмульгаторами.
По своим свойствам, в первую очередь по агрегатной устойчивости, эмульсии делятся на две группы: эмульсии разбавленные, в которых концентрация дисперсионной фазы мала (меньше 1%), и эмульсии концентрированные, в которых концентрация дисперсной фазы значительна (объемная концентрация превышает 1%).
Разбавленные эмульсии характеризуются своей устойчивостью в отсутствии специального эмульгатора (стабилизатора). Обычно концентрация таких эмульсий не превышает 0,1 - 0,01%, благодаря чему вероятность столкновения образующих их капелек дисперсной фазы очень невелика. Такие системы ведут себя вполне аналогично лиофобным золям. Их относительная устойчивость определяется существованием на поверхности капелек эмульсии двойного электрического слоя. Необходимое для этого минимальное количество электролита всегда находится в употребляемом масле в виде примесей.
В концентрированных эмульсиях в отличие от разбавленных при сколько-нибудь значительной концентрации дисперсной фазы, слияние капелек происходит с большей скоростью и эмульсия за короткий промежуток времени разделяется на два слоя. Получение устойчивых концентрированных эмульсий возможно только в присутствии специальных эмульгаторов.
Эмульгаторы, в зависимости от их химической природы, могут стабилизировать эмульсию как путем понижения межфазного поверхностного натяжения, придания частицам эмульсии электрических зарядов, одинаковых по знаку, так и путем образования из эмульгатора на поверхности капелек механически прочных магнитных пленок. Такие пленки защищают частицы эмульсии от взаимного слияния при их столкновении, причем этот фактор может быть более важным, чем действие электрических зарядов. Особенно это относится к концентрированным эмульсиям, в которых эмульгаторы, сообщающие только заряд частицам, уже не обеспечивают устойчивости.
К эмульгаторам, способным образовывать прочные защитные пленки, относятся высокомолекулярные соединения, например, сапонин, белки (желатин, казеин), каучук, смолы, соли жирных кислот (мыла) и др. Указанные вещества, особенно мыла, обладая некоторой поверхностной активностью, адсорбируются на поверхности капель эмульсии и образуют структурированную оболочку, которая является вязкой, прочной и упругой. При соударении частиц такая оболочка обычно не разрушается и не выдавливается, благодаря чему эмульсии и приобретают высокую устойчивость.
Наибольший интерес представляют собой желатированные или твердые эмульсии. В них, как и в подобных суспензиях, стабилизирующее действие эмульгатора переходит в структурирующее.
Желатированные эмульсии характеризуются большой устойчивостью, прочностью и другими механическими свойствами, которые обусловлены наличием в них тончайшей структуры. Эта структура - сетка-каркас из двухмерного студня, построенного из высокополимерного эмульгатора. Примерами таких эмульсий являются консистентные смазки, маргарин, сливочное масло, густые кремы. Обычными эмульсиями являются молоко, сливки, жидкости, применяемые при обработке металлов.
Эмульсии со временем разрушаются. В некоторых случаях возникает необходимость ускорить разрушение эмульсий, например, разрушение эмульсии в сырой нефти. Ускорить процесс разрушения можно всеми путями, ведущими к уменьшению прочности защитной пленки эмульгатора и увеличению возможности соприкосновения частиц друг с другом.
Методов разрушения эмульсии (деэмульгирования) очень много. Наиболее важными из них являются следующие:
1. Химическое разрушение защитных пленок эмульгатора, например, действием сильной минеральной кислоты.
2. Прибавление эмульгатора, способного вызвать обращение фаз эмульсии и снижающего этим прочность защитной пленки.
3. Термическое разрушение - расслоение эмульсий нагреванием. С повышением температуры уменьшается адсорбция эмульгатора, что ведет к разрушению эмульсии.
4. Механическое воздействие. К этому методу относится механическое разрушение стабилизированных пленок, например, сбивание сливок в масло. Центрифугирование также относится к механическому воздействию.
5. Действие электролитов вызывает разрушение эмульсий, стабилизированных электрическим зарядом частиц.
Эмульсии находят применение во многих химико-технологических процессах - в мыловарении, в производстве молочных продуктов, в производстве эмульсионных красок, в производстве каучуков путем полимеризации, в производстве пластмасс и в других производствах.
2. Использование эмульсий в пище
К пищевым эмульсиям относят: молоко, сливки, сливочное масло, майонез и другие продукты питания.
Многие вещества в домашнем хозяйстве используются в виде эмульсий, например, различные майонезы, маргарины, кетчупы и т.п. Дробление жировых частиц молока до микроскопических размеров, т.е. получение мелкодисперсной жировой эмульсии, почти на треть повышает питательную ценность молока. Введение в тесто жировых эмульсий вместо жира улучшает качество хлебобулочных изделий. Жировые эмульсии могут использоваться для смазки форм и листов в хлебопечении, сохраняя до 90 % используемого в настоящее время жира. В парфюмерном производстве очень эффективным является использование ароматических эмульсий эфирных масел. Получение лечебных эмульсий, заключающееся в равномерном распределении лекарственного жидкого препарата в воде, является в обычных условиях сложной задачей.
Устойчивость эмульсий, полученных с применением ультразвука, много выше, чем полученных обычным способом.
Максимальная концентрация эмульсий, получаемых с помощью ультразвука без применения стабилизирующих веществ, обычно не превышает 15 % (максимальная концентрация эмульсий, получаемых механическим взбиванием, меньше 15 %).
Применение стабилизаторов (эмульгаторов) позволяет получать эмульсии с концентрацией более 50 %. Эта зависимость характерна в основном для эмульсий типа вода – масло, которые менее устойчивы. Полученные с помощью ультразвука эмульсии масел в воде сохраняют свою стабильность в течение нескольких месяцев и без эмульгаторов. При получении эмульсий эфирных масел (розового, укропного, мятного, пихтового, бархатцев и т.п.) эмульгаторы не используются, так как в составе масляной фазы имеется достаточное количество эмульгирующих природных компонентов – спиртов.
1. Классификация эмульсий
Обычные лиофобные эмульсии классифицируют либо по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды либо по концентрации дисперсной фазы в системе. Согласно первой классификации различают эмульсии неполярной или слабополярной жидкости в полярной (например, эмульсия масла в воде) — эмульсия первого рода, или прямые, и эмульсии полярной жидкости в неполярной (например, вода в масле) — эмульсии и второго рода, или обратные. Эмульсин первого рода очень часто обозначают через м/в где под буквой м подразумевается масло или иная неполярная жидкость, а под буквой в — вода или другая полярная жидкость. Эмульсии второго рода обозначают соответственно через в/м. В особый класс выделяют эмульсии жидких металлов (ртути, галлия) в воде, поскольку в этом случае и дисперсная фаза, и дисперсионная среда ведут себя как полярные жидкости.
Тип эмульсии устанавливается очень легко путем определения свойств ее дисперсионной среды. Для этого либо определяют способность эмульсии смачивать гидрофобную поверхность, либо проверяют возможность эмульсии разбавляться водой, либо испытывают способность эмульсии окрашиваться при введении в нее красителя, растворяющегося в дисперсионной среде, либо, наконец, определяют электропроводность эмульсии. Если эмульсия не смачивает гидрофобную поверхность, разбавляется водой, окрашивается при введении водорастворимого красителя (например, метиленового голубого) и обнаруживает сравнительно высокую электропроводность, то это эмульсия типа м/в. Наоборот, если эмульсия смачивает гидрофобную поверхность, не окрашивается водорастворимым красителем (или окрашивается при введении маслорастворимого красителя, например судана Ш) и не обнаруживает заметной электропроводности, то это эмульсия типа в/м.
Согласно второй классификации, эмульсии делят на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные, или желатинированные.
К разбавленным эмульсиям относятся системы жидкость-жидкость, содержаие до 0,1 объемн.% дисперсной фазы. Типичным примером таких систем может служить эмульсия машинного масла в конденсате, образующемся при работе паровых машин. Прежде всего, разбавленные эмульсин по размеру частиц резко отличаются от концентрированных и высококонцентрированных эмульсий, являясь наиболее высоко дисперсными. Диаметр капелек в разбавленных эмульсиях составляет, как правило, порядка 10-5 см, т. е. близок к размеру коллоидных частиц. Далее, разбавленные эмульсии обычно образуются без введения в систему специальных эмульгаторов.
К концентрированным эмульсиям относятся системы жидкость — жидкость со сравнительно значительным содержанием дисперсной фазы, вплоть до
7. объемн.%. Эту концентрацию часто указывают как максимальную для эмульсий этого класса потому, что она в случае монодисперсной эмульсии соответствует максимально возможному объемному содержанию недеформированных сферических капель независимо от их размера. Так как концентрированные эмульсии получаются обычно методом диспергирования, то размер их капелек относительно велик и составляет 0,1-1 мкм и больше. Такие капельки хорошо видны под обычным микроскопом, и концентрированные эмульсии должны быть отнесены к микрогетерогенным системам .
Список использованной литературы
1.Воюцкий А.Р. Курс коллоидной химии./ А.Р. Воюцкий — М.: Политиздат, 1976 – 343с.
5.Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий./ Г.Н. Позднышев — М.: Недра, 1982 – 332с.
Характеристика и способы получения эмульсий, их классификация, свойства и химический состав. Значение эмульгатора в устойчивости дисперсной системы и наиболее важные методы деэмульгирования. Молоко, сливки, сливочное масло, майонез - пищевые эмульсии.
Краткое сожержание материала:
Министерство образования республики Беларусь
УО "Минский Государственный Торговый Колледж"
"Значение и использование эмульсий в пищевых промышленностях"
Выполнила учащаяся 623 группы
Ачаповская Анна Александровна
1. Характеристика эмульсий
2. Использование эмульсий в пище
3. Интересные факты
В данной работе описываются
1. Характеристика эмульсий
2. Способы получения эмульсий
3. Классификация эмульсий
4. Значение эмульгатора в устойчивости эмульсии
5. Какие продукты питания относятся к эмульсиям и их характеристику
6. Интересные факты о пищевых эмульсиях
1. Характеристика эмульсий
Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза находятся в жидком состоянии. Эмульсии являются обычно грубодисперсными системами. Такие системы часто встречаются в природе, например, молоко, млечный сок каучуконосных растений. В первом случае жир, а во втором - углеводород каучука диспергированы в воде. Оба эти вещества почти совершенно не растворяются в дисперсионной среде, т.е. в воде. Таким образом, эмульсии - это микрогетерогенные системы, состоящие из двух практически взаимно-нерастворимых жидкостей, которые очень сильно отличаются от друг-друга по характеру молекул. Если одна из жидкостей является полярной, например вода, то вторая - должна быть неполярной или малополярной, например, органическая жидкость.
Малополярные органические жидкости - бензол, бензин, керосин, анилин, масло и др.,- независимо от их химической природы, называют маслом.
На практике чаще всего встречаются водные эмульсии, т.е. эмульсии в которых одной из двух жидкостей является вода. Такие эмульсии подразделяются на два типа: масло в воде (сокращенно - м/в) и вода в масле (в/м). В эмульсиях первого типа (прямых) масло является дисперсионной фазой, а вода - дисперсионной средой. В эмульсиях второго типа (обратных) вода является раздробленной в виде капелек дисперсной фазой, а масло - дисперсионной средой.
Для получения эмульсии две несмешивающиеся жидкости подвергают процессу эмульгирования, состоящему в том, что механическим встряхиванием, разбиванием особыми лопастными мешалками или продавливанием через узкие щели жидкости раздробляются друг в друге. В технике имеется большое число механизмов, где диспергирование осуществляется или благодаря простому разбиванию сравнительно больших капель на более мелкие, или растяжением жидкости в пленку, которая, разрываясь, дает массу мелких капелек. Для получения особо высокодисперсных эмульсий применяется ультразвуковой метод.
Эмульсии, полученные из чистых жидкостей, обычно очень неустойчивые, капельки при соприкосновении друг с другом сливаются, и дисперсная система постепенно расслаивается на две несмешивающиеся жидкости. Неустойчивость эмульсий объясняется наличием избыточного запаса свободной поверхности на границе фаз, что выражается большим поверхностным натяжением. Процесс расслоения эмульсии идет самопроизвольно, так как при этом система большей степени дисперсности, с большей свободной поверхностной энергией переходит в малодисперсную систему, уменьшая поверхностное натяжение. Процесс самопроизвольного слияния жидких капель, который заканчивается расслоением эмульсии на составляющие её жидкости, называется коалесценцией.
Подобно коллоидным системам, получение устойчивых эмульсий возможно только в присутствии веществ, которые, адсорбируясь на поверхности капелек, препятствуют их слиянию и придают системе агрегатную устойчивость.
Вещества, которые обуславливают устойчивость (стабильность) эмульсии, называются эмульгаторами.
По своим свойствам, в первую очередь по агрегатной устойчивости, эмульсии делятся на две группы: эмульсии разбавленные, в которых концентрация дисперсионной фазы мала (меньше 1%), и эмульсии концентрированные, в которых концентрация дисперсной фазы значительна (объемная концентрация превышает 1%).
Разбавленные эмульсии характеризуются своей устойчивостью в отсутствии специального эмульгатора (стабилизатора). Обычно концентрация таких эмульсий не превышает 0,1 - 0,01%, благодаря чему вероятность столкновения образующих их капелек дисперсной фазы очень невелика. Такие системы ведут себя вполне аналогично лиофобным золям. Их относительная устойчивость определяется существованием на поверхности капелек эмульсии двойного электрического слоя. Необходимое для этого минимальное количество электролита всегда находится в употребляемом масле в виде примесей.
В концентрированных эмульсиях в отличие от разбавленных при сколько-нибудь значительной концентрации дисперсной фазы, слияние капелек происходит с большей скоростью и эмульсия за короткий промежуток времени разделяется на два слоя. Получение устойчивых концентрированных эмульсий возможно только в присутствии специальных эмульгаторов.
Эмульгаторы, в зависимости от их химической природы, могут стабилизировать эмульсию как путем понижения межфазного поверхностного натяжения, придания частицам эмульсии электрических зарядов, одинаковых по знаку, так и путем образования из эмульгатора на поверхности капелек механически прочных магнитных пленок. Такие пленки защищают частицы эмульсии от взаимного слияния при их столкновении, причем этот фактор может быть более важным, чем действие электрических зарядов. Особенно это относится к концентрированным эмульсиям, в которых эмульгаторы, сообщающие только заряд частицам, уже не обеспечивают устойчивости.
К эмульгаторам, способным образовывать прочные защитные пленки, относятся высокомолекулярные соединения, например, сапонин, белки (желатин, казеин), каучук, смолы, соли жирных кислот (мыла) и др. Указанные вещества, особенно мыла, обладая некоторой поверхностной активностью, адсорбируются на поверхности капель эмульсии и образуют структурированную оболочку, которая является вязкой, прочной и упругой. При соударении частиц такая оболочка обычно не разрушается и не выдавливается, благодаря чему эмульсии и приобретают высокую устойчивость.
Наибольший интерес представляют собой желатированные или твердые эмульсии. В них, как и в подобных суспензиях, стабилизирующее действие эмульгатора переходит в структурирующее.
Желатированные эмульсии характеризуются большой устойчивостью, прочностью и другими механическими свойствами, которые обусловлены наличием в них тончайшей структуры. Эта структура - сетка-каркас из двухмерного студня, построенного из высокополимерного эмульгатора. Примерами таких эмульсий являются консистентные смазки, маргарин, сливочное масло, густые кремы. Обычными эмульсиями являются молоко, сливки, жидкости, применяемые при обработке металлов.
Эмульсии со временем разрушаются. В некоторых случаях возникает необходимость ускорить разрушение эмульсий, например, разрушение эмульсии в сырой нефти. Ускорить процесс разрушения можно всеми путями, ведущими к уменьшению прочности защитной пленки эмульгатора и увеличению возможности соприкосновения частиц друг с другом.
Методов разрушения эмульсии (деэмульгирования) очень много. Наиболее важными из них являются следующие:
1. Химическое разрушение защитных пленок эмульгатора, например, действием сильной минеральной кислоты.
2. Прибавление эмульгатора, способного вызвать обращение фаз эмульсии и снижающего этим прочность защитной пленки.
3. Термическое разрушение - расслоение эмульсий нагреванием. С повышением температуры уменьшается адсорбция эмульгатора, что ведет к разрушению эмульсии.
4. Механическое воздействие. К этому методу относится механическое разрушение стабилизированных пленок, например, сбивание сливок в масло. Центрифугирование также относится к механическому воздействию.
5. Действие электролитов вызывает разрушение эмульсий, стабилизированных электрическим зарядом частиц.
Эмульсии находят применение во многих химико-технологических процессах - в мыловарении, в производстве молочных продуктов, в производстве эмульсионных красок, в производстве каучуков путем полимеризации, в производстве пластмасс и в других производствах.
2. Использование эмульсий в пище
К пищевым эмульсиям относят: молоко, сливки, сливочное масло, майонез и другие продукты питания.
Читайте также: