Классификация по характеру взаимодействия дисперсной фазы
Классификация по структурно-механическим свойствам
Классификация по агрегатному состоянию
Классификация по степени дисперсности
Классификация дисперсных систем
В зависимости от размеров частиц различают высокодисперсные, среднедисперсные и грубодисперсные системы (табл. 1).
Таблица 1
Класс | Размер частиц, м | Дисперсность | Примеры |
Высокодисперсные (коллоидные системы) | 10-9-10-7 | 109-107 | Гидрозоли, аэрозоли |
Среднедисперсные | 10-7-10-5 | 107-105 | Растворимый кофе, сахарная пудра |
Грубодисперсные | Более 10-5 | Менее 105 | Суспензии |
Удельная поверхность частиц дисперсной фазы максимальна в высокодисперсных системах, при переходе к средне- и грубодисперсным системам она уменьшается. При размере частиц менее 10-9 м поверхность раздела между частицей и средой исчезает, образуются молекулярные или ионные растворы (истинные растворы).
Дисперсная фаза и дисперсионная среда могут находиться в любом из трех агрегатных состояний: твердом (Т), жидком (Ж) и газообразном (Г).
|
|
Каждая дисперсная система имеет свое обозначение и название: в числителе указывается агрегатное состояние дисперсной фазы, в знаменателе – дисперсионной среды. Возможно восемь вариантов дисперсных систем (табл. 2), поскольку система Г/Г не может быть гетерогенной.
В общем случае все высокодисперсные коллоидные системы называют золями. К слову золь добавляют приставку, характеризующую дисперсионную среду. Если дисперсионная среда твердая – ксерозоли, жидкая – лиозоли (гидрозоли), газ – аэрозоли.
Таблица 2
Дисперсионная среда | Дисперсная фаза | Дисперсная система | Название системы, примеры |
Г | Г | Г/Г | Коллоидное состояние невозможно |
Г | Ж | Ж/Г | Жидкие аэрозоли: туман, дезодорант |
Г | Т | Т/Г | Твердые аэрозоли, порошки: пыль, дым, сахарная пудра, какао порошок, сухое молоко |
Ж | Г | Г/Ж | Пены, газовые эмульсии: газированная вода, пиво, пена (пивная, мыльная) |
Ж | Ж | Ж/Ж | Эмульсии: молоко, майонез |
Ж | Т | Т/Ж | Золи, суспензии, гели, пасты: золи металлов, естественные водоемы, горчица, краски |
Т | Г | Г/Т | Твердые пены: пемза, пенопласты, сыр, хлеб, пористый шоколад, зефир |
Т | Ж | Ж/Т | Капиллярные системы: масло, фруктовые начинки |
Т | Т | Т/Т | Сплавы металлов, драгоценные камни |
Помимо простых дисперсных систем существуют и сложные дисперсные системы, которые состоят из трех и более фаз.
Например, тесто после замеса представляет собой сложную дисперсную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. Ее можно представить как систему типа Т, Г, Ж/Т. Зерна крахмала, частички оболочек зерна и набухшие нерастворимые белки составляют твердую фазу. В несвязанной воде растворены минеральные и органические вещества (водорастворимые белки, декстрины, сахара, соли и др.). Часть неограниченно набухающих белков образует коллоидные растворы. Присутствующий в тесте жир находится в виде капель. Газообразная среда образуется за счет захвата пузырьков воздуха при замесе и в процессе брожения.
|
|
Различают свободнодисперсные и связнодисперсные системы.
В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и свободно перемещаются по всему объему системы (лиозоли, разбавленные суспензии и эмульсии, аэрозоли и др.).
В связнодисперсных системах частицы контактируют друг с другом, образуя каркас, сообщающий этим системам структурно-механические свойства – прочность, упругость, пластичность (гели, студни, твердые пены, концентрированные эмульсии и др.). Связнодисперсные пищевые массы могут быть в виде полупродуктов (тесто, мясной фарш) или готовых продуктов питания (творог, сливочное масло, халва, мармелад, плавленый сыр и т. д.).
Лиофильные (гидрофильные) дисперсные системы характеризуются высоким сродством дисперсной фазы и дисперсионной среды и, следовательно, низкими значения поверхностной энергии G пов. Они образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы. Свойства лиофильных дисперсных систем могут проявлять растворы коллоидных ПАВ (мыла), растворы высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов), критические эмульсии, микроэмульсии, некоторые золи.
Лиофобные (гидрофобные) – это системы, в которых межмолекулярное взаимодействие частица – среда невелико. Такие системы термодинамически неустойчивы. Для их образования необходимы определенные условия и воздействие извне. Для увеличения устойчивости в них вводят стабилизаторы. Большинство пищевых дисперсных систем лиофобны.