double arrow

Студни и студнеобразование

Особенности структурообразования в растворах ВМС.

Структурированию растворов ВМС способствует анизометричность макромолекул и наличие в полимерных цепочках чередующихся полярных и неполярных фрагментов. В растворах полимеров возможно образование как тиксотропных структур в результате дисперсионного взаимодействия углеводородных цепочек или возникновения водородных связей по полярным группам соседних цепей, так и необратимых конденсационных структур с химическими связями между макромолекулами.

При возникновении структур в системах, содержащих ВМС, образуются студни. Для этих систем иногда применяют термин «гели», который в коллоидной химии обозначает скоагулированные золи. И хотя исторически термин «гель» впервые появился при исследовании именно полимерной системы (водного раствора желатина), после размежевания коллоидной химии и химии полимеров в последней чаще используют термин «студни».

Студни образуются при ограниченном набухании твердых ВМС, а также при застудневании растворов, сопровождающемся возникновением связей между макромолекулами:

Твердые ВМС Студни Растворы ВМС

На застудневание влияют концентрация ВМС в растворе, форма его макромолекул, температура, примеси других веществ, особенно электролитов. Время застудневания может колебаться от нескольких минут до недель.

Застудневанию растворов ВМС всегда способствует повышение концентрации раствора. Для каждой системы при данной температуре существует некоторая концентрация, ниже которой она не застудневает. Например, для желатина при комнатной температуре предельной концентрацией является 0,7-0,9 % (мас.).

Немаловажное значение имеют размер молекул ВМС и их конформация: макромолекулы, имеющие вытянутую форму, образуют студни даже в очень разбавленных растворах. Следовательно, для студнеобразования необходимы условия, при которых макромолекула не свертывается в клубок: чем более молекула выпрямлена, тем доступнее те ее части, которые могут вступать во взаимодействие. Например, агар-агар, широко применяемый в пищевой промышленности студнеобразователь, образует студень при концентрации 0,1 % (мас.).

Застудневанию препятствует повышение температуры из-за уменьшения числа связей между макромолекулами и продолжительности их существования, вызванных интенсификацией теплового движения частиц.

Перечисленные факторы учитывают на практике при изготовлении пищевых студней – всевозможных желе, киселя, мармелада, холодца и многих других.

Свойства студней во многом сходны со свойствами гелей. Так, для студней, как и для гелей, характерен синерезис. Но есть и отличия. Причина студнеобразования состоит в возникновении связей между отдельными макромолекулами. Поэтому студни – это гомогенные системы. Гели образуются в результате взаимодействия коллоидных частиц, поэтому являются гетерогенными системами. Кроме того, в гелях пространственная сетка образуется за счет сил Ван-дер-Ваальса, в студнях – за счет более прочных водородных и химических связей, которые после механического разрушения не всегда восстанавливаются. Если эти связи разрушить в результате механического воздействия, они не всегда смогут восстановиться. Поэтому в отличие от гелей не все студни тиксотропны.

Студнеобразование играет важную роль во многих природных и технологических процессах. Многие студнеобразователи (агар-агар, желатин, каррагинан, пектин, альгинаты) служат дополнительным сырьем в производстве кондитерских изделий, мясных, рыбных и молочных продуктов, соусов, кремов и т.д.


Сейчас читают про: