2015-02-24
18322
Многие органические и неорганические вещества естественного и искусственного происхождения при определенных условиях могут образовывать студни. В студнях частицы дисперсной фазы связаны между собой в сетчатый каркас, а дисперсионная среда заключена в промежутках между ними. Студни - это структурированные системы со свойствами эластичных твердых тел. Студнеобразное состояние вещества можно рассматривать как промежуточное между жидким и твердым состоянием. Студнями являются многие пищевые продукты (хлеб, мясо, джем, желе, мармелад, кисель, сыр, творог, простокваша).
Студни высокомолекулярных веществ могут быть получены в основном двумя путями: методом образования студней из растворов полимеров и методом набухания сухих высокомолекулярных веществ в соответствующих жидкостях.
Процесс перехода раствора полимера или золя в студень называется студнеобразованием. Студнеобразование связано с увеличением вязкости и замедлением броуновского движения и заключается в объединении частиц дисперсной фазы в форме сетки или ячеек и связывании при этом всего растворителя.
|
|
|
На процесс студнеобразования существенно влияет природа растворенных веществ, форма их частиц, концентрация, температура, время процесса и примеси других веществ, особенно электролитов.
У растворов высокомолекулярных веществ на способность студнеобразования влияет главным образом форма их макромолекул. Хорошо притекают процессы студнеобразования в растворах, состоящих из палочковидных или лентообразных по форме частиц. При наличии таких форм легко возникают крупноячеистые структуры, которые могут поглощать большие количества жидкости.
С повышением концентрации способность к студнеобразованию увеличивается, так как при этом уменьшается расстояние между частицами. Для каждого раствора при данной температуре существует некоторая предельная концентрация, ниже которой он не образовывает студня. Так, для желатина при комнатной температуре предельной концентрацией является 0,5%, для агар-агара - 0,2%/
Способность к студнеобразованию увеличивается при понижении температуры, так как при этом уменьшается подвижность частиц и облегчается их сцепление. При повышении температуры студни разжижаются. Хорошо затвердевший студень 6%-ного желатина при нагревания до 45-50 0С легко разжижается, переходя в раствор.
Процесс студнеобразования даже при низкой температуре не происходит мгновенно и нередко требует определенного периода времени (от минут до недель) для формирования ячеистой объемной сетки.
На основании свойств студни делят на две большие группы:
|
|
|
а) эластичные, или обратимые, получаемые из высокомолекулярных веществ;
б) хрупкие, или необратимые, получаемые из неорганических гидрофобных золей.
Как уже говорилось, студни высокомолекулярных веществ могут быть получены не только методом студнеобразования растворов, но и методом набухания сухих веществ. Ограниченное набухание заканчивается образованием студня и не переходит в растворение, а при неограниченном набухании студень - промежуточная стадия на пути к растворению.
В пищевой промышленности и общественном питании для получения студней применяют комбинированный метод, объединяющий набухание сухих высокомолекулярных веществ и студнеобразование растворов. В процессе технологической обработки агар-агар и желатин (в сухом виде) сначала, набухая, дают студни, которые при повышении температуры плавятся и переходят в раствор, обладающий способностью образовывать студни при охлаждении.
Для студней характерен ряд свойств твердых тел: они сохраняют форму, обладают упругими свойствами и эластичностью. Однако их механические свойства определяются концентрацией и температурой.
При нагревании студни переходят в вязкотекучее состояние. Этот процесс называется плавлением. Он обратим, так как при охлаждении раствор снова образовывает студень.
Многие студни способны разжижаться и переходить в растворы при механическом воздействии (перемешивание, встряхивание). Этот процесс обратим, так как в состоянии покоя через некоторое время раствор образовывает студень. Свойство студней многократно изотермически разжижаться при механических воздействиях и образовывать студень в состоянии покоя называется тиксотропией. К тиксотропным изменениям способны, например, шоколадная масса, маргарин, тесто.
Имея в своем составе огромное количество воды, студни, кроме свойств твердых тел, обладают и свойствами жидкого тела. В них могут протекать различные физико-химические процессы: диффузия, химические реакции между веществами.
Свежеприготовленные студни с течением времени подвергаются изменениям, так как процесс структурирования в студне продолжается. При этом на поверхности студня начинают появляться капельки жидкости, которые, сливаясь, образуют жидкую среду. Образующаяся дисперсионная среда является разбавленным раствором полимера, а дисперсная фаза – студнеобразная фракция. Такой самопроизвольный процесс разделения студня на фазы, сопровождающийся изменением объема студия, называет синерезисом ( отмоканием).
Синерезис рассматривается как продолжение процессов, обусловливающих образование студня. Скорость синерезиса различных студней различна и зависит в основном от температуры и концентрации.
Синерезис у студней, образованных полимерами, частично обратим. Иногда достаточно нагревания, чтобы студень, претерпевший синерезис, вернуть в исходное состояние, В кулинарной практике этим способом пользуются, например, для освежения каш, пюре, черствого хлеба. Если при хранении студней возникают химические процессы, то синерезис усложняется и его обратимость теряется, происходит старение студня. При этом студень теряет способность удерживать связанную воду (черствение хлеба). Практическое значение синерезиса довольно велико. Чаще всего синерезис в быту и промышленности нежелателен. Это черствение хлеба, отмокание мармелада, желе, карамели, фруктовых джемов.
Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – 23-е изд., стереотипное./Под ред. В.А. Рабиновича. – Л.: Химия, 1983. – С. 295-305, -320. – сделан 1ый вопрос.
2-й вопрос полностью из Липатникова, стр. 129-137. 3-й - аналогично
Липатников – с. 94
