cap 3-coloizi an iii
TRANSCRIPT
![Page 1: CAP 3-Coloizi an III](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081906/577c86cd1a28abe054c2a22a/html5/thumbnails/1.jpg)
8/20/2019 CAP 3-Coloizi an III
http://slidepdf.com/reader/full/cap-3-coloizi-an-iii 1/5
CAP 3
SISTEME DISPERSE
3.1. PROPRIETĂŢI GENERALE
3.1.2. Introducere
Multe sisteme (exemplu produse alimentare) sunt sisteme disperse; cu alte
cuvinte din punct de vedere fizic sunt sisteme eterogene. Proprietăţile unui sistem
eterogen sunt determinate de structura şi compoziţia chimică a elementelor sale
structurale.
aer
Micelii cazeină
Globule r ăsime
Cristale lactoză
Cristale heaţămix
Plasmă
Celulă aer
Figura 3.1. Exemple de structur ă: a) amestec îngheţată (mix) + aer; b) îngheţată obţinută din amestecul de la punctul a). Globulele de gr ăsime conţin 2 faze: ulei de trigliceridă şi
cristale.
![Page 2: CAP 3-Coloizi an III](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081906/577c86cd1a28abe054c2a22a/html5/thumbnails/2.jpg)
8/20/2019 CAP 3-Coloizi an III
http://slidepdf.com/reader/full/cap-3-coloizi-an-iii 2/5
Sisteme disperse 99
Diferenţa în structur ă implică diferenţe în proprietăţi. Să consider ăm de exemplu
îngheţata. Ea este obţinută din amestecul (mixul) de îngheţată şi aer, cele două sisteme
fiind complet diferite (fig. 3.1). Mai mult, ele nu vor avea niciodată aceeaşi compoziţie
chimică. Ca urmare produsul rezultat va avea o structur ă şi proprietăţi depinzând de
„istoria” sa: paşii aplicaţi în procesul de obţinere, condiţiile de depozitare, evoluţia
temperaturii, etc.
R ăspunsul simţurilor la un stimul continuu, în general, descreşte în timp; aceasta
se numeşte adaptare. Un astfel de aliment compartimentat are de obicei un gust destul de
diferit de acelaşi aliment omogenizat.
Pentru un sistem eterogen pot apare schimbări în timp: schimbarea consistenţei
sau culorii sau separarea în straturi. Mai mult, în timpul procesării sau utilizării pot să
apar ă schimbări în starea dispersă.
Sisteme disperse trebuiesc studiate în mod special. Aceste sisteme dezvoltă adesea
o arie superficială considerabilă. De aceea studiul fenomenelor superficiale (de suprafaţă)
este de mare imporatnţă. De asemenea interacţiunile coloidale dintre elementele
structurale ale sistemului sunt esenţiale, ele determinând proprietăţile reologice şi
stabilitatea sistemului.
3.1.3. Structura
Structura poate fi definită ca reprezentând distribuţia în spaţiu a componentelor
unui sistem. Este un concept pur geometric care se refer ă la unghiuri şi distanţe. Blocurile
fizic construite ale unui sistem se numesc elemente structurale; ele sunt regiuni
mărginite de o suprafaţă închisă, o parte din proprietăţile acestor regiuni fiind diferite de
restul sistemului. Pentru alimente, elementele structurale pot fi particule, cum sunt bulele
de aer, picături de ulei, cristale, granule, celule. Dacă aceste particule sunt separate una de
alta, sistemul poartă numele de dispersie. Figura 3.2 ilustrează o dispersie cu diferite
elemente structurale.
![Page 3: CAP 3-Coloizi an III](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081906/577c86cd1a28abe054c2a22a/html5/thumbnails/3.jpg)
8/20/2019 CAP 3-Coloizi an III
http://slidepdf.com/reader/full/cap-3-coloizi-an-iii 3/5
100 Chimie coloidal ă
Materialul continuu care înconjoar ă particulele este de asemenea un element
structural. Un element structural poate fi de asemenea eterogen, conţinând alte elemente
structurale. De pildă ar putea fi granule de amidon într-o celulă a unui cartof sau cristale
de gr ăsime în picăturile de ulei ale unei emulsii.
În multe cazuri, for ţele interne de interacţie acţionează între elementele
structurale. Cuvântul intern desemnează faptul că aceste for ţe îşi au originea în
proprietăţile materialului contribuind la formarea elementelor structurale. Nu se au în
vedere for ţele externe cauzate de gravitaţie, curgere, sau de un câmp electric. For ţele de
interacţie pot fi de atracţie sau de respingere iar rezultatul depinde întotdeauna de distanţa
la care ele acţionează. Interacţiunile de atracţie dintre particule pot provoca agregarea lor
într-un floc (fig. 3.2G). Un floc este deci un element structural iar for ţele de interacţiune
determină structura. Structura geometrică poate fi observată cu ochiul sau cu unmicroscop.
Figura 3.2. Dispersie lichidă cu diferite elemente structurale: A) bule de gaz; B)Picăturide emulsie; C)Molecule de polimer; D) Particule solide (amorfe); E) Picătur ă de ulei cu
cristale de gr ăsime; F) Cristal; G) Floc sau agregat de particule; H)Fibre; L) fază continuă
Notă. Trebuie precizat că dispersiile pot fi denumite coloizi dacă particulele sunt mai
mari decât moleculele dar prea mici pentru a fi vizibile, mărimea variind între 10-8 şi 10-5
![Page 4: CAP 3-Coloizi an III](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081906/577c86cd1a28abe054c2a22a/html5/thumbnails/4.jpg)
8/20/2019 CAP 3-Coloizi an III
http://slidepdf.com/reader/full/cap-3-coloizi-an-iii 4/5
Sisteme disperse 101
m. Nu toţi autorii indică aceleaşi dimensiuni.
Trebuie f ăcută diferenţa între sisteme liofile (iubitoare de solvent) şi liofobe
(neiubitoare de solvent). Un sistem eterogen liofilic poate fi în echilibru termodinamic.
Nu se consumă energie la formarea lui, se formează spontan la amestecarea
componenţilor. Exemple:
- soluţiile macromoleculare; moleculele pot fi suficient de mari pentru a putea fi
considerate drept particule.
- asociaţii coloidale formate din mici molecule care se asociază spontan în structuri
largi.
Particulele în dispersiile liofile nu pot fi considerate că ar constitui o fază; nu există o
frontier ă precisă.Sistemele liofobe conţin particule care pot da naştere unei faze. Aceste sisteme nu
se formează spontan şi necesită consum de energie la formare. O dispersie liofobă
prezintă întotdeauna o faz ă continuă, particulele formând faza dispersă. În funcţie de cele
două faze există 5 tipuri de dispersii (tabelul 3.1)
Tabelul 3.1. Tipuri de dispersii liofobe
Faza dispersă Faza continuă Tipul de dispersieGaz Lichid Spumă Lichid Gaz Ceaţă, aerosolLichid Lichid EmulsieSolid Gaz Fum, pudr ă Solid Lichid Suspensie, sol
Proprietăţile fazei continue determină multe proprietăţi ale sistemului. Spre exemplu dacă
faza continuă este lichidă, ea determină:
- ce substanţe pot fi dizolvate în sistem
- afectează în mare măsur ă for ţele de interacţie dintre particule
- determină posibilitatea pierderii unor substanţe prin evaporare.
Tabelul 3.2 prezintă câteva proprietăţi importante ale unor materiale care pot
forma faza continuă a multor sisteme. Un sistem poate să aibă două sau mai multe faze
![Page 5: CAP 3-Coloizi an III](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081906/577c86cd1a28abe054c2a22a/html5/thumbnails/5.jpg)
8/20/2019 CAP 3-Coloizi an III
http://slidepdf.com/reader/full/cap-3-coloizi-an-iii 5/5
102 Chimie coloidal ă
continue. Din domeniul alimentar, un exemplu este pâinea unde atât faza gazoasă cât şi
faza solidă (matricea solidă) sunt continue. Matricea este o fază de gluten continuă care
conţine par ţial granule de amidon gelatinizat. O astfel de structur ă bicontinuă a unei faze
solide şi a unei faze fluide este numită structur ă spongioasă. Brânza este o dispersie de
picături de ulei (care conţin şi cristale de gr ăsime) într-o fază continuă de natur ă proteică.
O brânză tare şi bine maturată exibă la suprafaţă ulei dacă temperatura mediului este
suficient de ridicată, ceea ce arată că şi faza uleioasă a devenit continuă.
Tabelul 3.2. Valori ale constantelor fizice la 200 C (mai puţin căldura de topire) pentrudiverse materiale: ulei (amestec lichid de triacilgliceride), apă, soluţie saturată dezaharoză (66 % zahăr în apă, proc. gravim.), aer
Proprietatea Simbol Unitate demăsură
Ulei Apă Soluţie dezaharoză
Aer
Densitate ρ Kg/m3 920 990 1320 1,2Indice derefracţie
nD - 1,45 1,333 1,451 1,000
Căldur ă specifică
c p kJ/kg/K 2,1 4,2 2,8 1,0
Căldur ă detopire
t h kJ/kg 150-200 313 - -
Conductivitatetermică
λ mW/m/K 160 580 270 0,26
Viscozitate η mPa.s 70 1,0 120 0,018Tensiunesuperficială
γ mN/m 40 73 78 -
Solubilitate* în-apă -etanol-hexan
0+
urme
+urme
+++
Presiune devapori
Pv Pa <1 2300 1990 --
* 0 insolubil; + solubil; miscibil în orice propor ţie