Б) Осмотически связанная влага


Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 766


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

Весь процесс набухания капиллярно-пористого тела можно разделить на две стадии:

1) поглощение влаги с выделением тепла и контракцией системы (присоединение адсорбционной влаги);

2) присоединение влаги без выделения тепла и контракции системы (путем осмотического проникновения жидкости внутрь замкнутых клеток капиллярно-пористого тела).

Применительно к капиллярно-пористым телам С.М. Липатов создал стройную теорию осмотического проникновения жидкости внутрь замкнутых клеток.

Капиллярно-пористое тело состоит не из однородных частиц, а из смеси фракций различного молекулярного веса.

Фракции высокомолекулярного веса нерастворимы в воде, а низкого молекулярного веса растворимы.

Капиллярно-пористое тело представляет собой скелет замкнутых клеток, стенки которых созданы из фракций высокомолекулярного веса (нерастворимых фракций). В этих клетках находится растворимая фракция, которая не способна пройти через стенку клетки. Она попадает внутрь клетки в процессе формирования тела. Растворимая фракция находится не только внутри клетки, но и вне ее, на внешней поверхности. Концентрация растворимой фракции внутри больше, чем вне клетки, поэтому вода проникает внутрь клетки путем диффузии через ее стенку.

Таким образом, замкнутая клетка является осмотической ячейкой и диффузия воды обусловлена разностью осмотических давлений растворимой фракции. Это поглощение жидкости не сопровождается тепловым эффектом и контракцией системы; при этом объем тела увеличивается.

Поглощаемая осмотически жидкость по своим свойствам не отличается от обычной жидкости. Причиной того, что осмотически связанная влага не растворяет легкорастворимые вещества, является невозможность диффузии вещества внутрь замкнутой клетки, в которой она находится.

Условием нарушения осмотической связи является удаление воды, когда концентрация растворимой фракции вне клетки больше, чем внутри ее. Осмотически связанная влага перемещается внутри материала в виде жидкости путем диффузии через стенки клеток, т.е. таким же путем, как она проникала в материал.

Для определения энергии связи осмотически связанной влаги необходимо знание парциального давления пара над раствором.

Рауль на основании многочисленных опытов с растворами различных твердых веществ и нелетучих жидкостей показал, что относительное понижение давления пара растворителя под действием растворенного вещества равно молярной доле этого вещества.

Тогда энергия такой связи где, молярная доля воды в растворе.

Известно, что капилляры с радиусом 10¾5 см называют макрокапиллярами, а капилляры с радиусом 10¾5 см ¾ микрокапиллярами.

Внутренняя поверхность микропор очень велика по сравнению с поверхностью макропор. Поэтому при сорбции большое количество пара должно пройти через макропоры, чтобы адсорбироваться на поверхности микропор.

Ю.Л. Кавказов экспериментально доказал, что в процессе сорбции при нормальном барометрическом давлении влагой заполняются только микрокапилляры (10¾5 см).

Макрокапилляры (10¾5 см), заполненные влагой путем непосредственного соприкосновению с нею, отдают ее в атмосферу, полностью насыщенную водяными парами.

Давление насыщенного пара над мениском макрокапилляров практически не зависит от радиуса капилляра и равно давлению насыщенного пара над плоской поверхностью свободной жидкости.

Условием нарушения капиллярной связи является наличие испарения, когда парциональное давление пара над поверхностью материала выше соответствующего давления в окружающем воздухе.

Капиллярная влага перемещается в теле как в виде жидкости (обычно из центральных слоев тела до зоны испарения), так и в виде пара (от зоны испарения через сухой слой материала наружу).

Так как длина свободного пробега молекулы водяного пара при нормальном барометрическом давлении равна примерно 10-5 см, то перемещение пара в микрокапиллярах будет происходить путем эффузии (направленное движение одиночных молекул), а в макрокапиллярах ¾ путем диффузии (хаотическое движение молекул).

Кроме капиллярно связанной влаги, надо учитывать и свободную воду, удержанную в дисперсной структуре механически. Количество свободной жидкости можно учесть, если от влажности намокания (при полном погружении тела в жидкость, т.е. в условиях двухфазной системы твердое тело ¾ жидкость и при отсутствии газовой фазы в составе системы) вычесть значение максимальной сорбционной влажности.

Примерами тел, образующих данную форму связи влаги, являются любые гидрофильные тела. Необходимым условием нахождения в капиллярно-пористом теле влаги намокания является наличие пор, не заполняющихся влагой в атмосфере насыщенного воздуха. Парциальное давление пара над поверхностью влаги намокания равно соответствующему давлению над плоской поверхностью свободной воды. Условиями нарушения связи могут быть как механические способы удаления влаги, так и испарение.

Е.Д. Казаков развил классификацию форм связи влаги с учетом ее биологических функций.

Достижения структурной химии, молекулярной биологии, физики и других наук в области изучения воды и ее соединений на молекулярном уровне значительно обогатили наши познания о поведении влаги при технологической обработке пищевых продуктов. Однако, необходимо дальнейшее изучение деталей взаимодействия влаги с другими компонентами пищевых продуктов в зависимости от температуры, давления, соотношения компонентов и других факторов.

Проведение таких исследований совместно с изучением изменения микроструктуры ткани и ее компонентов при тепловой обработке позволит рекомендовать оптимальные параметры кулинарной обработки пищевых продуктов с целью получения продуктов высокой пищевой ценности и качества.

При изучении взаимодействия влаги с другими компонентами пищевых продуктов в процессе их переработке большой интерес представляет термографический метод анализа видов связи влаги с материалом, предложенным М.Ф. Казанским анализ изотерм сорбции и десорбции. Наряду с указанными методами применяются и другие методы анализа форм и энергии связи влаги в материалах: калоритмический метод, метод дифференциально сканирующей калориметрии, метод ядерно магнитного резонанса, метод экстракций, метод дифференциально термического анализа, метод термической гравиметрии и другие методы.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.042 сек.)