До сих пор механизм студнеобразования пектиновых и агароподобных веществ рассматривается в особой литературе как процесс коагуляции коллоидных частиц. Неправильно разъяснялась роль кислоты и сахара в этом ходе, а многие другие вопросы оставались не раскрытыми.
В тёплой массе студнеобразующее вещество будет в растворенном состояний. Его молекулы покрыты сольватными (гидратными) оболочками. Под действием теплового перемещения они непоследовательно перемещаются в дисперсионной среде, которой есть водный раствор сахара, экстрактивных веществ и кислоты фруктово-ягодного пюре.
Карбоксильные группы пектиновых веществ способны диссоциировать на ионы, исходя из этого большая часть молекул воображает собою высокомолекулярные анионы, поскольку несут на собственной поверхности отрицательный заряд с величиной потенциала ?0. Около пектиновых молекул появляется электрическое поле, которое притягивает из раствора катионы и отталкивает анионы. Следовательно, в водной оболочке, покрывающей пектиновые молекулы, образуется двойной электрический слой, толщиной 1/?, где ? — величина обратная толщине ДЭС.
агароид и Агар в водном растворе кроме этого являются электролитами . Они диссоциируют в воде на высокомолекулярные анионы и ионы кальция, отрицательный заряд которых определяется эфирносвязанными остатками серной кислоты.
Водные растворы студнеобразователей относятся к лиофильным дисперсным совокупностям. Их лиофильность обусловлена тем, что на поверхности молекул пектиновых веществ, вторых студнеобразователей находится большое количество полярных групп.
Дабы привести к агрегированию молекул студнеобразователя нужно повысить межфазное натяжение на границе частица/вода. Это достигается присутствием в растворе сахара. Сахар повышает поверхностное натяжение водных растворов.
В то время, когда энергия сотрудничества молекул дисперсионной среды между собой существенно превосходит энергию их сотрудничества с веществом дисперсной фазы, среда будет содействовать сильному обоюдному притяжению частиц дисперсной фазы.
При добавлении сахара в раствор поверхностное натяжение дисперсионной среды увеличивается, возрастает разность полярностей между мицеллами и средой студнеобразователя, что содействует их агрегированию. Полярность пектиновых молекул зависит от их строения. Чем выше степень этерификации молекулы, тем ниже ее сродство с водой и меньше полярность. Такие пектиновые вещества владеют большей склонностью к ассоциации, и следовательно, лучшей студнеобразующей свойством.
На броуновское перемещение частиц в воде и других полярных средах с высокой диэлектрической проницаемостью воздействуют силы молекулярного, электростатического, гидродинамического и других сотрудничеств. Энергия сотрудничества между мицеллами пропорциональна их размерам.
При дальней коагуляции образуется коагуляционная структура с контактами через прослойку жидкой фазы. Она малопрочна, легко разрушается и тиксотропно восстанавливается, в то время, когда совокупность находится в покое.
Скорость «дальней» коагуляции зависит от концентрации и размера пектиновых мицелл, заряда (либо потенциала) поверхности частиц, концентрации электролита, кинетической энергии частиц, температуры дисперсионной среды, вязкости, гидродинамического сопротивления при сближении макромолекул.
регулируя высоту энергетического барьера добавлением в совокупность электролита, возможно руководить скоростью коагуляции пектиновых молекул и приобретать студни с заданными физическими особенностями. При полном исчезновении энергетического барьера каждое столкновение молекул сопровождается их сцеплением, что отвечает порогу «стремительной» коагуляции.
По окончании образования пространственной сетки из ассоциированных молекул процесс застудневания происходит в следствии происхождения между ними гомеополярных, гетерополярных и ассоциационных (вторично валентных) связей. Особенно громадную роль для образования студня из гидрофильных веществ, к каким относятся пектины, агар, агароид и другие, играется водородная сообщение, появляющаяся между участками молекул, содержащих полярные группы (-СООН, -ОН). Около них имеется большое силовое поле, благодаря которому полярные группы связываются при помощи вторичных валентностей.
Уменьшение степени этерификации молекул увеличивает электростатическое отталкивание. Для агрегирования таких пектиновых веществ в раствор нужно ввести дополнительное количество кислоты либо соли кальция. Степень этерификации, равная 50%, есть границей, которая разделает пектиновые вещества по их влиянию кальций-ионов на образование студня.
Для ассоциации пектиновых молекул с низкой степенью этерификации требуется меньше кислоты и сахара, но в обязательном порядке присутствие в растворе ионов Са++ либо Мg++. Адсорбция потенциал определяющих ионов снижает заряд на поверхности макромицелл, что значительно уменьшает энергетический барьер и содействует агрегированию молекул.
В следствии отмеченных выше сотрудничеств между пектиновыми молекулами образуется ячеистая структура, пронизывающая всю массу. Свободное пространство структурного каркаса заполняется дисперсионной средой, которая адсорбционно связывается с сеткой каркаса и отвердевает вместе с дисперсной фазой в одну целую массу без видимого разделения обеих фаз. Но сообщение не прочна и при известных условиях жидкую фазу возможно отделить (к примеру, центрифугированием).
По окончании сформирования студня происходит постепенное упрочнение пространственной сетки за счет сотрудничества полярных групп макромолекул, ионизирующих групп, несущих заряд разного символа.
Студнеобразующая свойство агароида и агара по большей части зависит от длины цепочек их молекул, что определяется молекулярной массой.
Свойство агароида и агара к студнеобразованию зависит кроме этого
от их условий и природы изготовление студней — температуры, рН среды, ее состава и др.
Вводя в молекулу агара либо агароида тот либо другой катион, возможно в заблаговременно известном направлении изменять величину заряда высокомолекулярного аниона, а следовательно, и физико-химические особенности студнеобразователя.
Возможно произвести замещение катионов в молекуле агара (агароида) и так поменять их физико-химические особенности. Оказалось, что с повышением электролитической диссоциации катиона замещенных образцов агароида возрастает их вязкость в разбавленных растворах и степень набухания в воде, но наряду с этим значительно уменьшается свойство к студнеобразованию.
самая важной чёртом агаровых и агароидных студней, определяющей их физико-химические и структурно-механические особенности, являются величина заряда высокомолекулярного аниона, что обусловлен числом сульфатных групп в единице массы студнеобразователя и природой катиона. Вводя в молекулу агара либо агароида тот либо другой катион, возможно заблаговременно в заданном направлении изменять величину заряда высокомолекулярного аниона, а следовательно, и физико-химические особенности студнеобразователя. При подкислении агароидных желейных весов понижается концентрация потенциалопределяющих ионов ОН, что есть обстоятельством понижения студнеобразующей свойстве. Толкование о гидролизующем действии кислоты на молекулу агароподобных веществ нужно признать ошибочным.
Принцип действия несложных механизмов — анимация
