Диспергирование является процессом, востребованным в разных областях – фармацевтике, пищевой промышленности, косметологии, химических производствах. Он позволяет получать продукты с заданными свойствами – идеально однородные. В этой статье расскажем, что такое диспергирование, как оно осуществляется, зачем нужно.
Важные понятия диспергирования
Диспергирование – что это такое простыми словами, какое определение этого термина? Название происходит от латинского слова «dispergo», значение которого – «рассеивать». Это тонкое измельчение жидкостей либо твёрдых веществ и тел, конечным результатом которого является образование различных дисперсных систем. К ним относятся суспензии, порошки, эмульсии. А диспергированная вода – это аэрозоль.
Твёрдые тела при диспергировании подвергаются механическому разрушению. Измельчение жидких веществ в газовых средах, к которым относится и кислород, называется распылением. А если жидкость диспергируется в другом жидком веществе, которое не может смешиваться с первым, то речь идёт об эмульгировании.
Методы диспергирования:
- Механический. Крупные фрагменты дробятся для получения мелких частиц. Для этого применяют интенсивное перемешивание, дополняемое кавитационными взрывами, встряхивание, истирание, дробление.
- Электрический. В жидкость поступают избыточные электрические разряды, благодаря чему межфазная энергия понижается.
- Ультразвуковой. Вещества измельчаются посредством волн ультразвука.
- Специфические виды, например, барботирование, при котором через жидкость с большой скоростью проходит струя газа.
В лабораторной практике и промышленных условиях для рассматриваемого процесса используют специализированное оборудование. Это:
- Мельницы. Они бывают струйными, вибрационными, шаровыми, коллоидными.
- Диспергаторы. Они по принципу работы делятся на ультразвуковые, механические, плунжерные (создают высокое давление).
- Иногда для получения гомогенных смесей может использоваться другое производственное или лабораторное оборудование, например, магнитные или верхнеприводные мешалки.
История развития диспергирования
Впервые мысль о применении газовых струй для движения твёрдых тел пришла в голову И. И. Третесскому. Этот инженер предложил свою идею в 49-м году XIX века, а в конце данного столетия первые патенты начали выдавать на диспергирующие устройства, коими в тот период были струйные мельницы. Но популярными они не стали, так как быстро изнашивались.
В 17-м году двадцатого столетия удалось разработать мельницу, в которой образовывались две струи, движущиеся навстречу друг другу. И это был прототип многих промышленных современных моделей. В 25-м году того же века появились приборы ударного действия. Они могли размалывать фрезерный торф, но имели немало минусов.
Применение диспергаторов в пищевой промышленности
Рассматриваемая обработка востребована в разнообразных производственных процессах, например, в изготовлении лекарственных препаратов, лакокрасочных покрытий, косметических средств, цемента и прочих стройматериалов, а также продуктов питания.
В сфере пищевой промышленности диспергаторы используют в:
- производстве пюре – мясных, фруктовых, рыбных, овощных;
- приготовлении кетчупа, майонеза и других соусов, мороженого, муссов, суфле, йогуртов;
- восстановлении сливок, молока.
Варианты
Диспергирование – это не один процесс, а разные операции. Ниже рассмотрим варианты.
Процесс эмульгирования
При эмульгировании происходит формирование эмульсий – «жир в воде» либо «вода в жире». Для этого применяют эмульгаторы. Такие вещества создают вокруг жировых частиц поверхностно-активную стабилизирующую плёнку. Она препятствует расслоению системы, делает её устойчивой. К категории натуральных эмульгаторов можно отнести агар-агар, казеин, желатин, яичный белок.
Для эмульгирования используют мельницы и эмульсоры. Процесс должен протекать при температуре, на 15-20 градусов Цельсия превышающей значения режима плавления жиров. Благодаря этому создаются однородные фрагменты жира. Их размеры при производстве майонеза не должны быть больше 8-10 мкм.
Гомогенизация
Под этим названием скрывается этап, который следует за диспергированием и призван измельчать дисперсные фазы в созданных эмульсиях, то есть сокращать размеры до микрометровых единиц – 1-2 мкм.
Гомогенизация наиболее важна в молочной промышленности, где действуют строгие требования к однородности консистенции. На эмульсию, которая проталкивается через отверстие заданного размера, действует повышенное давление. Частицы значительно уменьшаются. При этом важно поддерживать температурный режим.
Преимущества и недостатки диспергирования
Плюсы:
- Большая площадь поверхности. Частицы делятся на более мелкие фрагменты, что ускоряет скорость внутренних процессов, делает их более эффективными.
- Равномерная смесь. Измельчённые частицы поддаются смешиванию легче, чем крупные, поэтому конечный продукт получается гомогенным, даже если состоит из ингредиентов, различающихся по плотности.
- Отличные свойства готовой продукции. Это важно при изготовлении полимеров, медикаментов, катализаторов.
- Возможность получения мельчайших частиц размером в несколько нанометров. Это придаёт продуктам особые свойства.
Минусы:
- Дорогое диспергирующее оборудование.
- Необходимость создавать и поддерживать специальные условия для корректного протекания процесса.
- Ограниченность применения. Рассматриваемому воздействию подвергаются не все материалы.
- Необратимость процесса. Если исходный материал диспергирован, он не обретёт исходные характеристики.
Выводы
Диспергирование – это в химии и других отраслях технологический важный процесс, позволяющий добиваться однородности смесей, тем самым улучшая свойства материалов, сырья и готовой продукции. Чтобы работы были эффективными, важно подобрать надёжный прибор, который будет справляться с поставленными задачами. В интернет-магазине «Пять Капель» вы приобретёте лабораторное оборудование для различных нужд.
