Характеристика поверхностно-активных веществ

23.10.2014

Поверхностно-активными называются вещества, обладающие способностью адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать поверхностное натяжение. К таким веществам относятся органические соединения, содержащие в своей молекуле полярные группы и углеводородные радикалы.
Большей эффективностью обладают органические соединения с длинной цепью углеродных атомов (С12—C18) в связи с тем, что они лучше адсорбируются. Эмульгирующее действие ПАВ зависит от соотношения в его молекуле липофильных и гидрофильных групп. В качестве оценки действия эмульгатора служит показатель гидрофильно-липофильного баланса. Химическая природа и характер воздействия ПАВ на отдельные компоненты сырья: жиры, белки и углеводы — различны.
Поверхностно-активные вещества по физико-химическим свойствам разделяются на три группы: неионогенные, амфолитные и анионные.
Неионогенные ПАВ не диссоциируют на ионы. К ним относятся многие природные высокомолекулярные соединения и синтетические продукты, полученные на их основе. Эту группу составляет большинство используемых в хлебопечении эмульгаторов. Наибольшее применение получили моно- и диглицериды жирных кислот и их производные.
За рубежом (США, ФРГ, Дания и др.) широко применяются дистиллированные моноглицериды, получаемые путем переэтерификации пищевых жиров и глицерина с последующей очисткой их молекулярной дистилляцией. К этим эмульгаторам можно отнести димоданы Р, PV, S (Дания), миватекс (Франция), миверол (США) и др. В США около 80 % эмульгаторов для пищевых продуктов составляют ПАВ типа моно- и диглицеридов.
Эти эмульгаторы применяются в трех различных формах: сыпучие порошки, пластичные продукты с жировой основой и в виде гидратов с водой, что облегчает их диспергирование. Гидраты моноглицеридов содержат от 15 до 25 % α-моноглицеридов. Гидратация увеличивает площадь поверхности в 700 раз по сравнению с обычным порошкообразным моноглицеридом. Гидратные формы моноглицеридов представляют собой их дисперсию с. водой, доведенную до определенного значения pH (3,7) путем добавления уксусной или пропионовой кислоты. Пасты содержат 25 % моноглицеридов и 75 % воды, гидраты моноглицеридов теряют гидратационную воду при температурах, больших 90 °C. Предполагается, что гидратация моноглицеридов — наиболее эффективное средство для создания структуры взаимодействующей с амилозой.
В России для маргариновой промышленности выпускается эмульгатор T-1, содержание моноэфиров в котором составляет 40 %. В настоящее время налажен выпуск дистиллированных моноглицеридов с содержанием моноэфиров 90 %.
В пищевой промышленности применяют также пропиленгликольмоностеарат, представляющий собой эфиры пропиленгликоля с высшими жирными кислотами (стеариновой, пальмитиновой и др.). За рубежом выпускается пропиленгликольмоностеарат, очищенный молекулярной дистилляцией, под различными фирменными названиями: миверол, П-06, пекосперс ПС (США), промодан (Дания), тегин-П, эмульгатор-157 (ФРГ) и др. Подчеркивается специфичность действия моноэфиров про-пиленгликоля. Наиболее эффективна смесь пропиленгликольмоностеарата с моноглицеридами. Моноглицерид, входящий в состав эмульгатора, должен находиться в α-полиморфной кристаллической форме, которая чрезвычайно неустойчива. Стабильность a-формы может быть достигнута совместной кристаллизацией их с моноэфирами пропиленгликоля (в молярном соотношении 1:1).
В хлебопекарной промышленности применяют эфиры сахарозы (жиросахара), представляющие собой неполные сложные эфиры высших жирных кислот и сахарозы. Получены моно-, ди- и триэфиры сахарозы пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот.
Жиросахара в отличие от некоторых других поверхностноактивных веществ обладают пищевой ценностью. Соединения этого типа распадаются в организме человека на глюкозу, фруктозу и соответствующую жирную кислоту.
В России жиросахара получены синтетическим путем. Выработка их осуществляется Ленинградским химико-пищевым комбинатом.
Все более широкое применение находят эфиры сорбита — сложные эфиры шестиосновного спирта сорбита с высшими жирными кислотами. Для усиления гидрофильного характера эфиров сорбита их оксиэтилируют с помощью окиси этилена или полиэтиленгликоля и получают соединения, называемые твинами.
В России синтезирован ряд эфиров сорбита, испытание которых проводилось во ВНИИХПе: сорбитан С (сорбитанмоностеарат), сорбитан Л(сорбитанмонолаурат) и т. п.
В США нашел применение полисорбат-60 — продукт реакции моностеарата сорбита и окиси этилена.
С целью замедления черствения хлеба испытаны водорастворимые простые эфиры целлюлозы: метилцеллюлоза (МД), натрий-карбоксилметилцеллюлоза (Na-КМЦ), оксипропилметилцеллюлоза (ОПМЦ). Они дают возможность получать низко- или высоковязкие продукты, растворяющиеся или набухающие в воде при температуре от 50—60 до 100 °С.
Водорастворимые простые эфиры целлюлозы в промышленном масштабе производятся в России, США, ФРГ, Англии и других странах. В России вырабатывают 5 марок МЦ, которые различаются по вязкости однопроцентного водного раствора.
Амфолитные ПАВ — соединения со смешанной функцией. К амфолитам относятся фосфатиды, являющиеся побочными продуктами при производстве растительных масел, Фосфатиды получили широкое применение в качестве эмульгаторов благодаря высокой поверхностной активности, выражающейся в способности снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз масло — вода или вода — масло и образовывать защитные слои на поверхностях раздела.
Функциональные группы фосфатидов ионизируются в водных растворах в зависимости от среды. В кислой среде они являются катионактивными веществами, в щелочной среде — анионактивными, а в нейтральной среде не ионизируются.
Фосфатиды, хорошо усваиваясь, являются продуктом высокой питательной ценности, так как благодаря им организм получает фосфор, необходимый для деятельности мозговой и нервной тканей.
В США вырабатывается гидроксилированный лецитин с содержанием фосфатидов до 95%, обладающий повышенной эмульгирующей способностью. Смесь фосфатидных концентратов с моно- и диглицеридами применяют в соотношении 3:7 под названием эмульгатора Т-Ф.
В Дании синтезирован эмульгатор, являющийся смесью моно- и диглицеридов с очищенным соевым лецитином — лецидан 3365. На основе использования сложной смеси модифицированных фосфатидных концентратов, неполных глицеридов и сухого молока фирмой «Лукас Меер» (ФРГ) разработан эмульгатор эмультин М-501. По данным фирмы, использование его способствует улучшению хлебопекарных свойств муки.
Анионные ПАВ диссоциируют в водных растворах и образуют ионы, несущие отрицательный заряд. Характерной особенностью этих ПАВ является го, что они взаимодействуют с белковыми веществами с образованием ионных связей между отрицательно заряженными ионами ПАВ и положительно заряженными ионами белков. К таким ПAB можно отнести эфиры моноглицеридов и диацетилвинной кислоты (МГС-ДВ), стеарол-2-лактилат кальция, стеарол-2-лактилат натрия и пр.
В США диацетилвинный эфир моноглицеридив стеариновой кислоты выпускается под названием эмульгатора ТЭМ, в Дании фирмой «Гриндсте» — под названием панодан АН. В ФРГ фирма «Гольдшмидт» диацетилвиннокислый эфир моноглицерида выпускает под названием тегомульс ДВ.
В настоящее время осваивается выпуск диацетилвиннокислого эфира моноглицеридов у нас в стране.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: