3) предельное разрушение структуры при полном отсутствии агрегатов из частиц.
Четкая граница между этими этапами размыта, т.е. переход из одного состояния структуры в другое по мере постепенного увеличения интенсивности внешних воздействий, разрушающих структуру, происходит постепенно.
Однако каждый из этих этапов специфичен. Условия разрушения сплошной структурной сетки кардинальным образом отличаются от условий разрушения агрегатов, "плавающих" в дисперсионной среде, а значит, и параметры внешних воздействий, необходимых для разрушения сплошной структурной сетки и отдельных агрегатов их частиц, не могут не быть существенно различными.
Количественно изменение состояния структуры пасты оценивается совокупностью реологических характеристик, прежде всего вязкостью , напряжением сдвига Р, упругостью Е и периодом релаксации . Наиболее резкое, на много десятичных порядков, изменение с разрушением структуры претерпевают вязкость и период релаксации.
Для разрушения структуры используются следующие воздействия:
• механическое помешивание;
• вибрация, более эффективной является поличастотная вибрация с частотой от 10 Гц до 10 кГц;
• ультразвук;
• нагревание;
• электрические и магнитные поля;
• изменение природы поверхности твердых частиц (главным образом, путем добавления коллоидных ПАВ).
Часто сочетают механические вибрационные воздействия с ультразвуковыми, тепловыми воздействиями.
Такое сочетание не только существенно изменяет энергию активации процесса разрушения структуры, но в значительной степени сказывается на свойствах конечного продукта.
Совместное действие на пасту вибрации и, например ультразвука приводит к гораздо большему разрушению структуры и вместе с тем к достижению существенно более высокой ее однородности, чем под влиянием каждого из этих видов воздействий с той же интенсивностью в отдельности.
Важным является сочетание механических воздействий с физико-химическим управлением прочностью сцепления в контактах между частицами путем изменения природы поверхности частиц.
Модифицирование твердых фаз добавками ПАВ различного строения является универсальным методом регулирования силы и энергии взаимодействия в контактах между частицами. Этот эффект - следствие сочетания двух факторов:
• раздвижения частиц на двойную толщину адсорбционного слоя;
• снижения поверхностного натяжения на поверхности частиц.
В последние годы все шире стали применяться методы модифицирования поверхности частиц не индивидуальными ПАВ, а смесями ПАВ различных видов, например, ионогенных и неионогенных.
При правильном подборе нескольких видов ПАВ обнаруживается синергизм, т.е. взаимное усиление их действия.
Исключительная эффективность совместного действия вибрации и ПАВ объясняется характером разрушения структуры при вибрации и особенностями действия ПАВ. ПАВ, адсорбируясь в первую очередь на наиболее энергетически активных участках микромозаичной поверхности частиц, ослабляют преимущественно наиболее прочные коагуляционные контакты. Введение в систему ПАВ из расчета образования монослоя на поверхности частиц позволяет почти в 500 раз понизить интенсивность вибрации, необходимую для достижения предельного разрушения структуры.
Не менее эффективно для ряда систем сочетание вибрации, добавок ПАВ и температурных воздействий. В тех случаях, когда вязкость структурированных систем весьма чувствительна к изменению температуры, такое комплексное воздействие наиболее целесообразно. Многие пищевые, в особенности кондитерские массы (шоколадные, пралиновые и т.п.), относятся именно к такого рода системам.
5.1.8.
ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ
Свойства суспензий, а также рассматриваемых в главе 5 порошков в значительной степени определяются размерами частиц дисперсной фазы. Дисперсионный анализ - это совокупность методов измерения размеров частиц. При дисперсионном анализе определяют также дисперсность D и удельную поверхность .
Методы дисперсионного анализа можно разделить на три группы.
1) Методы измерения параметров отдельных частиц (размеров, массы и т.д.) с последующей статистической обработкой результатов большого числа измерений:
• методы, в которых линейные размеры частиц измеряют с помощью оптического микроскопа, который обеспечивает предел измерений от 1 мкм до нескольких миллиметров, и электронного микроскопа, позволяющего измерять размеры частиц от 1 нм до нескольких микрон;