Общая характеристика дисперсных систем

Прежде чем характеризовать молоко как полидисперсную систему, целесообразно вспомнить, какие системы называют дисперсными, по каким признакам их классифицируют и какие дисперсные системы имеют место в молоке.

Дисперсной системой называют гетерогенную систему, в которой одно вещество, находящееся в диспергированном состоянии (дисперсная фаза), равномерно распределено в массе другого (дисперсионная среда). То есть дисперсная система представляет собой гетерогенную систему, состоящую из двух фаз: дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Дисперсные системы классифицируют в зависимости от величины частиц дисперсной фазы: грубодисперсные, тонкодисперсные, молекулярно-дисперсные, коллоидно-дисперсные, ионо-дисперсные и в зависимости от агрегатного состояния частиц дисперсной фазы: твердые – дисперсии, жидкие – эмульсии.

Грубодисперсные системы – это системы, содержащие в качестве дисперсной фазы наиболее крупные частицы диаметром более 0,1 мм. Примером грубодисперсной системы является скоагулированый казеин в молоке.

Тонкодисперсные системы – это системы, содержащие в качестве дисперсной фазы частицы диаметром от 500 до 10⁵ нм. Их можно частично различить с помощью микроскопа оптического. Примером тонкодисперсной системы является жировая фаза в молоке, которая с плазмой молока образует систему двух несмешивающихся жидкостей – эмульсию.

Молекулярно-дисперсные системы – это системы, содержащие в качестве дисперсной фазы частицы, размер которых не превышает 1 нм. В таких системах диспергированное вещество нельзя обнаружить с помощью оптических средств. В данном случае речь идет об истинных растворах. Такие системы образуют различные неэлектролиты (растворимые в воде вещества). Примером такой системы являются растворенная в молоке лактоза, водорастворимые витамины, растворимые небелковые азотистые соединения, органические кислоты.

Коллоидно-дисперсные системы – это системы, размеры частиц дисперсной фазы которых занимают промежуточное положение между частицами дисперсной фазы в тонкодисперсных системах и молекулярно-дисперсных и составляют от 1 до 500 нм. Коллоидные частицы при наличии на их поверхности электрического заряда и сольватно-ионных оболочек (из молекул растворителя) находятся во взвешенном состоянии и без изменения условий долго могут не выпадать в осадок.

В коллоидно-дисперсном состоянии в молоке находятся сывороточные белки, казеин и большая часть фосфатов кальция.

Ионно-дисперсные системы – это растворы различных электролитов, распадающихся на соответствующие ионы. В молоке в ионно-дисперсном состоянии находится часть растворимых солей в форме катионов и анионов, ионы водорода.

Таким образом, молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой жир эмульгирован, а белки присутствуют в гомогенном растворе остальных составных компонентов молока. Однако, провести строгую границу между дисперсными фазами и дисперсионной средой молока нельзя, так как водные растворы одних веществ являются дисперсионной средой для других. При синтезе молока между отдельными дисперсными фазами устанавливается тесная взаимосвязь, что приводит к образованию единой равновесной системы молока. Например, раствор солей стабилизирует мицеллы казеина, некоторые белковые вещества, входя в состав оболочек жировых шариков, стабилизируют жировую эмульсию и т.д. Нарушение равновесной системы молока и потеря устойчивости ее компонентов происходит под воздействием каких-либо факторов: температуры, рН, механических воздействий и др.

Инженер-технолог молочной промышленности должен иметь четкое представление о взаимосвязи между отдельными составными частями молока, так как на практике приходится выбирать режимы обработки и переработки молока, которые не нарушали бы взаимосвязь и единство полидисперсной системы (производство молока пастеризованного, сливок, консервов), либо наоборот, осуществлять наиболее полное выделение одного или нескольких компонентов из полидисперсной системы (производство масла, творога, молочного сахара, молочного белка).