На правах рукописи

ДЯКИПАТАТЬЯНААЛЕКСАПДРОВНА

СВОЙСТВА МЕЖФАЗНЫХ СЛОЕВ ЖЕЛАТИНЫ С ЛЕЦИТИНОМ

И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КОПЦЕНТРИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

-Коллоидная химия н физико-химическая механика

02.00.11

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 2006 www.sp-department.ru

Работа выполнена в ФГОУВПО "МурмансЮIЙ государственный технический университет" (ФГОУВПО "МПУ") на кафедре химии доктор химических наук, профессор

Научный руководитель:

Деркач Светлана Ростиславовна доктор химических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Матвееяко Владимир Николаевич;

доктор химических наук, профессор Симакова Галина Александровна

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича (ФГУП ПИНРО)

Защита диссертации состоится "J. ~ " !И аминокислотными остатками полипептида желатины соответственно.

3. Поверхностные свойства желатины, Jttодифицироватюй лецитино.l\f Межфазное натяжение Поиижеиные значения межфазного натяжения, а также высокие значения реолоrических параметров межфазных слоев желашны на 1·ранюtе вода!

углеводород являютси основой для но;1учения усгойчивых эмульсий.

www.sp-department.ru 5 cr На рис. представлены изаrермы межфазного натяжения водных смесей же:нпины с лсцитином на границе с гептано~ от концентрации ленитина при = 0.50% (кривая 3), с.. = 0.1 о% (кривая 2), а также ВОДНЫХ дисперсий.:Jецитmш СЖС.\ "-' r. • •2 Рис. Зависимость среднеr·о 4.

НМ 1000 • в во;tс fх:з желатины (кривая 1). Как видно из рис. 5, введение лецитина в водный рас­ твор желатины приводит к значительному пониженшо равновесного межфазноr о на­ тяжения. Так, при Сжеп = и в отсутствие лецитшщ значение межфазного натя­ жения равно м\ 1/м. Даже при Ю\ЗКИХ ко1щснтрациях лецитина (С_,.,, = межфазное натяжение уменьшается ло мН!м, при JЩЛJ,нсйшем увели•1ении кон­ cr, м Н/м Реологuческие свойстна межфазных адсорбционных слоев и эмульсион11ых пленок на границе вода/гептан Изучали реолоrичсское повеление смешанных межфазных адсорбнионных слоев, сформированных из водных смесей желатины с лецитино.м на границе с гсптаном в ус:ювиях сдвиговых деформаций. Время достижения квазиравно­ весных значений реологических параметров слоев завис1п от концеrпрации желатиwww.sp-department.ru ны и концентрашш вводимого фосфолипидного компонеmа (лецитина) в оодную виси.,юсть поверхностной вязкости и предела текучести слоев от времени формиро­ вания носит экстремальный характер, вначале значения реологических параметров paC1Yf, достш·ая наибольших значений примерно через четыре часа, затем они по­ нижаются. Это, по-видимо~1у, обус.1ов.1сно наличием происходящих во времени ряда фазовых превращений на границе двух жидких фаз: формирование органо­ геля, его превращение в компактный гель с последующей трансформацией в Оlдель­ ные несвязанные частицы.

Слои, время формирования которых состаюяла выраженными вязкоупругими свойствами и имеют предел текучести. Значения прс­ дсе~а текучести поверхностной вязкости '7', модуля )11руrости G" таких слоев представлены на рис. б. Адсорбциовные слои макромолекулами желатины без ПАВ вwJкостью равной м! I·cfм. При вве.1:ении фосфолипида в области небольших мас­ совых соотноmений компонентов ленитина и желатины реологические париметры не изменяются. Наблюдается некоторое пороговое значение соотношений ком­ механическую прочность слоя, и модуль упругости слоя резко возрастают. Это в 1·елеобразном сюс, что затрудняет их быструю реакнию на приложеиное ювне напряже::ние и, следовательно, юмеияст скорость развитин эластичных деформаций.

Рис. 6. Зависимость реолоrических парамеч>оn: модуля )11рутости G' (!), пре;rсла теку•1ссшr,' (2), вязкости адсорбционных слоев, сформированных из водных смесей женатины с лецитином на гравицс с re1rraнoм, от концентрации лецптина.

Введение в систему "тецитина вриводит к снижению реологических параметров квазиравновесных межфазных слоев по сравнению со с.юями жс.1атины без.lсцити­ на (время формирования слоев час). По мере увеличения концентрации фосфши­ пидного комnонента в водной фазе при постоянной концентрации желатины наблю­ дается монотонное снижение поверхностной вязкости и увругости слоя (рис.

получали в измерител~>ной ячейке воверхностного реометрu -в зюоре :о.-tежду го­ внутреннего- см). Устойчивой считали пленку, время жизни которой прс­ вышало мин. На рис. Предстанлена диаграмма устойчивости двусторонних эму.l~>сионных н;1снок. В области иссJtс,rюванных конвентраций ноказано, что устойчивые ·щульсионные пленки образуются ври массовом соотношении леци­ тива и желатины превышающем 0.014.11ри этом обнаст1, фор~щрования устойчи­ вых шtснок сонпwщст с областью соотношений компонентов, в которой модущ.

В '!абл. представлены значения реоло1ических параметров некоторых исследованных эмул~>сионных нлснок, стабилизированных С\!есями же:1атины с Jtсцити1юм. Р~ологическне парамеrры измсрялись непосредственно после по­ траuии.1ецитюш !lредел rскучссти, упругость и вязкость пленки унс:IИчиваются.

Аваниз эксперимента.1ьных данных позво.1яет сде.таrь вывол о том, что мо­ лу,ть упругости, прсде.1 текучести и вязкость эму.'lьсиоJшых пленок не раины уд­ слоев. Более того, данные табл.

формирования а.'l.сорбционных слоев в ШJснкс в течение нескольких минут)

Э'VIУЛЬСИОННЫЕ ПЛЕНКИ

1 -зависимость моду.1Я упрут()сти от концентрашш ледитина при Сж,, = 0.50 %;

2 -- завис!IМость аrреrатi!Вной устойчi!Вuсти концентрированных •мульсий, стабилизиро­ ванных JJ().iiiiЫMII смесями желатины (Сж 0., = 0.10 %) от концентрации лецитина Таблица 1. Модуль упругости G, нрсдсл текучести r, и вязкость '7 эмульсио11ных п.1енок и межфазных адсорбционных слоев, образованных из во:щьrх смесей желатины с лецитином на границе с rerrraнoм; 'tn = 4. Устойчивость и реологические свойства э;чульсий, стабштзированных смесями желатины с лецитиио.'U Агрегативная (против коалесценции) и седlнtентационная устойчивость э.wульсий Для характеристики устойчивости модельных водно-гептановых эмульсий, стабилизированных водными смесями желатины с лецитином, о11ределялось вре~-tя жизни столба эмульсии, затем строились диаграммы стаби,1ьности. Тип образующейся эмуш,сии (прямая, обратная) зависит от соотношения жидких фаз при эмульгировании и от массового соотношения лецитина и желатины в объеме водной фазы. Наибольш;10 Э\lульгирующ)10 способноюi·и•Jеское Iюведенис исследованных систе:.~ в бо.1ее узко:.~ диапазоне Обе использова11ныс \-\Одели с достаточной точrюстью описывают реологиче­ механическую прочность структурированных Э\tульсий, разли11аюrся не бо,1ее чем значение Т: уменьшается от 17.8 до 5.0 Па. Изменение рео;ю1·ических параметров эмульсий r1ри увеличении содержания лецитина в системе корре@рует с реологи­ Реологи•1еские параметры структурированных эмульсий зависят от прочное1·и и1цивидуальноrо коптакта rинд межцу капляJwи, которая рассчитьшастся по формуле онсночныс параме1ры межчастичных взаимодействий: сила сцепления частиц fA и рассчитаны с исполиованисм экспериментально найденных пара.\lстров т; и 1]р (по ~tодели Кэссона) по формулам:

Таблица контактов х на едини ну шюшади, нрочностъ индивидуального контш:та Тuнд капель, сила сцеппения частин на единицу нлошади ко1п-акrа !А, прочность межчастичных контактов концентрированных эмульсиях м/в,