CC BY
35
Учитывая связь между константами уравнения (1) и (2), рассчитывали площадь полярной части
молекулы 5о и поверхностную активность (^ I
' О С- ' тах
по формулам:
5о = 1 /Гп,ах ■ NА\ КТГтах
'дС' тпг
А
(2)
(3)
где КА — число Авогадро, 6,02-1023 моль
В таблице для примера приведены рассчитанные значения максимальной адсорбции Гиббса для системы фосфолипиды—триацилглицеролы подсолнечных масел на границе с водой.
Как видно из таблицы, гидратируемые группы фосфолипидов имеют более высокое значение максимальной адсорбции Гиббса по сравнению с соответствующими группами негидратируемых, что говорит об их более высокой поверхностной активности и более плотной упаковке молекул на межфазной границе масло—вода.
Для характеристики межфазного слоя по уравнениям (2) и (3) рассчитывали поверхностную активность и площадь полярной части молекул фосфолипидов (таблица).
Данные таблицы показывают, что поверхностная активность отдельных групп гидратируемых фосфолипидов в 3—4 раза выше, чем соответствующих групп негидратируемых. Такая закономерность выявлена нами как для фосфолипидов, выделенных из подсолнечных масел, так и из соевых.
По поверхностной активности группы фосфолипидов располагаются в ряд (по убыванию): фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фос-фатидилсерины, фосфатидилинозитолы, фосфатид-ные кислоты. Необходимо отметить, что ряд
поверхностной активности фосфолипидов совпадает с рядом их гидратируемости и полярности.
В таблице приведены также значения площади полярной части молекул фосфолипидов.
Из этих данных следует, что для негидратируемых фосфолипидов площадь полярной части их молекул больше по сравнению с гидратируемыми, что еще раз подтверждает более сложную структуру молекул негидратируемых фосфолипидов и в особенности полярной части их молекул. Это говорит о менее плотной упаковке молекул негидратируемых фосфолипидов в меж-фазном слое, а следовательно, и о более низкой поверхностной активности.
ВЫВОДЫ
1. Поверхностная активность отдельных групп гидратируемых фосфолипидов в 3—4 раза выше, чем соответствующих групп негидратируемых. Эта закономерность выявлена для подсолнечных и соевых фосфолипидов.
2. Гидратируемость фосфолипидов обусловлена способностью их молекул участвовать в образовании межфазных слоев на границе раздела масло— вода, т. е. гидратируемость фосфолипидов определяется их поверхностной активностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волькенштейи М. В. Биофизика.— М.: Наука, 1981,— 512 с.
2. В о ю т с к и й С. С. Курс коллоидной химии.— М.: Химия, 1976,— 512 с.
3. Ребиндер П. А. Взаимосвязь поверхностных и объемных свойств растворов поверхностно-активных веществ: Сб. Успехи коллоидной химии.— М.: Наука, 1973.— 98 с.
Кафедра технологии жиров
Поступила 24.04.89.
665.3:537.8
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТНУЮ АКТИВНОСТЬ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
В. Ф. КРИВЕНКО, В. И. МАРТОВЩУК. Е. П. КОРНЕНА, Л. И. ЯНОВА, Р. В. КАЗАРЯН,
Н. С. АРУТЮНЯН
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт
Нейтрализация растительных масел и жиров, а также процесс переработки жиров с целью получения мыла связаны с химической реакцией жирных кислот с водными растворами щелочей. Скорость и эффективность этой реакции определяются в значительной мере поверхностной активностью молекул жирных кислот на границе раздела фаз, а также структурой межфазного слоя [1].
В этой работе изучены поверхностная активность и основные характеристики межфазного слоя системы «раствор жирных кислот в гексане—воде», а также выявлено влияние электромагнитной ЭМ активации на изменение этих характеристик.
Для приготовления модельных растворов жирных кислот в гексане были взяты олеиновая (х. ч.) и стеариновая кислоты (х. ч.). Поверхностную активность и основные характеристики межфазного слоя — максимальную адсорбцию Гиббса, толщину межфазного слоя и площадь полярной части молекул на границе раздела фаз — опреде-
ляли по изменению межфазного натяжения в зависимости от концентрации кислот в гексане.
Межфазное натяжение определяли сталагмомет-рическим методом при 25° С [2].
Интерпретацию экспериментальных данных осуществляли с помощью уравнения Шишковского [3]:
«о -а =ЯТГт\п (-£ +1),
где а0 — межфазное натяжение чистых компонентов, Н/м\
а — межфазное натяжение при концентрации ПАВ, равной С, Н/м\
Я — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль - К;
Т — температура, К;
С — концентрация ПАВ в фазе, моль/л\
А — константа, моль/л\
Гт — максимальная адсорбция, моль/м2.
Константы ИТГт и А рассчитывали по трем жспериментальным точкам. Учитывая связь между <онстантами уравнений Шишковского и Гиббса [4], р'ассчитывали поверхностную активность
~~ (лтО ’ Т0ЛЩИНУ межфазного слоя б, площадь
\(?О / гпах
юлярной части молекулы 5о по формулам:
\ КТГ^- мг- I
-і ■1 р-юоо’^ т:,0
где М — молекулярная масса ПАВ; р — плотность ПАВ, кг/м3; N А —1 число Авагадро, равное 3,02- 1023 моль~1.
Для выявления влияния ЭМ активации на изучаемые характеристики модельные растворы <ислот в гексане обрабатывали в аппарате с вращающимся электромагнитным полем, а затем определяли межфазное натяжение этих растворов на границе фаз с водой.
Аппарат для электромагнитной обработки раство-эов представляет собой индуктор асинхронного грехфазного электродвигателя мощностью 3,0 кВт, знутри которого находится ротор. Под действием зращающегося ЭМ поля, создаваемого индуктором три подключении к сети, ротор приходит во вращательное движение (частота вращения 50 с-1). Растворы жирных кислот подвергаются ЭМ обработке в зазоре между индуктором и ротором. Ис-;ледования проводили при напряженности электромагнитного поля 150 кА/м, частоте вращения поля 50 с~' и температуре 25° С.
С целью определения вклада механической об-эаботки системы за счет вращения ротора в электромагнитном поле со скоростью 50 с-1 обработку застворов в аппарате проводили при вращении
<уг/н-і£
ротора от внешнего привода. Для обработанных таким образом растворов определяли межфазное натяжение на границе с водой.
На рисунке приведены изотермы межфазного натяжения а растворов олеиновой (сплошные линии) и стеариновой кислот в гексане на границе с водой при 25° С: кривые 1, Г — до ЭМ активации; 2, Т — после нее; 3, 3' — после механической обработки.
Анализ показывает, что межфазное натяжение изучаемых растворов после электромагнитной обработки снижается, при этом некоторый вклад вносит и механическая обработка растворов.
Таблица
Кислота Гт, моль/м2- 106 - ¿а) Н/м \ОС/тас МОЛЬ/Л 5о, мг- 101В 6, лсЮ10
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Элеиновая 2,590 2,982 2,650 1,20 3,00 1,50 6,41 5,57 6,26 7,30 8,40 7,47
Стеариновая 2,710 2,980 2,780 1,60 3,00 1,70 6,13 5,57 5,97 7,69 8,46 7,89
В таблице даны значения основных характеристик межфазного слоя растворов кислот до [1] и после ЭМ активации [2], а также после механического воздействия [3].
Как видно из таблицы, в результате ЭМ активации увеличивается мольная концентрация молекул кислот на единице площади границы раздела фаз. Это позволяет заключить, что ЭМ активация приводит к возрастанию поверхностной активно-:ти кислот и способствует более плотной упаковке нх молекул на межфазной границе.
Эту закономерность подтверждает то, что поверхностная активность олеиновой кислоты после ЭМ активации возрастает более чем в 2 раза, а стеариновой — почти в 2 раза. Следует отметить, что зклад в общий эффект механического воздей-:твия на олеиновую кислоту при изучаемых условиях составляет 17%, а на стеариновую — 8%.
Подтверждается и тот факт, что ЭМ активация :пособствует образованию межфазных слоев с бо-іее плотной упаковкой, так как снижается площадь юлярной части молекул и увеличивается толщина межфазного слоя.
Таким образом, электромагнитная активация растворов олеиновой и стеариновой кислот в неполярном растворителе позволяет увеличить поверхностную активность кислот, а также максимальную их адсорбцию в межфазном слое. Все это должно привести к интенсификации технологических процессов, в которых основными реагирующими компонентами являются жирные кислоты и водные растворы реагентов.
ВЫВОДЫ
1. Под действием ЭМ поля на 10—15% снижается межфазное натяжение на границе раздела фаз «раствор кислоты в гексане—воде».
2. Поверхностная активность раствора жирных кислот под воздействием ЭМ поля увеличивается в 1,9—2,5 раза.
3. Под воздействием ЭМ поля увеличивается максимальная адсорбция Гиббса, уменьшается площадь полярной части молекул жирных кислот, что способствует более плотной упаковке их молекул на межфазной границе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология переработки жиров / Под ред. Н. С. Ару-тюняна.— М.: Агропромиздат, 1985.— 367 с.
2. М а р т о в щ у к В. Й., Мгебрншвили Т. В. Поверхностная активность сопутствующих веществ в гексановых мисцеллах подсолнечного масла // Масло-жир. пром-сть.— 1978.—№. 6.— С. 14.
3. А б р а м з о н А. А. Поверхностно-активные вещ ства.— Л.: Химия, 1981.— 304 с.
4. Щ у к и н Е. Д., Перцев А. В., Амелина Е. ] Коллоидная химия.— М.: Изд-во МГУ, 1982.— С. &
Кафедра технологии жиров Поступила 30.05.8'
665.1.02
АССОЦИАЦИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В НЕПОЛЯРНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ
В. Ф. КРИВЕНКО, Е. П. КОРНЕНА. Л. И. ЯНОВА, Р. В. КАЗАРЯН. Н. Я. АРУТЮНЯН
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт
Известно, что в неполярных растворителях кар- Сравнение интенсивности полос поглощени
боковые кислоты находятся в виде ассоциатов в области 1700—1770 см~' показало, что степеь
типа димеров [1—3]. Нами изучен процесс ассо- ассоциации молекул стеариновой кислоты в гекс;
циации олеиновой и стеариновой кислот в гексане не несколько выше, чем этот показатель для жи|
в результате возникновения межмолекулярных во- ных кислот молекул олеиновой кислоты при однс
дородных связей с участием карбонильных групп и той же концентрации раствора.
С=0. Я/С-спектры снимали на спектрофотометре Для выявления влияния концентрации раствс
«5ресог<1-75» в области частот 1000—2000 см~1. ров жирных кислот на процесс ассоциации был
Группам С= О в ассоциате отвечает полоса по- сняты Я/С-спектры растворов жирных кислот
глощения при частоте 1710—1720 см~\ а в инди- гексане с концентрациями: 10 г/л {й =0,05 см,
видуальной молекуле при частоте 1760—1770 слГ 1 50 г/л (¿ = 0,01 см)\ 100 г/л (¿ = 0,005 см).
чаете таен'*
Таблица 1
Образец кислоты ~Оа ! ~Ка | ~Ки I
Стеариновая 1 л559 2,9118 0,0731 0,1462 0,952
Олеиновая 1,2218 2,4436 0,0915 0,1830 0,930
На рис. 1 показаны ЯК-спектры растворов жирных кислот в гексане: стеариновой 1 и олеиновой 2 при 25° С, а в табл. 1 приведены значения оптической плотности Иа, Ои, удельного коэффициента поглощения Ка, Ки полосы ассоциированных и индивидуальных карбонильных групп С = 0 и степень ассоциации а, рассчитанная по формуле:
_ Ра
йа + Ои
Концентрация растворов С= 10 г/л, толщина слоя й = 0,5 мм. Рис. 3
часлюян^сн
