Поверхностные явления в природных и технологических процессах: сорбционные процессы и их виды

Сорбция — это поглощение одного вещества другим.

Поглотитель — сорбент, поглощаемое вещество — сорбат.

Если поглощение происходит только в поверхностном слое сорбента, т. е. происходит поверхностная сорбция, она называется адсорбцией.

Если же сорбат продиффундировал по всему объёму сорбента, т. е. если произошла объёмная сорбция, она называется абсорбцией.

По механизму протекания процесса сорбция подразделяется на:

• · физическую,
• · химическую.

При физической сорбции между сорбентом и сорбатом происходит только межмолекулярное взаимодействие, т. е. сцепление достаточно непрочное, и со временем начинается обратный процесс — процесс отдачи поглощённого вещества, и в конце концов устанавливается равенство скоростей обоих процессов:

Vадсорбции == Vдесорбции При химической сорбции (хемосорбции) между сорбентом и сорбатом возникает химическое взаимодействие, в результате чего между ними образуется третье вещество, рис. 2.

Химическая сорбция намного прочнее физической, десорбция самопроизвольно практически не происходит.

Ещё одно отличие между физической и химической сорбцией заключается в том, что при повышении температуры физическая сорбция уменьшается, а химическая увеличивается.

В чистом виде физическая и химическая сорбция встречаются редко, чаще всего сорбция включает элементы их обеих.

Адсорбция происходит на границе раздела следующих фаз:

• · твёрдое тело — газ;
• · твёрдое тело — раствор;
• · раствор — газ.

Адсорбция на границе твёрдое тело — газ:

В пищевых отраслях промышленности в качестве адсорбентов часто применяют древесный и костяной угли, силикагель, целлюлозную массу, цеолиты и иониты. На практике используют активированный уголь, получаемый активацией угля — сырца твердых древесных пород. Уголь — сырец подвергают термической обработке для увеличения удельной поверхности при 700−900 0С в атмосфере водяного пара или углекислого газа. При этом органические вещества и уголь частично реагируют с водяным паром и углекислым газом с образованием СО и Н2. По мере того как выгорят ненужные углеродистые вещества, активирование прекращают. Уголь как адсорбент применяют при очистке сахарного сиропа, обесцвечивание жидкости, очистке воздуха на промышленных предприятиях. Целлюлозная масса имеет меньшую удельную поверхность, чем угли и силикагели, и применяется в качестве адсорбента при осветлении соков и пива.

Адсорбция на границе твёрдое тело — раствор.

В общественном питании адсорбция протекает при гидромеханической и тепловой обработке продуктов как сопутствующий самопроизвольный процесс. Так. При варке, жарке продукт не только выделяет влагу или расплавленный жир, но и поглощает их, при этом также адсорбирует газы и пары.

Процессы адсорбции имеют место при кулинарной гидромеханической обработке круп. При мойке и предварительном замачивании некоторых из них происходят поглощение влаги и их набухание. Способность круп адсорбировать влагу используется в практике. Так использование адсорбционных свойств круп при замачивании способствует сохранению их формы при кулинарной обработке. Вследствие адсорбционных явлений часто пищевые продукты, особенно сыпучие, обладающие большой удельной поверхностью, поглощают из окружающей среды различные пары, газы, в том числе пахучие. Этим свойством обладают и некоторые несыпучие продукты (например нельзя хранить сливочное масло с рыбой).