Wykład 8 Fizykochemia biopolimerów - wykład 8

(1)

Fizykochemia biopolimerów - wykład 8 Anna Ptaszek

Wykład 8

Fizykochemia biopolimerów - wykład 8

Anna Ptaszek

Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

9 października 2019

(2)

Pęcznienie makrocząsteczki w roztworze

Osmotyczne przenikanie rozpuszczalnika w głąb kłębka biopolimeru powoduje pęcznienie makrocząsteczki i przyjęcie mniej prawdopodobnej konformacji.

Proces ten jest zakończony, gdy siły osmotyczne zostaną zrównoważone przez siły sprężystości.

(3)

Współczynnik pęcznienia α

(4)

Współczynnik pęcznienia a rozpuszczalnik

H H O

dimetylosulfotlenek

(5)

Amyloza

(6)

Pęcznienie łańcuchów polisacharydów skrobiowych

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

π/c,

skrobia, g/100mL

AP Z AM EoS

(7)

Pęcznienie łańcuchów polisacharydów skrobiowych

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

π/c,

skrobia, g/100mL

AP Z AM EoS

(8)

Pęcznienie łańcuchów amylopektyny

-20 -15 -10 -5 0 5

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

π/c,

AP, g/100mL

1 2

kolaps p cznienie

(9)

Rozmiary łańcuchów polisacharydów skrobiowych

skrobia kukurydziana

H₂O/DMSO = 1/9 M_w, kg/mol R_g, nm

amyloza 151 84

amylopektyna 171 000 238

(10)

Struktura łańcucha w roztworze

(11)

Właściwości cierne

przepływ laminarny cieczy

(12)

Właściwości cierne

(13)

Właściwości cierne

W przepływie laminarnym giętki, zwinięty łańcuch biopolimeru

1 wykonuje ruch postępowy,

2 wykonuje ruch obrotowy,

3 pod wpływem sił strumienia zmienia konformację.

Przy dużych siłach ścinających deformacja musi być uwzględniona ponieważ ma istotny wpływ na opór stawiany

przez roztwór podczas przepływu.

(14)

Właściwości cierne

zmiana konformacji ruch obrotowy ruch postępowy

(15)

Właściwości cierne

(16)

Właściwości cierne

(17)

Właściwości cierne

(18)

Pojęcie lepkości

Lepkość

jest miarą tarcia wewnętrznego w płynie podczas jego ruchu.

Lepkość dynamiczna η,

kg

m·s = Pa· s

Lepkość kinematyczna v =^η_ρ,

kg

m·s·^m_kg³ = ^m_s²

(19)

Pojęcie lepkości

Skąd się bierze tarcie?

Tarcie jest konsekwencją oddziaływań pomiędzy cząsteczkami płynu. Im bardziej rozbudowana struktura przestrzenna cząsteczek płynu tym większe tarcie pomiędzy nimi.

(20)

Pojęcie lepkości

Lepkość gazów

rośnie wraz z temperaturą co wynika ze wzrostu energii kinetycznej cząsteczek gazu i zwiększenia częstości zderzeń.

Lepkość cieczy

maleje wraz z temperaturą co wynika ze wzrostu energii kinetycznej cząsteczek cieczy a tym samym zwiększenia odległości pomiędzy nimi.

(21)

Pojęcie lepkości

Zmiana lepkości wody i powietrza w funkcji temperatury

(22)

Pojęcie lepkości

Skutki tarcia podczas przepływu

(23)

Pojęcie konsystencji

(24)