10 / 64
8
ХРАНЕНИЕ и ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ • № 11 • 2015
мала нативного и обработанного в вибрационной
мельнице в течение 4 ч. Согласно классификации
IUPAC, все полученные изотермы относятся ко
II типу, характерному для макропористых или
непористых материалов. Для таких систем адсорб-
ция зависит от формирования полимолекулярного
слоя на поверхности и в порах адсорбата. Изотермы
адсорбции и десорбции образуют петлю гистерези-
са, которая принадлежит типу H3, характерному
для материалов, имеющих щелевидные поры. При
этом вид петли указывает на то, что стенки пор не
строго параллельны, а формируют клиновидные
поры с открытыми концами [19]. Для всех образцов
количество адсорбированного N
2
мало при относи-
тельном давлении вплоть до значений 0,8–0,9, но
резко возрастает при высоком давлении вблизи
P
/
Р
0
= 1, что обусловлено адсорбцией на макропо-
рах. После обработки в вибрационной мельнице
количество адсорбированного биополимером азота
увеличивается во всем диапазоне относительных
давлений.
Рассчитанные по методу BET значения площади
удельной поверхности (
S
BET
), суммарного объема
пор (
∑
V
пор
) и среднего диаметра пор (
D
ср
) приведе-
ны в табл. 2. Представленные данные ясно свиде-
тельствуют о повышении пористости крахмала
после механической обработки. Наиболее высокие
значения
S
BET
и
∑
V
пор
демонстрировали образцы
биополимера, подвергнутого помолу в течение 4 ч,
дальнейшая механическая обработка сопровожда-
ется незначительным снижением указанных пока-
зателей. Примечательно, что время 4 ч является
предельным в процессе увеличения размера частиц
крахмала под действием механических деформа-
ций. Таким образом, время обработки биополиме-
ра в вибрационной мельнице является параметром,
который может контролировать его текстурные
характеристики.
Анализируя представленные данные, важно
отметить следующую закономерность. Вибрацион-
ный помол крахмала приводит к возрастанию
S
BET
в 7–10 раз, в то время как
D
ср
увеличивается незна-
чительно. Данный факт указывает на то, что после
механической обработки помимо пор на поверх-
ности крахмала появляются поры и во внутренней
структуре его гранул, причем их объем возрастает
с увеличением времени обработки до 4 ч, а далее
несколько снижается.
Дифференциальные кривые распределения пор
по размерам для всех исследованных образцов,
показанные на рис. 5, подтверждают сделанный
вывод. Как видно, механическая обработка крах-
мала в вибрационной мельнице приводит к увели-
чению ширины распределения пор, а также появ-
лению пика с модой 4–4,5 нм, интенсивность кото-
рого повышается по мере возрастания времени
помола до 4 ч, а далее несколько снижается.
По результатам сорбционных измерений допол-
нительно изучали влияние вибрационного помола
на степень неоднородности поверхности крахмала,
которая количественно может быть выражена
фрактальной размерностью. Последнюю рассчиты-
вали в соответствии с моделью Френкеля-Хелси-
Хилла (FHH) [20] в предположении, что силы
поверхностного натяжения на границе жидкость-
газ (капиллярные силы) являются доминирующим
Таблица 2
Текстурные характеристики
гранул кукурузного крахмала
до и после вибрационного помола
Время
помола, ч
S
BET
,
м
2
/г
∑
V
пор
,
см
3
/г
D
ср
,
нм
0
0,247
0,00256
4,15
0,5
2,265
0,00274
4,84
4
2,451
0,00311
5,08
24
2,014
0,00305
6,07
0,00035
0,00030
0,00025
0,00020
0,00015
0,00010
0,00005
0
Объем пор, см3/г, нм
Диаметр пор, нм
10
100
1
3
2
4 5
Рис. 5.
Распределение пор по размерам
в гранулах кукурузного крахмала до (1)
и после вибрационного помола в течение времени, ч:
2 — 0,5; 3 — 4; 4 — 12; 5 — 24
0,4
0,2
0
–0,2
–0,4
–0,6
–0,8
ln[–ln(
P
/
P
0
)]
ln
V
–1,4 –1,2 –1,0 –0,8 –0,6 –0,4 –0,2 0 0,2 0,4 0,6
1
3
2
4
Рис. 6.
Зависимость lnV от ln[–ln(P/P
0
)]
для образцов кукурузного крахмала до (1)
и после вибрационного помола в течение времени, ч:
2 — 0,5; 3 — 4; 4 — 24
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека