Д.х.н., профессор Жолболсынова А. С., магистрант Сергалиева Д.Е.

Северо – Казахстанский государственный университет им. М.Козыбаева

О структурировании водных растворов казеината натрия в присутствии цемента.

В водных растворах казеината натрия при определенных условиях возникает пространственная структура, стабилизованная в основном водородными и гидрофобными связями. Согласно нашим ранним исследованиям оказалось, что время структурирования водных растворов казеината натрия тем больше, чем выше температура и меньше концентрация. Увеличение концентрации казеината натрия приводит к сильному возрастанию прочности структур, особенно в интервале концентраций 20-30%. А минимальная концентрация белка, способная образовать студень оказалась при 0^о С и 20^о С выше 10% и 20% соответственно. Такое довольно высокое содержание твердой фазы, необходимое для образования структуры, очевидно обусловлено влиянием ассиметрии макромолекул. Процессом студнеобразования можно управлять и с помощью разных модифицирующих добавок, высокодисперсных наполнителей: цемента и других. Такие исследования представляют определенный интерес, так как дают дополнительные сведения о характере структурирования в растворах и о взаимодействии между наполнителем и полимером, определяющим усиливающее действие.

Практическое значение таких исследований заключается в создании промышленных композиционных материалов, армированных пластиков, красок и других.

Целью нашего исследования явилось изучение влияния цемента на студнеобразование водных растворов казеината натрия в зависимости от концентрации белка, наполнителя и разных режимов.

В работе использовались казеинат натрия и цемент. Казеинат натрия имел следующие характеристики: зольность-2%; влажность-10%. Цемент ПЦ 400 ДО (М400 ДО) соответствовал ГОСТ 31108-2003г.

Казеинат натрия – основное производное казеина, имеющее большое практическое значение. Так, он является одним из ингредиентов заменителей молока, который вводится в качестве стабилизатора эмульсий, а также для повышения питательной ценности и придания заменителю свойств, сходных с молоком. Казеинат натрия - составная часть разных белково-минеральных диетических продуктов, конкретный состав которых зависит от вида заболевания, особенно у детей. Для характеристики систем изучили кинетику роста прочности студней методом тангенциально-смещаемой пластинки на усовершенствованном приборе Вейлера - Ребиндера и вязкость на Реотест-1 (Германия). Предварительно были определены условия образования однородных систем и разработана методика их получения. Влияние цемента на прочность студней казеината натрия изучали при 20^оС. Измерения прочности проводили через 12 суток. Полученные данные представлены в таблицах-1.

Таблица 1. Зависимость прочности 20%-ного студня казеината натрия от содержания цемента (при Т=20^оС).

Сцем.,% (казеината натрия)	0	5	7	10
Предел. напряжения сдвига, Рm, кг/м^2	3016	3962	4248	4645

Видно, что прочность возрастает с увеличением содержания цемента.

Таблица 2. Зависимость прочности студней казеината натрия от концентрации белка при Т=20^оС и m_цем=10% (от Na-казеината).

Концентрация белка, %	16	17	18	19
Pm, кг/м^2без цемента	0	0	158	508
Pm, кг/м^2с цементом	0	473	1040	2457

Из таблицы следует, что влияние цемента более заметно в концентрированных растворах казеината натрия. Это связано с тем, что усиливающее действие наполнителя тем выше, чем его содержание.

Следовательно, характер взаимодействия полимера с наполнителем зависит не только от содержания, но и концентрации ВМС в растворе. Параллельно исследовалось и влияние цемента на вязкость растворов казеината натрия.

Таблица 3. Зависимость вязкости водных растворов казеината натрия от содержания цемента при Т=20^оС, концентрация полимера, %: 1-10, 2-20 и ступени числа оборотов 11.

Содержания цемента, % (Na-казеинат)	0	2	4	6	8
Ƞ, спз при С=10%	24,6	61,6	123,1	62,0	25,0
Ƞ, спз при С=20%	86,1	184,7	357,1	565,9	910,5

Видно, что для концентрированного раствора казеината натрия с возрастанием содержания цемента вязкость увеличивается. В случае разбавленного раствора белка такое действие проявляется с малыми количествами наполнителя. Это вероятно обусловлено тем, что при значительном содержании цемента частицы его в основном взаимодействуют друг с другом, образуя агрегаты и не участвуют в создании связей с белком. Поэтому возрастание содержания цемента в системе приводит к падению вязкости с ростом напряжения сдвига (таблица 4).

Таблица 4. Зависимость вязкости системы казеинат натрия – цемент от напряжения сдвига при С_белка=20%, содержании цемента, % (белок: 1-20, 2-30).

Ступени числа оборотов	0	6	7	8	9	10	11
Сцем.=20%	480	392,7	320	218,2	145,5	101,8	87,3
Сцем.=30%	1309,1	1178,2	1032,7	712,7	421,8	305,5	203,6

Из этого следует, что при введении цемента возникает менее прочная структура, чем без него. С ростом концентрации самого белка в сситеме вязкость увеличивается (таблица 5).

Таблица 5. Зависимость вязкости водных растворов казеината натрия от концентрации белка при Т=20^оС, содержании цемента, % (белка), %: 1-0; 2-20 и ступени числа оборотов 12.

Концентрация казеината натрия, %	5	10	15	20
Ƞ, спз, Сцем=0	3,8	6,8	11,4	20,5
Ƞ, спз, Сцем=20	91,8	165,8	182,0	196,3

Таким образом, цемент, будучи в малых количествах, вызывает дополнительное структурирование водных растворов казеината натрия.

Литература

1. Бердов Г.И Влияние минеральных добавок на свойства цементных материалов / Г.И. Бердов, Л.В. Ильина, Н.А. Машкин // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 1. – С. 49–52.

2. Бибик, М. С. Длительность предварительной выдержки бетона с химическими добавками / М. С. Бибик, М. Голшани, В. В. Бабицкий // Строительная наука и техника. – 2011. – № 4(37). – С. 14–16.

3. Тейлор, Х. Химия цемента. Пер. с англ. / Х. Тейлор. – М.: Мир, 1996. – 560 с.

4. Гурова Н.В. Использование казеината натрия в составе эмульгированных мясных продуктов с позиций современной науки о мясе // Мясная индустрия. 2003. - №3. - С.23-25.

5. Оноприйко А.В., Храмцов А.Г., Оноприйко В.А. Производство молочных продуктов.-М.: ИКЦ «Март», Ростов н/Д: издательский центр «Март», 2004.-384 с.