До мікрогетерогенних системам з розмірами частинок 10 -5 ... 10 -3 см відносять суспензії (Т / Ж), емульсії (Ж / Ж), піни (Г / Ж), аерозолі (Т / Г і Ж / Г) і порошки (Т / Г). Як правило, ці системи непрозорі, частки гетерогенних систем швидко осідають.
Суспензії - являють собою дисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсійним середовищем. До них відносять фруктові та овочеві пасти, помадні цукеркові маси, какао терте і ін.
Суспензії по дисперсності схожі на порошки. У харчовій промисловості суспензії утворюються при одержанні крохмалю, при осадженні опадів у виробництві цукру, пива, вина, в кондитерській промисловості і ін.
Емульсії - дисперсні системи, що складаються з рідкої дисперсної фази і рідкого дисперсійного середовища. Обов'язкова умова освіту емульсії - Нерозчинність речовини дисперсної фази в дисперсійному середовищі. Рідини, з яких отримують емульсії, нерозчинні одна в одній і, отже, відрізняються за своїми властивостями. Практично однією з рідин завжди є вода, а інший - будь-яка неполярная, нерозчинна у воді рідина, наприклад масло.
Зазвичай емульсії отримують методом механічного диспергування. Для цього використовують різні мішалки, гомогенізатори, колоїдні млини і ультразвук.
Емульсії - нестійкі системи. Нестійкість цієї системи проявляється в мимовільному злиття крапельок дисперсної фази - коалесценції. що призводить до руйнування емульсії і поділу її на два шари. Стійкість емульсій може надати тільки третій компонент - стабілізатор або емульгатор. Роль емульгатора в освіті стійкою емульсії полягає, по-перше, в тому, що він адсорбується на кордоні розділу фаз масло-вода (М / В) і знижує міжфазну поверхневий натяг, тобто є поверхнево-активною речовиною, по-друге, концентруючись на поверхні крапельок дисперсної фази, емульгатор утворює механічно міцний шар (плівку). Наявність такої захисної плівки на поверхні частинок дисперсної фази перешкоджає їх злиття, тобто оберігає емульсію від коалесценції.
Аерозолі та порошки - це дисперсні системи, дисперсійним середовищем яких є газ (повітря), а дисперсною фазою можуть бути тверді частинки або крапельки рідини.
Зазвичай аерозолі класифікуються за агрегатним станом дисперсної фази.
Аерозоль з рідкої дисперсної фазою називають туманом. з твердою - димом і пилом. Аерозолі з твердою дисперсною фазою, розміри частинок якої більше, ніж у димів, називають зазвичай пилом. Розміри частинок аерозолів лежать в межах від 10 -5 до 10 -2 см.
До типових аерозолям відносяться водяний туман, топковий дим, борошняна і цукровий пил.
Пил багатьох речовин - борошна, цукру, крохмалю, вугілля - утворює з повітрям вибухонебезпечні суміші.
Порошок можна розглядати як обложені аерозолі з твердими частинками. Частинки досягають в діаметрі 1-2 мм. Розмір частинок промислових порошків визначається їх цільовим призначенням і часто є одним з основних показників якості продукту.
Частинки порошку завжди знаходяться в контакті і з цієї причини мають властивість плинності, яке, в свою чергу, залежить від щільності, розміру і форми частинок, стану їх поверхні, вологості та інших властивостей. Підвищення дисперсності призводить до зменшення плинності внаслідок зростання загальної поверхні контакту. Збільшення вологості також знижує плинність порошків.
Піни - висококонцентровані дисперсні системи, в яких дисперсійне середовище - рідина, а дисперсна фаза - газ. Бульбашки газу в пенах мають великі розміри, форму багатогранників і відокремлені один від одного дуже тонкими шарами дисперсійного середовища. Для отримання пен застосовують діспергаціонние методи: інтенсивне струшування або перемішування рідини.
Стійку піну можна отримати тільки в присутності стабілізатора - піноутворювача. Це пов'язано з тим, що поверхня рідини, що стикається з газоподібної середовищем, знаходиться в особливих умовах у порівнянні з основною масою рідини. Ці умови виникають тому, що молекули поверхневого шару рідини на відміну від молекул, що знаходяться в глибині, піддаються неоднакового тяжінню молекул рідини і газу. Кожна молекула всередині рідини з усіх боків притягається сусідніми молекулами, розташованими на відстані радіуса сфери дії міжмолекулярних сил. В результаті сили тяжіння компенсуються і рівнодіюча цих сил дорівнює нулю. У молекул поверхневого шару частина сфери дії міжмолекулярних сил знаходиться в газовій фазі, щільність якої менше щільності рідини, тому рівнодіюча всіх сил тяжіння буде спрямована всередину рідини перпендикулярно до її поверхні. Внаслідок цього поверхневі молекули рідини завжди перебувають під дією сили, яка прагне втягнути їх всередину. Це призводить до того, що поверхня рідини завжди прагне скоротитися. Цим пояснюються і куляста форма краплі рідини (куля має мінімальну поверхню), і ідеально гладка поверхня рідини в широкому посудині. При збільшенні поверхні певна кількість молекул з глибини рідини переходить на поверхню. Процес перенесення молекул з рівноважного стану в особливий стан молекул поверхневого шару вимагає витрати зовнішньої роботи. Робота по збільшенню площі поверхні рідини переходить в потенційну енергію молекул поверхневого шару - поверхневу енергію. Остання, в свою чергу, віднесена до одиниці поверхні, називається поверхневий натяг.
де F - поверхнева енергія; S - площа поверхні.
Піноутворюючі речовини з довгою молекуляной ланцюгом зменшують поверхневий натяг, полегшують утворення піни і надають їй стабільність, так як вони адсорбуються на кордоні вода-повітря і утворюють високов'язку структуровану плівку, що перешкоджає стіканню рідини (рис.). У цьому випадку товщина шару рідини між бульбашками повітря зменшується повільно і піна може існувати тривалий час.
Піноутворювачами можуть служити поверхнево-активні речовини (ПАР), молекули яких мають досить довгу вуглеводневий ланцюг. Багато молекули органічних речовин складаються з двох частин: полярної групи і неполярного вуглеводневого радикала. До полярних груп відносяться -СООН, -ОН, -NН, -SН, - СN і т.д. Ці групи гідрофільних, тобто добре змочуються водою. На відміну від них вуглеводневі радикали гідрофобні, тобто не змочуються водою.
Схематично дифільні, що складаються з гідрофільної і гідрофобних частин молекули зображують - ·, в якому прямою лінією позначають неполярний радикал, а гуртком - полярну групу.
До типових піноутворювачам водних пен відносяться спирти, малі, білки.
Піноутворення має важливе практичне значення. Зокрема, багато продуктів, такі, як хліб і ряд кондитерських виробів, мають структуру піни, що визначає їх смакові властивості і харчову цінність.
У природі є речовини, здатні знижувати поверхневий натяг рідин, особливо води - ПАР, що володіють змочуючими, емульгуючими і іншими важливими властивостями і грають велику роль в природі. Вони знаходять широке застосування в якості миючих засобів, емульгаторів і т.д. (Спирти, жирні кислоти, мила, білки та ін.). Молекули ПАР містять дві частини: гідрофобний вуглеводневий залишок і гідрофільну угруповання. При попаданні у воду (розчин) вони розташовуються в поверхневому шарі - гідрофільна частина взаємодіє з водою (розчинником), а гідрофобна спрямована до повітря. В результаті порушується міцна плівка води і замість неї створюється плівка з молекул ПАР (рис.1б). При цьому знижується поверхневий натяг розчину (крапля води розтікається), так як взаємне притягання між молекулами ПАР нижче, ніж між молекулами води.
Виміряти поверхневий натяг рідини можна за визначенням кількості крапель, що утворюються при повільному її витіканні з приладу, що нагадує піпетку, - сталагмометра. Причому чим менше поверхневий натяг рідини, тим більше дрібні краплі з неї утворюються, так як краплі відриваються в той момент, коли їх маса дещо перевищить поверхневий натяг рідини.
Молоко містить поверхнево-активні речовини (білки, фосфоліпіди, жирні кислоти і т.д.), тому його поверхневий натяг нижче поверхневого натягу води і становить при 20 0 С близько 50 × 10 -3 Н / м. В утворенні плівки на поверхні свіжого молока беруть участь переважно поверхнево-активні молекули білків.
Поверхневий натяг в молоці й вершках на кордоні розділу фаз молочна плазма-повітря сприяє утворенню піни, що складається з повітряних бульбашок.
З усього сказаного можна зробити коротке резюме:
молекули рідини, наприклад, води - утримуються разом силами тяжіння. Ці сили тягнуть верхні молекули всередину, і поверхня рідини згинається. Цей ефект, званий поверхневий натяг, добре видно на прикладі майже сферичної краплі води, вислизає з-під крану. Саме через поверхневого натягу вода сама по собі не має достатнього чистить. Вступаючи в контакт з плямою, молекули води притягуються один до одного замість того, щоб захоплювати частки бруду. Іншими словами, вони не змочують бруд. ПАР підвищують змочувальні властивості води за рахунок зменшення сили поверхневого натягу (ПАР покривають розтікаються краплі, наприклад жиру, які розсіюються в воді, утворюючи емульсію).