Fizykochemia polimerów

Wykłady:

Podstawy klasycznej chemii fizycznej. Pojęcie fazy, składnika. Rodzaje układów fazowych i pojęcie równowagi termodynamicznej. Właściwości roztworów: prężność pary nasyconej, temperatura wrzenia. Zjawiska koligatywne.

Podstawowe informacje o biopolimerach. Biopolimery w przemyśle spożywczym i biotechnologii: hydrokoloidy, białka, hydrolizaty białkowe, kompleksy polisachydowo-białkowe. Rodzaje oddziaływań pomiędzy biopolimerami. Rozpuszczalność makrocząsteczek. Pojęcie średnich mas cząsteczkowych biopolimerów, rozkłady mas cząsteczkowych, polidyspersyjność.

Podstawowe pojęcia z termodynamiki roztworów substancji o małej masie cząsteczkowej i makrocząsteczek. Rodzaje roztworów, termodynamika mieszania, równowagi fazowe. Termodynamika roztworów wieloskładnikowych zawierających biopolimery. Zastosowanie pojęcia roztworu do szczególnie dużych cząsteczek.

Konfiguracja i konformacja cząsteczek łańcuchowych. Oddziaływania bliskiego i dalekiego zasięgu. Przemiana helisa- kłębek w roztworach biopolimerów. Zjawisko żelowania.

Równowagowe właściwości roztworów rozcieńczonych. Właściwości zależne od stężenia biopolimerów. Ebulioskopia, krioskopia i ciśnienie osmotyczne.

Napięcie powierzchniowe i międzyfazowe. Metody pomiaru napięcia powierzchniowego. Powierzchnia międzyfazowa. Metody stabilizacji powierzchni międzyfazowej. Zastosowanie biopolimerów jako substancji powierzchniowo czynnych.

Właściwości cierne biopolimerów w roztworach. Lepkość roztworów. Związek lepkości granicznej z innymi właściwościami roztworów.

Ćwiczenia:

Rozpuszczalność biopolimerów w wodzie i wybranych rozpuszczalnikach organicznych. Dobór warunków rozpuszczania. Analiza podstawowych właściwości roztworów: stopień rozpuszczenia, stopień zmętnienia, gęstość, kontrakcja.

Zastosowanie osmometrii membranowej do oceny oddziaływań w układzie: polisacharyd-woda, białko – woda. Wyznaczenie ilości wody wchłoniętej przez roztwory. Współczynnik nachylenia zależności p(c) jako miara oddziaływań pomiędzy biopolimerem a wodą.

Właściwości wodnych roztworów białek i wybranych hydrokoloidów powierzchniowo czynnych. Zależność napięcia powierzchniowego od stężenia biopolimeru. Ocena aktywności powierzchniowej wybranych biopolimerów.

Lepkość właściwa roztworów biopolimerów. Porównanie właściwości ciernych roztworów biopolimerów stosowanych w przemyśle spożywczym jako zagęstniki. Wyznaczenie na podstawie punktów pomiarowych lepkości granicznej.

Rozpraszanie światła na kłębkach biopolimerów. Zjawisko żelowania, wpływ temperatury i stężenia biopolimeru na zjawisko żelowania.

Podstawowa

L. Huppenthal, Polymer Solutions, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń, 2016

C. E. Stauffer, Emulgatory, PWN, Warszawa 2001

Uzupełniająca

H. Morawetz, Fizykochemia roztworów makrocząsteczek, PWN, Warszawa, 1970,

L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll, Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1982

Wiedza - absolwent:

Ma podstawową wiedzę z zakresu klasycznej chemii fizycznej. Zna i rozumie pojęcia takie jak faza, składnik, układ wielofazowy, roztwór, emulsja, piana, powierzchnia międzyfazowa, ciepło przemiany fazowej, prężność pary nasyconej, temperatura wrzenia. Zna zjawiska koligatywne.

Ma podstawową wiedzę z zakresu właściwości fizykochemicznych płynów stosowanych w przemyśle spożywczym. Zna pojęcie biopolimeru, rodzaje biopolimerów i rozumie przyczyny stosowania substancji takiego typu w przemyśle spożywczym.

Zna podstawowe właściwości wodnych roztworów biopolimerów zależne od ich stężenia. Rozumie znaczenie właściwości ciernych w kształtowaniu cech gotowych produktów spożywczych. Rozumie różnicę pomiędzy takimi parametrami jak gęstość, lepkość i konsystencja.

Umiejętności - absolwent:

Potrafi przeprowadzić doświadczenie i wyznaczyć na podstawie jego wyników podstawowe wielkości fizykochemiczne roztworów biopolimerów.

Potrafi wykorzystać dane literaturowe do interpretacji wyników własnych doświadczeń.

Umie przygotować dokumentację (sprawozdanie) wykonanego ćwiczenia laboratoryjnego i projektu

Kompetencje społeczne - absolwent jest gotów do:

Pracy w zespole przy realizacji doświadczenia, wyboru priorytetów służących realizacji określonych celów i/lub zadań

Wykłady: sprawdzian wiedzy (50%)

Ćwiczenia: Indywidualne zaliczenie sprawozdania z prac laboratoryjnych (50%)