Желатинизация желатиновых и клеевых бульонов — это переход бульона из состояния золя в состояние геля. Необходимость в желатинизации диктуется тем, что в настоящее время в большинстве случаев желатин и клей обезвоживают поверхностной сушкой в студнеобразном состоянии. В случае обезвоживания распылительной сушкой желатинизация не нужна.
При застудневании частицы желатина или клея, растворенные в бульоне, образуют тончайшую трехмерную сетку (каркас), в которой они соединены локальными (преимущественно водородными) связями по типу узлов. При этом вода вместе с растворенными в ней низкомолекулярными компонентами геля оказывается заключенной (иммобилизованной) в ячейках образующейся сетки. Размеры частиц некоторых из этих компонентов не позволяют выйти им за пределы ячеек в окружающий растворитель. Некоторые из них адсорбированы поверхностью ячеек. И в том и в другом случае они локализуются в ячейках и обусловливают повышенное в сравнении с окружающим растворителем осмотическое давление. Благодаря этому гель удерживает значительное количество осмотически связанной воды. Гель желатина и клея изотропен. Это указывает на отсутствие в нем преимущественной ориентации частиц.
Чем больше длина частиц, образующих сетку студня, тем меньшее число локальных связей оказывается достаточным для прекращения перемещения этих частиц, т. е. для исчезновения текучести. Поэтому при большей длине частиц образование студня происходит при их большей подвижности, т. е. при более высокой температуре. Отсюда желатиновые растворы застудневают быстрее и при более высокой температуре, чем клеевые, и образуют более прочные студни.
Температура и скорость застудневания бульонов зависят от их концентрации. Чем ближе величина pH бульона к изоэлект- рической точке желатина или клея, тем быстрее идет застудневание. Его скорость зависит также от наличия в бульоне посторонних веществ. Например, сульфаты (в частности, сульфат аммония) ускоряют застудневание, хлориды и йодиды замедляют его, а в присутствии роданидов 5%-ный желатиновый бульон вовсе не застудневает.
В зависимости от размеров, формы получаемого студня и техники охлаждения бульона используют различные способы желатинизации. В технологической практике встречаются следующие способы: желатинизация в блоках (в формах), желатинизация на непрерывно движущейся ленте и желатинизация в каплях. При желатинизации бульон охлаждают воздухом, водой, рассолом или органической жидкостью, не смешивающейся с бульоном.
Для желатинизации в блоках пользуются .плоскими и глубокими формами. Формы изготавляют из луженого или оцинкованного железа, нержавеющей стали, алюминия (для пищевого и фотожелатина). Бульон в плоских формах охлаждают в шкафах водой или на стеллажах воздухом, бульон в глубоких формах — в баках-желатинизаторах, погружая их в циркулирующую воду или рассол. Вместимость форм 16—22 л. Существенными недостатками этого способа являются: периодический характер процесса при большой его длительности и необходимость в дальнейшем резать получающиеся блоки на бруски и пластины.
Желатинизация на движущейся ленте является разновидностью непрерывных способов. Принцип работы установки такого типа прост: бульон разливается тонким слоем на движущуюся стальную или резиновую ленту и охлаждается либо водой, подаваемой под ленту, либо воздухом, обдувающим ленту. Установка снабжена механизмом для резания ленты студня на пластины. Достоинствами описанного способа являются непрерывность процесса, его полная механизация и хорошие санитарные условия, поскольку исключается прикосновение рук к студню, а ленты на обратном пути промываются. Недостаток работы описанной установки состоит в том, что нарезанные пластины слипаются.
Желатинизация бульона в каплях' в охлаждающей жидкости также относится к числу непрерывных механизированных процессов. Сущность этого способа заключается в следующем: же- латинизируемый бульон каплями стекает в охлаждаемую не смешивающуюся с ним жидкость (керосин, бензин, легкое минеральное масло, бензол, дихлорэтан и т. д.), в которой капли диаметром 7—8 мм быстро застудневают. При этом в результате длительного соприкосновения с гидрофобной жидкостью поверхность капелек приобретает гидрофобные свойства, дубится. Это делает желатинизирующуюся каплю более устойчивой.
Желатинизацию в каплях производят в желатинизаторах, которые заполняют охлаждающей жидкостью; температуру поддерживают с помощью теплообменника на уровне 0°С. Скорость прохождения капель (гранул) в охлаждающей жидкости 0,6—0,7 см/с. К моменту попадания гранул в коническую часть они застудневают. Диаметр желатинизатора устанавливают по заданной производительности. Производительность желатинизатора составляет около 800 кг бульона в час на 1 м2 поперечного (горизонтального) сечения цилиндра.
Желатинированные гранулы выгружаются через отверстие в вершине конического дна желатинизатора с помощью жела- тинизирующей жидкости, подаваемой в сопло гидроэлеватора, и транспортируются на трясучку или во вращающийся сетчатый барабан для отделения жидкости. После этого гранулы обдают слабонагретым сухим воздухом (влажность 23—25%) в течение 3 ч до образования прочной корки и сушат. Потери желатинизирующей жидкости (бензина) 2,4% от массы вырабатываемого клея и 3,5% от массы желатина.