水和油能合二為一嗎?相信很多人都會毫不猶豫地給出否定的回答。然而,這個世界上沒有絕對不可能的事情,研究人員發(fā)明了一種食品添加劑,在它的作用下,水和油能根據(jù)需要相容或分離。這一發(fā)明價值極大。
在人們的印象中,水和油是兩種無法相容的物質。但是,隨著科學的不斷發(fā)展,這兩種原本對立的物質也出現(xiàn)了交集,而這種交集的出現(xiàn)要歸功于一種食品添加劑,即食品乳化劑。
油是一種疏水性物質,而水是一種親水性物質,一個親水,一個疏水,要想使二者彼此相容還真不是一件容易的事。不過,隨著生活水平的不斷提升,人們的要求也越來越多,其中就包括讓水和油相容到一起去達到一些效果。于是,食品乳化劑應運而生,在它的作用下,很多原本不相容的物質可以親密接觸了。
食品乳化劑的出現(xiàn)是一次革命,也是一個奇跡。利用它,我們創(chuàng)造出了更多美觀實用的東西。
雖然水和油都是液體,但二者里面的空氣含量有很大差異,水里面的空氣比油里面的空氣要多得多。盡管空氣的重量特別小,但也不能完全忽視。由于水里空氣含量比油多,所以水的重量就會大大超過油的重量,因而油總是浮在水的上面。此外,水和油在質量、密度和氣壓上也有很大區(qū)別,所以二者無法溶解在一起。
不過,這世界上沒有絕對的事,除了上文所說的食品乳化劑,還有一種物質也可以實現(xiàn)水油相容。經(jīng)過研究人員的努力,一種新型可逆表面活性劑問世,在這種物質的幫助下,水和油可以根據(jù)需要相容或分離。
在減輕燃油泄漏對環(huán)境造成的污染方面,可逆表面活性劑將會有不可估量的價值。發(fā)生在黎巴嫩和敘利亞海岸線附近水域的燃油泄漏事件,給那里的環(huán)境帶來了災難性后果,如果利用這種物質來處理泄漏的燃油,環(huán)境所承受的巨大壓力會大大減輕。
這種可逆表面活性劑的設計者稱,利用這種化學物質,從目前無法觸及的油層中提取商業(yè)用油會變得簡單。而且,因為它能使水性和油性成分的混合或分離簡單化,所以在食品和化妝品行業(yè)也有廣泛應用,能夠使這些產(chǎn)品的制造更為容易。這種新型表面活性劑的可逆性是它最大的優(yōu)勢,它可以被重復“關掉”或“打開”,這是現(xiàn)有的其他表面活性劑不可比擬的。而且它所使用的“開關”也特別簡單:二氧化碳和水。
加拿大女王大學的菲利浦·杰瑟普負責領導研究小組研發(fā)這種新型表面活性劑,他解釋說:“讓二氧化碳氣體穿過溶液,表面活性劑就會打開,使水油混合物形成乳狀液。如果你想關掉它,只要使空氣穿過溶液即可,這樣油和水就會再次分離。”
表面活性劑必須具備兩個端點:一個是親水端,另一個是斥水端。親水端帶有離子電荷,能使表面活性劑與水融合到一起,而斥水端可以將表面活性劑與油性物質綁定在一起。杰瑟普以肥皂或去污劑為例來解釋這個問題:當你洗刷衣物時它們能使油性污垢與水形成溶液,但要想將這種在肥皂的作用下形成的混合液再次分離,就必須加入其他化學物質(如酸類),不過這會使溶液更為混亂,造價也高,而且對人體健康不利。
燒開的水溢出幾滴掉到爐火上,火焰不但沒有熄滅,反而燒得更旺。這是怎么回事呢?
其實,這是因為水里的氧與煤(碳)結合生成了水煤氣,水煤氣可以燃燒,所以火更旺了。同樣,司爐工先在煤上灑一些水再把它送進爐膛,煤會燃燒得更充分。燒煤摻水可以使燃燒更旺,那燒油能不能摻水呢?第二次世界大戰(zhàn)時,盟軍第一次在航空汽油中摻了一些水,結果不但戰(zhàn)斗機的航速提高了,而且轟炸機的航程也有所增加。不過,由于沒有解決油和水的均勻混合問題,影響了后來的推廣。但這對后世的研究仍然起到了一定的促進作用。
我國早在1958年就開始了油摻水技術的研究,但當時研究層次較淺,進展也不大。近年來,在相關部門的協(xié)作下,流體動力式超聲波與電超聲波乳化裝置都已獲得初步成功。經(jīng)卡車試驗,摻水10%的乳化汽油能節(jié)省油量大約10%,而且不影響發(fā)動機功率,排氣干凈。