水和油能合二为一吗?相信很多人都会毫不犹豫地给出否定的回答。然而,这个世界上没有绝对不可能的事情,研究人员发明了一种食品添加剂,在它的作用下,水和油能根据需要相容或分离。这一发明价值极大。
在人们的印象中,水和油是两种无法相容的物质。但是,随着科学的不断发展,这两种原本对立的物质也出现了交集,而这种交集的出现要归功于一种食品添加剂,即食品乳化剂。
油是一种疏水性物质,而水是一种亲水性物质,一个亲水,一个疏水,要想使二者彼此相容还真不是一件容易的事。不过,随着生活水平的不断提升,人们的要求也越来越多,其中就包括让水和油相容到一起去达到一些效果。于是,食品乳化剂应运而生,在它的作用下,很多原本不相容的物质可以亲密接触了。
食品乳化剂的出现是一次革命,也是一个奇迹。利用它,我们创造出了更多美观实用的东西。
虽然水和油都是液体,但二者里面的空气含量有很大差异,水里面的空气比油里面的空气要多得多。尽管空气的重量特别小,但也不能完全忽视。由于水里空气含量比油多,所以水的重量就会大大超过油的重量,因而油总是浮在水的上面。此外,水和油在质量、密度和气压上也有很大区别,所以二者无法溶解在一起。
不过,这世界上没有绝对的事,除了上文所说的食品乳化剂,还有一种物质也可以实现水油相容。经过研究人员的努力,一种新型可逆表面活性剂问世,在这种物质的帮助下,水和油可以根据需要相容或分离。
在减轻燃油泄漏对环境造成的污染方面,可逆表面活性剂将会有不可估量的价值。发生在黎巴嫩和叙利亚海岸线附近水域的燃油泄漏事件,给那里的环境带来了灾难性后果,如果利用这种物质来处理泄漏的燃油,环境所承受的巨大压力会大大减轻。
这种可逆表面活性剂的设计者称,利用这种化学物质,从目前无法触及的油层中提取商业用油会变得简单。而且,因为它能使水性和油性成分的混合或分离简单化,所以在食品和化妆品行业也有广泛应用,能够使这些产品的制造更为容易。这种新型表面活性剂的可逆性是它最大的优势,它可以被重复“关掉”或“打开”,这是现有的其他表面活性剂不可比拟的。而且它所使用的“开关”也特别简单:二氧化碳和水。
加拿大女王大学的菲利浦·杰瑟普负责领导研究小组研发这种新型表面活性剂,他解释说:“让二氧化碳气体穿过溶液,表面活性剂就会打开,使水油混合物形成乳状液。如果你想关掉它,只要使空气穿过溶液即可,这样油和水就会再次分离。”
表面活性剂必须具备两个端点:一个是亲水端,另一个是斥水端。亲水端带有离子电荷,能使表面活性剂与水融合到一起,而斥水端可以将表面活性剂与油性物质绑定在一起。杰瑟普以肥皂或去污剂为例来解释这个问题:当你洗刷衣物时它们能使油性污垢与水形成溶液,但要想将这种在肥皂的作用下形成的混合液再次分离,就必须加入其他化学物质(如酸类),不过这会使溶液更为混乱,造价也高,而且对人体健康不利。
烧开的水溢出几滴掉到炉火上,火焰不但没有熄灭,反而烧得更旺。这是怎么回事呢?
其实,这是因为水里的氧与煤(碳)结合生成了水煤气,水煤气可以燃烧,所以火更旺了。同样,司炉工先在煤上洒一些水再把它送进炉膛,煤会燃烧得更充分。烧煤掺水可以使燃烧更旺,那烧油能不能掺水呢?第二次世界大战时,盟军第一次在航空汽油中掺了一些水,结果不但战斗机的航速提高了,而且轰炸机的航程也有所增加。不过,由于没有解决油和水的均匀混合问题,影响了后来的推广。但这对后世的研究仍然起到了一定的促进作用。
我国早在1958年就开始了油掺水技术的研究,但当时研究层次较浅,进展也不大。近年来,在相关部门的协作下,流体动力式超声波与电超声波乳化装置都已获得初步成功。经卡车试验,掺水10%的乳化汽油能节省油量大约10%,而且不影响发动机功率,排气干净。