5.2 Харчові суспензії, їх утворення та властивості

Суспензії представляють собою дисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсійним середовищем з розмірами часточок вище, ніж у колоїдних системах, тобто у діапазоні 10^-6 – 10^-4. До них відносяться фруктові і овочеві пасти, помадні цукеркові маси, терте какао та ін.

Способи отримання і стабілізації суспензій багато в чому схожі з подібними для колоїдних розчинів – золів. Різка відмінність суспензій від колоїдів проявляється в молекулярно-кінетичних і оптичних властивостях. Явища дифузії і осмосу не властиві суспензіям. Проходження світла через суспензії не викликає опалесценції, тому що світлові проміні не розсіюються, а заломлюються і відбиваються частинками суспензії.

Седиментаційна стійкість суспензії дуже мала внаслідок великих розмірів часточок. У суспензіях тверді часточки можуть знаходитися у завислому стані нетривалий час, потім вони осідають під силами тяжіння. Процесам агрегації частинок у суспензіях сприяють сили притягнення і утримування різної природи – гідрофобні, сили Ван-дер-Ваальса, електростатичні сили зв’язування часточок макромолекулами та ін.

Стабілізацію суспензії можна проводити полімерами. При цьому уповільнюється седиментація, оскільки підвищується в’язкість дисперсійного середовища.

Підвищення концентрації дисперсної фази до максимально можливих призводить до утворення паст, які стійкі до седиментації в присутності стабілізаторів. У харчовій промисловості суспензії утворюються при одержанні крохмалю, при осадженні осадів у виробництві цукру, пива, вина, у кондитерській промисловості і ін.

5.3. Піни та піноподібні структури харчових продуктів

Піни – висококонцентровані дисперсні системи, у яких дисперсійне середовище – рідина, а дисперсна фаза – газ. Пухирці газу в пінах мають форму багатогранників, які відділені один від одного дуже тонкими шарами дисперсійного середовища. Для одержання пін застосовують інтенсивне струшування або перемішування рідини.

Стійку піну можна отримати тільки в присутності стабілізатора – піноутворювача. Ці умови виникають тому, що молекули поверхневого шару рідини на відміну від молекул, що знаходяться у глибині, піддаються неоднаковому тяжінню молекул рідини і газу. Кожна молекула усередині рідини з усіх боків притягується сусідніми молекулами, які розташовані на відстані радіуса сфери дії міжмолекулярних сил. В результаті сили тяжіння компенсуються і рівнодіюча цих сил дорівнює нулю.

У молекул поверхневого шару частина сфери, на яку діють міжмолекулярні сили, знаходиться у газовій фазі, щільність якої менше щільності рідини, тому рівнодіюча всіх сил тяжіння буде спрямована усередину рідини перпендикулярно до її поверхні. Наслідком цього є те, що поверхневі молекули рідини завжди знаходяться під дією сили, яка прагне втягнути їх усередину і призводить до того, що поверхня рідини завжди прагне скоротитися і зайняти мінімальну площу.

П ри збільшенні поверхні деяке число молекул із глибини рідини переходить на поверхню. Процес переносу молекул з рівноважного стану в особливий стан молекул поверхневого шару вимагає витрати зовнішньої роботи. Робота із збільшення площі поверхні рідини переходить у потенційну енергію молекул поверхневого шару – поверхневу енергію. Поверхнева енергія віднесена до одиниці поверхні, називається поверхневим натягом.

Піноутворюючі речовини зменшують поверхневий натяг, полегшують процес утворення піни і додають їй стабільності, тому що вони адсорбуються на межі фаз вода-повітря і утворюють високов’язку структуровану плівку, що перешкоджає стіканню рідини. У цьому випадку товщина шару рідини між пухирцями повітря зменшується повільно і піна може існувати тривалий час. Таким чином, утворення піни відбувається при продуванні газу через рідину. Сутність процесу піноутворення у тому, що пухирці газу, які оточені адсорбованим шаром молекул ПАР, підіймаються до поверхні рідини і стикаються з плівкою. Якщо поверхнева плівка міцна, то пухирці накопичуються на поверхні.

В якості піноутворювачів використовуються різні ПАР – білки, жирні кислоти, спирти, мила та ін. Піни з цими ПАР мають високу стійкість, тому що на поверхнях поділу утворюються желеподібні плівки. До природних ПАР відносяться – яєчний білок, фосфоліпіди, гідролізати молочного білка, мильний корінь, смоли, віск та ін., до синтетичних ПАР, які використовуються у хлібопекарному, макаронному і маргариновому виробництвах відносяться Твіни. Фосфатидні концентрати найбільш широко використовують при виробництві хліба і хлібобулочних виробів, шоколаду, борошняних кондитерських виробів, маргаринової продукції. Моногліцериди дозволяють суттєво уповільнювати процес черствіння хлібобулочних і борошняних кондитерських виробів. Піноутворювачі використовують при виробництві зефіру, пастили, збивних мас, начинок, східних ласощів, халви та ін.