1. Рис. 37. Схема стабілізації пін

3. 3.3. Характеристика піноутворювачів та їх значення

Як і всі системи, що мають надлишок поверхневої вільної енергії, піни термодинамічно не стійкі. Темрмодинамічна нестійкість зумовлена високорозвиненою поверхнею поділу фаз рідина-газ, на якій зосереджена надлишкова поверхнева енергія. Система намагається знизити запас вільної енергії і перейти в термодинамічно вигідніший стан, що призводить до руйнування піни. Стабілізують піни за допомогою поверхнево-активних речовин, які дістали назву піноутворювачів. Гарні піноутворювачі – це речовини, що здатні давати міцні плівки.

Стійкість піни – це час, що витрачається на самодовільне руйнування піни, з моменту її утворення до руйнування.

Стійкість піни залежить від природи піноутворювача, його концентрації, часу її існування і температури. Піноутворювачами можуть бути ПАР, молекули яких мають досить довгий вуглеводневий ланцюг. До типових піноутворювачів водних пін відносяться спирти, мила, білки, барвники, сапонін (речовина, що екстрагується з рослин і має поверхнево–активні властивості). Низькомолекулярні поверхнево–активні речовини, зменшуючи поверхневий натяг, полегшують утворення піни, але не надають їй стабільності, і вона швидко руйнується. Час існування такої піни не перевищує 20с.

Піноутворювачі речовини з довгим молекулярним ланцюгом, адсорбуючись на межі вода – повітря, формують високов’язку структуровану плівку, що перешкоджає витіканню рідини з прошарків дисперсійного середовища. В цьому випадку товщина шару рідини між пухирцями повітря зменшується повільно і піна може існувати довгий час. Максимальна стійкість піни відповідає милам з середньою довжиною вуглеводневого радикалу.

Якщо плівка піни твердне, то отримують безмежно стійкі тверді піни (пінобетони, пенопласти, мікропористу гуму, хліб тощо). Для створення пористості деяких хлібобулочних виробів використовують гідрокарбонат натрію та вуглекислий амоній.

З підвищенням температури стійкість піни зменшується, бо при цьому знижується адсорбція піноутворювача на межі фаз і зменшується в’язкість рідини.

Стабільність високостійкості піни зумовлюється структурно-механічними властивостями адсорбційних шарів піноутворювача.

Для підвищення стійкості харчових пін в них вводять стабілізатори – речовини, що підвищують і в’язкість дисперсійного середовища (агар, агароїд, крохмаль). Збільшення в’язкості рідини в плівках піни зменшує швидкість її «стікання» і відповідно підвищує стійкість піни і механічну міцність. Також на стійкість піни впливає рН середоаища.

0. 3.4. Застосування пін

Піни і піноутворювання мають важливе практичне значення. Дія мила та інших миючих засобів при видаленні забруднень з любої поверхні пов’язане з піноутворенням. Досить важлива область використовування пін – гасіння пожеж. При гасінні пожеж піна покриває поверхню і перешкоджає доступу до неї повітря.

Піноутворюючі системи дуже розповсюджені в харчовій промисловості. Такі продукти, як хліб і ряд кондитерських виробів, мають структуру піни, і це визначає не тільки їх смакові властивості, але й харчову цінність. Прикладом можуть бути пастила, зефір, мусс тощо.

Стійкість пін продуктів бродіння (пива, солодових напоїв) викликана наявністю альбуміну, желатину, солодового екстракту та таніну. Наявність нітрогеновмісних речовин зумовлює вспінювання плодово-ягідного варення та екстрактів чайного листа.

Особливу роль піна відіграє при збиванні масла та вершків або молока. У рідкому дисперсійному середовищі на бульбушках піни концентруються крапельки жиру. Внаслідок коагуляції крапель утворюється масляна дисперсна фаза, оточена водним середовищем. Пряма емульсія переходить в обернену В/Ол; цьому сприяє піна.

Позитивні властивості піни проявляються інколи в домашніх умовах, зокрема, при виготовленні варення. В ягодох містяться ПАР, які сприяють утворенню піни із бульбашок повітря.Бульбашки випливають на поверхню і захоплюють різні забруднення, забезпечуючи тим самим очищення продуктів.піноутворювачем є сапонін, а цукор збільшує в’язкість і підвищує стійкість піни.

Піноутворення відіграє важливу роль в процесі засвоєння їжі. Слина утворює високодисперсну і міцну піну, внаслідок чого процес змочування їжі відбувається всього за 16-18с.

Широкого застосування набули тверді піни, в яких дисперсійне середовище перебуває в твердому стані. До твердих пін належать піноскло, пінобетон, пінопласти, пемза, туф. Усі вони характеризуються малою об’ємною вагою, високими звуко- і теплоізоляційними властивостями. Тому такі матеріали, як піноскло, використовують для теплоізоляції (наприклад, холодильників)

Таблиця 2.

Можливі джерела утворення, тип і форма деяких пін у харчовій промисловості і продуктах харчування

Джерела утворення	Типи піни	Харчові маси, продукти харчування, напівфабрикати
Технологічні процеси: Вспінювання Піносушіння Бродіння	Тверді, утворені із рідких Рідкі	Кондитерські маси, патока, зефір, суфле, халва, морозиво Взбиті вершки, коктейлі
	Рідкі, що переходять у тверді	Сухе молоко, кава, пюре, інші порошки
	Рідкі	Вина, пиво
Супутні процеси	Рідкі	Цукор, продукти бродіння, дріжджі
Продукти	Продукти	Ігристі вина, пиво, прохолодні напої
	Тверді	Хліб