0. Характеристика піноутворювачів та їх значення

Як і всі системи, що мають надлишок поверхневої вільної енергії, піни термодинамічно не стійкі. Термодинамічна 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).

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 та механічну міцність. Також на стійкість піни впливає рН середовища.

0. 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 ягодах містяться ПАР, які сприяють утворенню піни із бульбашок повітря. Бульбашки випливають на поверхню і захоплюють різні забруднення, забезпечуючи тим самим очищення продуктів.

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 2.4