§ 31. Пены

 

Пены — грубодисперсные, высококонцентрированные системы, в которых дисперсная фаза — газ, а дисперсион­ная среда — жидкость в виде тонких пленок: Если кон­центрация газа невелика, то пузырьки газа имеют шаро­образную форму, не связаны между собой и свободно перемещаются в жидкости. Это еще не пена. Такую раз­новидность системы правильнее назвать эмульсиями газа в жидкости. Примерами подобных газовых эмульсий мо­гут служить газированная вода, шипучее вино, содержа­щее пузырьки диоксида углерода, а также водопровод­ная вода, вытекающая из крана под сильным напором. В этом случае вода непрозрачна, молочно-белого цвета и кажется, что загрязнена какими-то взвешенными части­цами. В действительности же мутность создается мелки­ми пузырьками воздуха, выделяющимися из раствора вследствие понижения давления. Пузырьки газа образу­ют эмульсию, которая легко расслаивается, и вода быст­ро приобретает прозрачность.

К собственно пенам относятся системы, в которых газообразная фаза составляет главную часть (иногда 99% и выше) объема и в которых пузырьки газа уже не шарообразны, а имеют форму многогранников и разде­лены тонкими пленками жидкости. Пены, как и высоко­концентрированные (желатинированные) эмульсии, име­ют сплошную ячеистую структуру (см. рис. 45).

Устойчивость пен, устанавливаемая временем сущест­вования ее определенного объема, различна. Чистые жидкости, как правило, не дают пен. Если, например, продувать воздух через чистую воду, то пена не образу­ется. Чтобы получить устойчивые пены, необходимы эф­фективные стабилизаторы — пенообразователи. Ими могут быть мыла, высокомолекулярные соединения. Ус­тойчивость пен зависит от прочности пленок, разделя­ющих пузырьки газа. Хорошие пенообразователи — это вещества, способные давать прочные пленки. Если эти пленки способны отвердевать, то получаются безгранич­но устойчивые твердые пены (пенобетоны, пенопласта, микропористая резина, хлеб и пр.). Твердые пены, на­пример пенопласта, получают, вводя в пластические массы порофоры (гидрокарбонат, мочевину и др.) — вещества, которые разлагаясь при 150—180° С, выделя­ют газообразные продукты: диоксид углерода, азот, пары воды и т. п., создающие микропористые структуры. Для создания пористости хлебобулочных изделий, получаемых из пресного теста, используются гидрокарбонат натрия и карбонат аммония, разлагающиеся по уравнениям

 

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + СО₂ + Н₂О

(NH₄)₂ СО₃ = 2NH₃ + СО₂ + Н₂О

 

При изготовлении дрожжевого теста разрыхление происходит в основном за счет диоксида углерода, вы­деляющегося при спиртовом брожении гексоз:

 

C₆Hi₂О₆ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН

 

Пены можно получать, продувая газ через жидкость, длительным встряхиванием газа с жидкостью, кипяче­нием жидкостей и другими способами, но обязательно в присутствии поверхностно-активных веществ.

В некоторых случаях образование пен нежелательно, например в производствах мыла, дрожжей, сахара и др. Разрушения пен — гашения — достигают или механиче­ским воздействием на пену, продувая воздух над поверх­ностью пенящегося раствора, или физико-химическим пу­тем, заменяя в пленке механически прочное вещество другим веществом, хорошо адсорбирующимся, но не да­ющим прочных пленок. Эффективными пеногасителями могут быть сложные эфиры, спирты, органические кис­лоты. Так, например, одна капля сложного эфира пол­ностью разрушает пену в стакане пива.

Многие пены имеют большое значение для народ­ного хозяйства, так как представляют собой строитель­ный и изоляционный материалы — твердые пены: пемза, туф, пенобетоны, пеностекло, пенопласты и т. п. К пе­нам относятся также некоторые пищевые продукты: пастила, зефир, суфле, мусс, хлеб и др. Жидкие пены, содержащие диоксид углерода, применяются для туше­ния пожаров.