- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о физико-химических свойствах дисперсных систем
- •1.1. Классификация дисперсных систем
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
- •Характеристика некоторых пищевых продуктов как дисперсных систем Их применение в отраслях пищевой промышленности
- •1.2. Виды дисперсных систем
- •1.2.1. Золи, суспензии, гели, пасты
- •1.2.2. Эмульсии
- •1.2.2.1. Получение эмульсий
- •1.2.2.2. Разрушение эмульсий
- •1.2.3. Пены
- •2. Пищевые массы как структурированные системы
- •3. Особенности пищевых масс как дисперсных систем
- •Основной
- •Дополнительной
- •Учебно-практическое пособие
1.2.3. Пены
Пены представляют собой дисперсную систему типа газ-жидкость, в которой дисперсной фазой является газ или пар, а дисперсионной средой – жидкость. Поскольку масса и объем газовой дисперсной фазы непостоянны, то пены характеризуются величиной их кратности β, которая показывает, во сколько раз объем пены Vп превышает объем жидкости Vж, необходимой для её формирования.
Vп Vг + Vж Vг
Β = —— = ————— = 1 + —— , где
Vж Vж Vж
Vп – объем пены;
Vг – объем газовой дисперсионной среды;
Vж – объем жидкой дисперсионной среды соответственно.
Влажные / низкократные / пены – если β < 10.
Сухие / высокократные / пены – если β > 100.
Полусухие пены – если 10 ≤ β ≤ 100.
Пены являются крайне неустойчивыми дисперсными системами. Они относятся к грубодисперсным системам.
Разрушению пен способствует укрупнение пузырьков пены. Кроме того, разрушение пены вызывают внешние факторы, такие как уменьшение или увеличение давления и ряд других.
Таблица 6
Возможные источники образования, тип и форма некоторых пен в пищевой промышленности и продуктах питания
Источники образования |
Тип пены |
Пищевые массы, продукты питания, полуфабрикаты |
Технологические процессы: |
|
|
вспенивание |
твердые, образованные из жидких |
кондитерские массы, патока, зефир, суфле, халва, мороженое |
жидкие |
взбитые сливки, коктейли |
|
пеносушка |
жидкие, переходящие в твердые |
сухое молоко, кофе, пюре |
брожение |
жидкие |
вина, пиво |
сопутствующие процессы |
жидкие |
сахар, продукты брожения, дрожжи |
готовая продукция |
жидкие |
игристые вина, пиво, прохладительные напитки |
твердые |
хлеб |
Таким образом, пены находят себе достаточно широкое применение в пищевой промышленности.
Вопросы для самоконтроля
Что такое пены?
Как классифицируют пены по кратности?
Как можно разрушить пену?
Перечислите области применения пен в пищевой промышленности.
Тест по теме
1. Укрупнение пузырьков пены способствует:
а) стабилизации пены?
б) росту пены?
в) разрушению пены?
2. Пены относятся:
а) к грубодисперсным системам?
б) средне дисперсным системам?
в) к высокодисперсным системам?
2. Пищевые массы как структурированные системы
Поведение пищевых масс в различных технологических процессах, качество и товарный вид продуктов питания определяются их структурно=механическими свойствами. С этой точки зрения дисперсные системы подразделяются на свободнодисперсные и связнодисперсные системы, а также твердые структуры.
Свободнодисперсная система – это система, в которой частицы дисперсной фазы могут свободно перемещаться по всему объему системы.
Связнодисперсная система – это система, в которой частицы дисперсной фазы связаны между собой и неспособны перемещаться друг относительно друга.
Рис. 6.
Связнодисперсные системы образуют кондитерские массы, студни, тесто, мясо и мясные изделия и т.д. Связнодисперсные системы в отличие от свободнодисперсных систем обладают новым качеством – прочностью. Они способны к деформации, простейшие виды которой – растяжение и сдвиг. При упругой деформации напряжение и деформация связаны следующим образом: Р = Е · ε, где Р – напряжение; Е – модуль упругости / модуль Юнга / ; ε – деформация.
Возможен переход упругой деформации в пластическую. Этот переход осуществляется при Р = Рт, где Рт – предел текучести.
Деформация тел непосредственно связана со структурой. Структурированные системы в зависимости от концентрации, свойств и взаимодействия частиц дисперсной фазы могут обладать признаками жидкости или твердых тел, т.е. все тела можно разделить на жидкообразные и твердообразные.
Течение жидкообразных тел происходит при сколь угодно малых значениях предела текучести, т.е. при Рт ≈ о.
Течение твердообразных /твердых/ тел имеет место при определенном значении предела текучести, когда Рт > 0.
Жидкообразные системы обладают вязкостью. Течение вязких тел определяется законом Ньютона:
d ɣ
Р = ——— , где
d Р
η – коэффициент вязкости;
d ɣ
—— - скорость деформации. Если обозначить скорость деформации через ɣ,
d Р
то вязкость системы определяется как η = Р/ ɣ.
Жидкости, вязкость которых не зависит от приложенной скорости деформации, называются ньютоновскими.
В отличие от ньютоновских жидкостей, характер течения которых отличается тем, что вязкость является величиной постоянной, вязкость структурированных жидкообразных систем зависит от внешнего воздействия. Подобные структурированные системы называют неньютоновскими / бингамовскими / жидкостями.
Для них характер течения определяется полной реологической кривой течения. Здесь ηmax – наибольшая вязкость практически неразрушенной структуры, ηmin – наименьшая вязкость предельно разрушенной структуры.
Рис.7. Полная реологическая кривая течения неньютоновской жидкости
Таблица 7
Классификация пищевых масс по структурно-механическим свойствам
Типы структурированных систем |
Е, Па |
η, Па·с |
Тип дисперсных систем |
Пищевые массы |
Свободнодисперсные |
< 10 |
< 10 |
твердо-жидкие /золи, суспензии/ |
майонез, соусы, фруктовые, ягодные, овощные соки |
жидко-жидкие /эмульсии/ |
|
|||
твердо-газовые /сыпучие материалы/ |
зерно, рис, крупа, сахар-песок |
|||
Связнодисперсные |
10-104 |
102-106 |
газо-жидкие, твердо-жидкие /гели, студни, пасты/ |
патока, мед, сливочное масло, маргарин, тесто, творог, сметана, халва и др. |
Твердые структуры |
> 104 |
> 106 |
жидко-газо-твердо-твердые /твердые пены/ |
конфеты, шоколад, печенье, хлеб, сыр, сухари и др. |
Вопросы для самоконтроля
Какие системы являются свободнодисперсными, а какие – связнодисперсными?
По какому признаку все структурированные системы можно разделить на жидкообразные и твердообразные?
В чем особенности структурно-механических свойств различных групп пищевых масс?
Тест по теме
1. В связнодисперсной системе частицы:
а) разобщены?
б) связаны?
в) образуют кристаллы?
2. Течение жидкообразных тел происходит при:
а) Рт ≥ О?
б) Рт ≈ О?
в) Рт > О?
3. Течение твердообразных тел происходит при:
а) Рт < О?
б) Рт ≈ О?
в) Рт > О?
4. Пищевые массы классифицируются по:
а) структурно механическим свойствам?
б) структурным свойствам?
в) механическим свойствам?