Получение и применение пен

Как и в отношении других дисперсных систем, способы получения пен могут быть дисперсионными и конденсационными (см. рис. 12.2). Диспергирование осуществляется встряхиванием, при прохождении струи газа (воздуха) через жидкость, а также при контакте движущейся жидкости с преградой. Газированная вода — это типичный пример получения пены (при достаточной концентрации газа) диспергированием в результате введения диоксида углерода в воду.

Диспергирование интенсифицируется введением различных добавок, растворенных в жидкой дисперсионной среде. При диспергировании, которое сопровождается перемешиванием, барботажем с одновременным нагреванием, вспениваются растворы, содержащие белки, аминокислоты, углеводы, жиры и витамины. Значительное пенообразование сахарного сиропа обусловлено сапонином, а также такими веществами, как гуминовая кислота и продукты распада белков. Причем пенообразование происходит как в объеме жидкости, так и на ее поверхности.

Устойчивость пен продуктов бродильного производства (пива, солодовых напитков) вызвана присутствием альбумина, желатина, солодового экстракта и таннина. Наличие азотсодержащих веществ обусловливает вспенивание плодово-ягодного варенья и экстрактов чайного листа.

Особую роль пена играет при сбивании масла из сливок или молока. В жидкой дисперсионной среде на пузырьках пены концентрируются капельки и кристаллики жира молока. В результате коагуляции капель и кристалликов образуется масляная дисперсная фаза, окруженная водной средой. Прямая эмульсия М/В переходит в обратную В/М; этому способствует пена.

Конденсационный способ получения пен основан на пресыщении раствора газом. К этому способу относится получение пен в результате химических реакций и микробиологических процессов, которые сопровождаются выделением газа. Так, в процессе брожения теста, которое идет по схеме молочнокислого брожения, из глюкозы помимо молочной и янтарной кислот образуются газы (СО₂ + Н₂), вызывающие пенообразование.

При снижении давления и повышении температуры растворимость газа в жидкости снижается. Жидкость вспенивается, из нее может выделяться газ. Подобный процесс происходит при открывании бутылок с игристыми винами, пивом и другими напитками. В отличие от шампанского, лимонада и боржоми пиво содержит пенообразователи — хмелевые смолы, белки, декстрины и др.

Отметим важнейшие традиционные области применения пен: флотация (см. параграф 3.4), пожаротушение, теплои звукоизоляция, стирка, пенная сепарация, пылеулавливание и пылеподавление, очистка поверхностей, бурение.

Жидкие пены в определенных условиях переходят в твердые (см. параграф 18.2). В табл. 16.1 представлены различные виды пен применительно к пищевой промышленности и продуктам питания.

Таблица 16.1 Возможные источники образования, тип и форма некоторых пен в пищевой промышленности и продуктах питания

Пенообразование играет важную роль в процессе усвоения пищи. Слюна образует высокодисперсную и прочную пену. В результате этого процесс смачивания пищи проходит быстро — всего за 16—18 с; комок пищи получает способность свободно проходить в глотку и пищевод, а воздух, поступающий со слюной в желудок, способствует пищеварению. В различных технологических процессах, в частности в химической, микробиологической, пищевой (см. табл. I6.1) и других отраслях промышленности, возникает потребность в разрушении пен, т. е. предотвращение вспенивания. Нередко пенообразование не только нежелательно, но и опасно для человеческого организма. Речь идет о кессонной болезни, которая является профессиональной для водолазов и летчиков. При переходе из зоны повышенного давления в зону нормального давления происходит выделение пузырьков азота, который поступил в избыточном количестве в кровь при повышенном давлении; кессонная болезнь проявляется в вспенивании крови.