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 V_п превышает объем жидкости V_ж, необходимой для её формирования.

V_п V_г + V_ж V_г

Β = —— = ————— = 1 + —— , где

V_ж V_ж V_ж

V_п – объем пены;

V_г – объем газовой дисперсионной среды;

V_ж – 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

1. Что такое пены?

2. Как классифицируют пены по кратности?

3. Как можно разрушить пену?

4. 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 = Р_т, где Р_т – 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 Р_т ≈ о.

Течение твердообразных /твердых/ тел имеет место при определенном значении предела текучести, когда Р_т > 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 η_max – наибольшая вязкость практически неразрушенной структуры, η_min – 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

1. Какие системы являются свободнодисперсными, а какие – связнодисперсными?

2. По какому признаку все структурированные системы можно разделить на жидкообразные и твердообразные?

3. 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) Р_т ≥ О?

б) Р_т ≈ О?

в) Р_т > О?

3. Течение твердообразных тел происходит при:

а) Р_т < О?

б) Р_т ≈ О?

в) Р_т > О?

4. Пищевые массы классифицируются по:

а) структурно механическим свойствам?

б) структурным свойствам?

в) механическим свойствам?