3.4. Пенообразователи

В эту группу пищевых добавок (см. табл. 1.1, функциональный класс 14) входят вещества, обеспечивающие равномерную диффузию газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты, в результате чего образуются пены и газовые эмульсии.

Пены — концентрированные дисперсные системы, состоящие из газовой дисперсной фазы и жидкой или твердой дисперсионной среды

Газовые эмульсии представляют собой разбавленные системы с небольшим содержанием пузырьков в жидкости (содержание дисперсной фазы менее 0,1 %) Для пен с жидкой дисперсионной средой принципиальное практическое значение имеют устойчивость, стабилизация и разрушение. В жидких пенах пузырьки газа плотно сопри-

касаются друг с другом через тонкие прослойки дисперсионной среды (пенные пленки), что ограничивает их свободное перемещение. Со временем толщина пленок уменьшается из-за отекания жидкости под действием силы тяжести и капиллярного давления в местах контакта нескольких газовых пузырьков.

Следствием утончения пленок становятся прорыв слоя жидкости между газовыми пузырьками и их коалесценция (слияние).

Увеличение размеров газовых пузырьков приводит к изменению раздела фаз, способствующему разрушению пены. В связи с этим время «жизни» пены, дисперсионная среда которой представляет собой однокомпонентную жидкость (например, чистую воду), сравнительно мало и пена, образованная путем диспергирования газа в жидкости, разрушается практически сразу после ее образования.

Разрушение газовых эмульсий, в которых концентрация дисперсной фазы невелика, связано с процессом обратной седиментации — всплытием газовых пузырьков из объема жидкой дисперсионной среды на ее поверхность.

Для получения пен необходимой устойчивости в систему вводят пенообразователи, которые подразделяют на два типа (рода):

• истинно растворимые (низкомолекулярные) ПАВ;

• коллоидные ПАВ, белки и некоторые другие природные высокомолекулярные соединения.

В общем случае при образовании пены в присутствии ПАВ происходит адсорбция их молекул в тонком слое пленки жидкой дисперсионной среды на границе с газовой дисперсной фазой, что вызывает изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В результате истечение жидкости из пенной пленки и ее утончение замедляются, а время «жизни» пены увеличивается.

Утончению пленок препятствует также избыточное давление, возникающее в тонком слое. Адсорбционный слой ПАВ изменяет структуру поверхности межфазной границы, повышая ее механическую прочность.

В присутствии пенообразователей первого рода устойчивость пен повышается пропорционально концентрации введенного ПАВ, однако такие пены быстро разрушаются по мере истечения жидкости из пенных пленок. При использовании пенообразователей второго рода с увеличением их концентрации повышается прочность структуры пены, каркас которой способен сдержать истечение межпленочной жидкости. При этом образуются устойчивые пены, время «жизни» которых составляет десятки минут и даже часы.

Пенообразование в пищевых системах может осуществляться диспергационным или конденсационным способом. Диспергирование происходит за счет перемешивания, встряхивания, взбивания, барботажа струи газа через жидкость и интенсифицируется в присутствии пенообразователей, растворенных в жидкой дисперсионной среде, а также при нагревании или снижении давления.

Конденсационный способ основан на пересыщении дисперсной-

ной среды газом, что происходит, в частности, в результате химических реакций или микробиологических процессов, которые сопровождаются выделением газа.

Примеры некоторых пищевых пен и природа их образования приведены в табл. 3.35.

Таблица 3.35