Теоретические предпосылки пенообразования применительно к молочной сыворотке


Теоретические предпосылки формирования пенообразных дисперсных систем (ПДС) могут быть рассмотрены на основе современных представлений коллоидной химии.
Следует отметить особый вклад многих выдающихся ученых нашей страны в постановку и решение проблематики пенообразования, как явления — П.А. Ребиндера, И.Н. Влодавца, А.Д. Зимона, Е.Д. Щукина, Н.Б. Урьева, А.А. Трапезникова, А.В. Думанского, Б.В. Дерягина, А. Шелудко, В.Н. Измайловой, А.А. Абрамзона, П.М. Круглякова и других. Отдельные аспекты теории и практики пенообразования молочного сырья и получаемых из него продуктов рассмотрены в трудах Г.А. Кука, П.А. Ребиндера, И.Н. Влодавца, H.H. Липатова, А.П. Белоусова, В.Д. Харитонова, Ю.Я. Свириденко, Н.Н. Липатова (мл.), Г.В. Твердохлеб, К.К. Полянского, Н.И. Дунченко, В.Д. Суркова, З.С. Зобковой, С.М. Кунижева, И.А. Евдокимова, П.Г. Нестеренко, С.С. Гуляева-Зайцева, J. R. Brunner, Н. Mulder, P. Walstra, других известных ученых.
Пенообразные дисперсные системы (ПДС) представляют собой дисперсии, состоящие из пузырьков газа, разделенных прослойками жидкости, которые образуются при смешивании жидкости с газом во время ее переработки, транспортировки или при внедрении в нее газа. Дисперсия газа в жидкости, в которой концентрация газа мала, а толщина жидких прослоек сопоставима с размером газовых пузырьков, называется газовой эмульсией, или шаровой пеной.
Жидкости способны образовывать пены, состоящие как из пузырьков шарообразной формы (дисперсия воздушных пузырьков), так и из пузырьков, имеющих форму многоугольника и разделенных прослойками жидкости (ячеисто-пленочная пена). После прекращения насыщения жидкости газом во время нахождения системы в покое на поверхности жидкости в результате отстаивания воздушных пузырьков и их соединения друг с другом (коалесценции) постепенно формируется слой ячеисто-пленочной пены. Если скорость этого процесса очень велика, то уже при перемешивании возникающая воздушная дисперсия коалесцирует и образующаяся пена приобретает пленочно-ячеистую структуру.
При малой вязкости дисперсионной среды, как это имеет место у молочной сыворотки, ПДС являются короткоживущими. Вследствие большой разности плотностей газа и жидкости они быстро расслаиваются на чистую дисперсионную среду и более концентрированную пену, которая в зависимости от условий (типа и концентрации поверхностно-активного вещества (ПАВ), температуры и т.д.) либо быстро разрушается, либо превращается в полиэдрическую пену. Как исключение, долгоживущие шаровые пены получают из высоковязких жидкостей. Применительно к молочной сыворотке, это, безусловно, концентраты.
Образование устойчивой ПДС в чистой жидкости невозможно. Устойчивые полиэдрические ПДС получают только в присутствии ПАВ. Под действием ПАВ-пенообразователей снижается поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-газ, облегчается диспергирование газа и уменьшается размер пузырьков, изменяется режим и скорость их всплывания.
Описанные авторами поверхностные явления имеют место также при создании продуктов с пенообразной структурой, качество которых зависит от интенсивности механического (гидродинамического) воздействия. В формировании пены с заданным составом И свойствами особую роль играют поверхностные явления на границе раздела фаз. С другой стороны, актуальным является вопрос о влиянии различных технологических факторов на качество формируемых ПДС.
Влияние различных технологических факторов и пути их реализации при получении пенообразных масс с заданным составом и свойствами, составляют важную задачу современного этапа развития пищевой промышленности на основе достижений коллоидной химии. Все положения классической теории пенообразования и ее практическое приложение могут быть распространены на молочную сыворотку, как один из видов молочного лактозосодержащего сырья и полидисперсную биотехнологическую систему.