第9章_泡沫

第二节 泡沫稳定性及其影响因素
②液膜的双吸附结构的作用
气
③表面活性剂亲油基 ① 吸附层中的表面活性 液膜 液膜中表面活性剂形 团之间的相互吸引，使液 剂对膜液有束缚作用，限制 成的双吸附层结构，对形 膜中分子排列紧密，增大 了膜液的蒸发； 气 成稳定的泡沫具有决定性 液膜强度； ②表面活性剂的亲水基 液膜中表活剂吸附层结构 ④含离子型表面活性 作用。 团吸引水分子，使膜液黏度 剂的双吸附层中，活性离 增大，膜液不易流失，能够 子带有相同电荷，其静电 保持一定的膜厚度； 排斥作用阻止液膜减薄。
VO 的商表示 g与液体体积 R%=100×(V ρl－ ρ )/ ρ ：
O × =100 vg/ g vl / Vl R=V 反映泡沫层中气体所占
体积与液体所占体积之比。 泡沫体积、泡沫比体积、起泡 体积、润湿度等。
l
F
F
（4）其它参数
1.2是自动阀；3是定容测压室；4是压力传感器； 5是缸筒；6是柱塞；7是齿轮；8是齿条； 9是同步电机；10是管道岔口。
第一节 概述
单管吹气法发泡装置
第一节 概述
1.送水管 2.溢水管 3.虹吸管 4.定压室 5.8.压力室 6.泡沫室 7.多孔板
定压吹气法发泡装臵
第一节 概述
◆缺点 a)泡沫形成时难以观察气泡状 用压力传感器实时监测泡 态； 使用的搅拌装置有搅拌器和均 搅拌时的流动阻力。 靠强剪切力使气泡在液体中 b) 质机等。 适于生产泡沫特性优良的 ◆控制方法 掼奶油等。 均匀分散，剪切力过大会导致气泡 优点 简便易行。 ●适用范围 “聚合”，泡沫不匀； 装液体原料于容器中，将 c)长时间激烈搅拌使蛋白质的 容器固定在振荡器上，控制条 表面吸附膜遭到破坏，导致泡沫体 件振荡，在液体中产生泡沫。 （3）振荡法 积增大到一定程度后又减小。 常用于起泡和消泡试验。
第九章
•
泡沫
Chapter Fourteen The Foam System
教学内容 第一节 概述 第二节 泡沫稳定性及其影响因素 第三节 常用起泡剂与稳泡剂
第一节 概述
一、泡沫（体系）的概念及作用
泡沫也称泡沫体系。泡沫 1.泡沫的概念 定义：泡沫体系中的分散相。 （1）气体分散相不溶于液 是气体分散在液体或固体中形
第一节 概述
泡沫体系除在选矿、污 4 泡沫的应用 优点： 馒头、面包、蛋糕、 水处理、石油勘探、钻井、 增加食品的松软感，便 油条等柔软性固态食品都 灭火、建筑体保温、隔音等 （1）柔软固态食品加工 于涂抹黄油等佐料，也便 是通过生物发酵、加膨松 应用外，在食品加工业也有 饼干、虾片等食品都是通 于消化、吸收。 剂等手段产生气泡，形成 过焙烤、膨化等工艺在固相分 （2）硬脆固态食品 重要应用。 泡沫体系的。 散介质中形成气泡的。 汽水和啤酒中经常充入CO2后封 优点： （3）碳酸饮料 瓶口，当开瓶后产生大量气泡或泡 食用方便、保质期长、咀 嚼时有酥脆感。 沫，增加爽口感于Gibbs吸附和Marangoni效应的 条件（控制好温度、起泡剂种类和浓度； 避免不必要的搅动和振动）
增强泡沫“愈合”因膜液流失、薄化 ④增大相邻界面 （一个泡沫液膜中两个气-液 而造成的薄膜区域。 界面、不同泡沫的外层气 -液界面）的静电 在发泡工艺中采取措施（如搅打）控制泡 斥力作用和空间阻碍作用 径分布，尽量获得等径泡沫。 向起泡液中添加离子型和非离子型表面活性剂、 ⑤避免气体由小气泡向大气泡扩散 高分子化合物和其它助剂，产生的表面吸附，抵抗膜 液流失，防止膜液薄化.
第二节 泡沫稳定性及其影响因素
一、气-液泡沫体系的稳定性
1.气-液泡沫体系稳定性的表征
半衰期是泡沫体系的体积 是泡沫稳定性的衡量指标， t 泡沫稳定性常用半衰期表示。 1/2 ①半衰期含义 从刚发完泡计起，到体积消减 t1/2 数值越大，泡沫越稳定，反之越 记作t1/2 ②半衰期符号 到原来一半所用的时间。 不稳定。
第一节 概述
2.气-液泡沫体系的形成
（1）吹气法
该法是将气体（通常是空气 氮气、二氧化碳等）通过毛细管
、多孔板或颗粒填充层鼓入液体 缺点： 中，得到泡沫分散体系。 c)泡沫处于不断产生 准确控制气体流速和流量。 ①工艺原理 a) 优点 ：连续充气时，泡沫体 与破灭的动态变化之中； 可获得好的重现性，且可由 能直接观察到泡沫生成 积达到最大后又会减小； ②关键技术 低浓度的表面活性剂或蛋白质溶 泡沫体积与蛋白质溶 d) 过程和泡沫状态。 b)在泡沫室上下会产生 液得到理想的泡沫分散体系。 , 而与蛋白质性 ③方法优/缺点 液浓度无关 蛋白质浓差，使泡沫体系不 质关系很大。 均匀；
第一节 概述
（4）隔离性
泡沫体因气泡内空气的优良绝 热性而具有很强的隔热能力。 ①隔热性 声波在泡沫体系中传播性 该性能在需要保温的工艺中有 泡沫分散体系还有良好的隔 很差。故固 -气泡沫体经常被 优势，但传热介质中存在泡沫，会 ②隔声性 影响其传热效率。 绝空气的能力，这一性质被广泛 用作隔音材料，如墙体贴泡沫 用于消防器具中，泡沫灭火器中 板可增强隔音效果。 ③覆盖性 就是利用气-液泡沫体能隔绝空气 来实现灭火的。
⑴积极作用
如：浮选、灭火、除尘洗涤、 需要消除它。 制造泡沫陶瓷和塑料等，利用液体
如工业发酵、搅拌、煮沸、浓缩 加热后产生气泡的温度（泡点）衡 ⑵消极作用 涂料、造纸、印染等工艺过程，锅炉 量其蒸汽压与温度间的关系。 用水，棱镜(或玻璃)制造等，均要消 均是利用其有利的一面。 除其不利影响。
第一节 概述
第二节 泡沫稳定性及其影响因素 二、气-液泡沫稳定性的影响因素
泡沫的稳定性是指 起泡能力是指液体在一 泡沫生成后的保持时间 定的外界条件下生成泡沫的 2.泡沫稳定性 长短，它是泡沫的关键 难易程度，它直接与液体的 泡沫体系的稳定性取决 表面张力相关，表面张力越 性能，只有液膜有足够 于泡沫液膜的性质，液膜性 3.泡沫稳定性的相关因素 低起泡性越好。 环境温度、射 质又取决于泡沫体系组成。 的强度，才能抵抗外界 线、场力作用、机 影响，保持泡沫稳定。 （1）泡沫体系的组成与性质 械力作用、化学品 作用 （2）外部影响因素
◆理解要点 和固体中； 成的分散体系。 2.泡沫的理解要点 （1）气泡具有气 -液、气-固或 （2）气体分散相被液体或 分散相：气体 气-液-固界面； 固体的薄膜包围成独立单元。 分散介质：液体/固体
3.气泡
（2）气泡是泡沫（体系）的组成 单元。
第一节 概述
4.气泡和泡沫的作用
充分利用它达到某种目的。
第二节 泡沫稳定性及其影响因素
r1
r2
r0
不同曲率半径泡沫接触模型
第二节 泡沫稳定性及其影响因素
(2) 泡间液体的毛细管流动
几个气泡接触，且以多面体结构存在 在平台边界内的液体压力低于平行 时，形成泡间毛细管，毛细管细处（液体 区域，所产生的压差将驱动液体流向平 (3) 重力导致的泡沫膜液流失 边界平行区 ）的液体压力小于粗处（液体边 台边界，使液膜薄化（液体边界平行区 界平台区） 。 当泡沫体积膨胀或上升至液面之上时，因重力 的平行边界更靠近），终致泡沫破裂。 作用，产生膜液流失，一旦膜液薄化到5nm～15nm的 临界厚度时，极易破裂。
膨胀度的自动测定装臵
第一节 概述
Vs是振动后泡沫的静容积；Vd是送气中泡沫层气体的容积； v1是泡沫层液体的容积；mg是泡沫中气体的质量；ml是泡沫中液体的 质量；Vg是起泡所用气体的容积；Vl是起泡所用液体的容积。
表述泡沫体系的一些参数符号及代表意义
第一节 概述
在能源钻探方面，泡沫的流变性对满足携带钻 4.气液泡沫体系的性质 屑、平衡地层压力、润滑和冷却钻头等需要十分重 泡沫密度低于或远低于构成该分 （1）低密度 要。 因泡沫体系的组成不同流动 散体系的分散介质的密度。 泡沫的流变性在液体食品或食品的液态加工过 （2）流动性 性差异很大. 该性质在某些工程上有重要应用 程中，是设备选型、搅拌、泵送和喷雾干燥等单元 ①流动性与体系组成和所处的环境条件有关 价值。如石油开采、煤炭钻探。 操作的依据。
1.起泡能力
第二节 泡沫稳定性及其影响因素 1.液膜的性质 ◆共性
它们均是界面膜，有自身的独特性质，其 性质决定所在分散体系的稳定性。 泡沫稳定的关键 ①泡沫液膜与乳状液液膜的异同
异性 ◆ 异性 ◆ ◆异性 b) 乳状液液膜两侧接触的都是液相，泡 a) 乳状液的内相是液态，呈球形。泡沫的内相是 c)泡沫液膜比乳状液液膜薄，在 气态，呈多面体形； 沫液膜内侧接触气相，外侧有气相也有液相 体系中所占的体积分数也更小。 ；
特点： 泡沫分为气-液和 气泡以细小的球形均匀分 按分散相尺寸大小及分布、聚 二、泡沫的分类 特点 气： -固两大类。 散在较黏稠的液体中，气泡液 集状态与分散相浓度等差异可分为 气泡浮在液体表面上，以 膜较厚。 1.按分散介质形态分 两类。 聚集体形式存在；气泡呈多面 实例： 体形状；液膜较薄。 液体发酵食品生产时发酵 2.按气-液泡沫中分散相状况分 实例： 液中的气泡。 碳酸饮料、啤酒中泡沫； （1）“稀泡沫” 洗涤泡沫。
第一节 概述
发泡液成分(表面活性
①影响起泡性的因素 剂或蛋白质)及其浓度。浓 ②起泡性指标
度增高，起泡性增强。 是表示单位剂量表 面活性剂可以形成泡沫 试验改变一系列活性 层液体的质量。 剂浓度，测定其对应的起 泡体积和泡沫密度。
③起泡性的测试
第一节 概述
膨胀度用泡沫中的气体体积
（3）膨胀度
①数学表达式 ②反映的实质
第二节 泡沫稳定性及其影响因素
液膜
流动相
气相
在气相平台边缘高压，液相平台边缘低压 多面体结构泡沫间存在毛细管流动现象的模型
第二节 泡沫稳定性及其影响因素
3.增加气-液泡沫体系稳定性的方法
①提高体相黏度
增大液体流动阻力，还能产生“衬垫”效
◆适当增加高分子溶质浓度。