胶体化学第7章-乳状液泡沫.pptVIP

第七章：乳状液（Emulsion） 第八章：泡 沫 Gibbs效应表明，随着液膜伸展，在新生界面下面的本体相中由于表面活性剂浓度的消耗引起表面张力的升高。很明显，在这样的泡沫体系中，很窄的液膜层中的本体相在数量上可能要小于正在生成的界面，所以这个效应变得很强。至于Marangoni效应，如果在本体相中表面活性剂的浓度太低，不会产生足够大的表面张力梯度，也就不能得到所需要的“恢复”效应。相反，如果浓度太大，比CMC得多，就不会形成有用的表面活性剂梯度。 Gibbs效应可以根据表面弹性系数E定量地描绘，Gibbs将E定义为表面应力对单位面积上张力的比例。由于弹性是液膜对变形的抵抗作用，E值越大，液膜的抗冲击(可以说它的弹性)不破裂的能力就越大。正如前面提到的，当纯溶液的液膜被拉伸时，表面张力不会明显变化，同时由式(12.6)定义的弹性将为零。 这就是为什么纯溶液不能产生泡沫的理论基础。表面弹性和表面转移之间的关系是重要的，因为如果液膜具有E0的很大的值，拉伸薄膜将使局部表面张力增大，导致附近液体流向拉伸区域，再次使液膜恢复起始厚度。研究泡沫稳定机理时必须考虑与表面活性剂有关的两个过程。其中之一是表面活性剂分子从表面张力低的区域流向表面活性高的区域的表面扩散速率；第二，表面活性剂从气泡亚相吸附进入表面的速率。在每种情况下，如果表面活性剂分子到达新表面的速率太快就会破坏表面张力梯度，对Gibbs-Marangoni“愈合”过程的恢复作用有害。相反，一个非常低的本体浓度就会使其作用无效。 7.5.2 高分子和泡沫稳定性 假若将高分子加入配方，可以制备出非常稳定的泡沫。当高分子(特别是蛋白质)吸附在液一气界面时，它们采取的构象将与本体溶液中的平衡情况明显不同；在加入蛋白质时，它们将部分变性。相对密集的、有些结构化的吸附高分子液层将给予液膜壁很大程度的刚性或机械强度，强化最终泡沫的稳定性。高分子的存在也有助于泡沫形成后的初始阶段稳定性，这是因为高分子的存在使液体黏度增加，减慢了液膜层的排水过程。高分子对Gibbs—Marangoni效应通常不起作用，因为它们的扩散速率比那些低分子量的表面活性剂低得多。 在某些不希望泡沫稳定的体系中，存在的高分子会造成一些困难的问题。尤其是在废品处理设施中，蛋白质的存在会引起极端难题。如果存在多价离子，如Ca2+和A13+，则会使难题加剧。蛋白质将会同这些离子产生很强的结合，并且形成一个基本上交联的刚性很大的表面液膜，以至于它可能达到固体泡沫的强度。显然，这种情况对整个处理过程都是不利的。在其他情况下，如面包和其他烤制食品，刚性泡沫壁的形成可能是非常有用的。 7.6 泡沫的形成和表面活性剂的结构 一种表面活性剂的成泡能力与其化学结构之间的关系可能是非常复杂的。使这个关系变得更复杂的是，一定结构的物质产生泡沫的能力与稳定泡沫的能力之间没有直接关系。通常发现在一个特定的环境下，表面活性剂产生泡沫的数量将随着本体浓度的增加而增加，直到本体浓度的一个最大值，接近临界胶束浓度(CMC，也见第15章)，因此临界胶柬浓度似乎可以作为预测一种物质初始起泡能力的指导，但是这并不能决定最终泡沫的稳定性。任何一种结构改性使表面活性剂CMC降低的方法，例如增加烷基硫酸盐的链长，都可期望增加它作为起泡剂的效率。相反，疏水性的支化或亲水基团移动到链的中部，都会增加临界胶束浓度，并降低起泡效率。几种阴离子和非离子表面活性剂典型的气泡特性列于表12.2中，其中起泡效率和稳定性是根据Ross—Miles程序测定。 典型阴离子和非离子表面活性剂在蒸馏水中的起泡特性① ⑵物理化学性质 感官特性——黄至黄褐色的液体或塑性体，稍有特异臭。 溶解性——不溶于水，但在水中能膨润成胶体溶液。溶于氯仿、乙醚、石油醚、 四氯化碳。其中都有含量过多会影响溶解性。 介晶性 ——可形成层状或六角柱晶相。 界面活性——LC和HLC中的磷脂是表面活性物质，属于乳化剂。可降低油水之 间的界面张力。LC形成W/O型，HLC形成O/W型。 ⑶特殊性能 （A）与蛋白质的相互作用 LC与HLC中的磷脂与蛋白质作用，形成脂蛋白。脂蛋白是脂质贮存和传输的一种形式，在细胞膜、细胞壁和界面有重要的作用和功能。 （B）对巧克力料流变性的影响 在巧克力料中加入LC，可以降低粘度和流动极限，下图示, 4．质量指标 LC和HLC的质量指标 注：EWG欧洲经济共同体；FCC-Ⅲ美国食品添加剂规范。