Ту или иную группу стабилизаторов выбирают в зависимости от требований к стойкости пены и технологических условий производства. Например, на кондитерских фабриках для изготовления пастилы, халвы, конфет нужны высокостойкие пены, а добавки должны быть съедобными и не должны ухудшать вкус изделий. Этим требованиям удовлетворяют стабилизаторы второй группы. При производстве теплоизоляционных материалов стремятся получить твердые пены, в этом случае эффективны стабилизаторы третьей группы.
ТРЕХФАЗНЫЕ ПЕНЫ
Тонкоизмельченные твердые вещества - талые, асбест, кварц, сажа при равномерном распределении на поверхности пузырьков упрочняют пленки и продлевают жизнь пены. Такие пены называют минерализованными. Образование такой пены происходит за счет прилипания твердых минеральных частиц к пузырькам пены, обусловленного взаимодействием между поверхностью твердой частицы и полярными группами ПАВ.
Большое влияние на бронирование оказывает размер твердых частиц, а также соотношение размеров зерна и газового пузырька - тонкие порошки твердых веществ дают прочные пленки пены, совместное присутствие крупных и мелких твердых частиц уменьшает прочность пены. Предпочтительным для минерализации пены является большое различие в размерах воздушного пузырька и твердой частицы и неупругое соударение их при встрече, так как прилипание тем эффективнее, чем значительнее потеря кинетической энергии. Механизм стабилизации трехфазных пен (газ - жидкость - твердые частицы) объясняют, в первую очередь, сужением каналов Плато. В результате уменьшения диаметра канала скорость истечения раствора уменьшается и пробки из зерен, не прилипших к пузырькам, дополнительно закупоривают эти каналы.
Теоретические основы стабилизации пен и пути ее достижения составляют сложный раздел коллоидной химии. Пока еще нет достаточных данных для создания единой теории устойчивости пен, и мы ограничились лишь качественным изложением существующих взглядов.
5.3.6.
МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ПЕН
Разрушить пену - казалось бы, что может быть проще? Легкое дуновение ветерка - и трепещущие хлопья пены у линии морского прибоя исчезли. Но когда многометровый пенный вал ползет из вакуум-фильтров на целлюлозных фабриках или из резервуаров на станциях биологической очистки сточных вод, никаким "дуновением ветерка" с такой пеной не совладать.
Пену нужно обязательно уничтожать при производстве антибиотиков и других лекарственных препаратов, бумаги, сахара, дрожжей, пива, томатного сока, при очистке сточных вод, при обработке пряжи и тканей и во многих других случаях.
Способы пгногашеиия столь же многообразны, как и способы получения пены.
Возможны два пути борьбы c пеной:
предупреждение пенообразования;
разрушение образовавшейся пены.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ЦЕНООБРАЗОВАНИЯ
Для предупреждения пенообразования используют, прежде всего, химические способы, т.е. применяют вещества, препятствующие образованию пены. К сожалению, эти вещества часто загрязняют конечную продукцию или затрудняют технологический процесс.
Для предупреждения вспенивания смазочных масел, олифы, массы для производства бумаги используют спирты - изоамиловый, октиловый, цетиловый, глицерин, а также некоторые кремнийорганические соединения.
Широко используется эффект ограниченного пенообразования при совместном применении двух ПАВ. Если в обильную душистую пену, полученную с помощью шампуня для ванн, добавить немного мыльной пены, произойдет пеногашение: объем пены уменьшится в несколько раз, хотя моющая способность раствора останется высокой. А если в ванну с водой одновременно налить шампунь и положить кусочек мыла, то пены образуется совсем мало.
Другое направление - удаление из технологических растворов, содержащих ПАВ, стабилизаторов пен. При этом устойчивость пены резко снижается и она самопроизвольно разрушается. Например, при получении дрожжей из жидкостей на основе патоки из сырья удаляют коллоиды, являющиеся эффективными стабилизаторами пены. Для этого раствор обрабатывают бентонитовыми глинами. Если ввести в патоку всего 2% бентонита, устойчивость пены снизится в 6 раз, а объем пены - в 40 раз.
Таким же способом борются с обильным пенообразованием при производстве растворимого кофе. Стабилизатором пены в этом случае являются ионы металлов, их удаляют из раствора кофе с помощью синтетических ионообменных смол или природных цеолитов.
Еще одно направление - изменение режима технологического процесса, параметров технических аппаратов. Например, известно, что при равных объемах аппарата, чем больше диаметр сосуда, тем меньше высота столба пены и тем менее она устойчива.