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第三章 食品化学
曲形界面
在一个曲形的相边界上，凹面的压力总是大于凸面 的压力，两者之差成为Laplace压力。 Laplace压 力PL可表达为： PL= Laplace产生的后果：
①毛细上升现象； ②影响粉粒在水中的分散； ③增强气泡中气体在气泡周围液体中的溶解性。
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第三章 食品化学
HLB值：指一个两亲物质的亲水-疏水平衡值。 表面活性剂的HLB值为1~40。
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第三章 食品化学
在临界胶束浓度（CMC）以上，许多小分子两亲 性物质倾向于形成胶束。
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第三章 食品化学
接触角
接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液 界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ， 是润湿程度的量度。
为一个二维的界面张力，符号：；单位:牛顿/米 （N/m）;数值上表面张力和界面自由能相等。 具有降低界面张力的物质会自动吸附到相界面上， 这样能降低体系总的自由能，这一类物质通称为 表面活性剂。
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第三章 食品化学
类肥皂物质是小相对分子质量的两亲分子，它们 的疏水部分是一条典型的脂肪族链，亲水部分则 多种多样。
⑥ 因为体系是物理意义上的非均相，至少在微观水 平上是非均匀状态，所以体系在物理上可能是不 稳定的。在储存过程中会发生许多形式的变化。
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第三章 食品化学
分散体系是一个粒子分散在连续的流体相中的体 系。体系中连续相可能不止一种。
食品乳状液的类型包括水包油型（O/W）和油包 水型（W/O）。
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3.3.4 液态分散体系
不稳定现象
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奥氏熟化：一个分散体系中大粒子的长大是以消耗 小粒子为代价，最终导致小的粒子的消失。
沉降：如果分散相和连续相之间存在密度差，粒子 就会受到一个浮力的作用。
对食品体系比较重要的影响因素：
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第三章 食品化学
双电层
双电层为粒子表面到溶液中某一个平面所包围的区 域，在这个平面上电荷被完全中和。
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第三章 食品化学
DLVO理论
排斥静电作用自由能VE 同样尺寸的球状粒子：
VE≈(4.3×10－9)rφ0ln(1＋e－kh) k＝3.2I0.5
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第三章 食品化学
大气泡破裂形成小气泡和小气泡合并形成大气泡的 过程中伴随着脂肪球部分聚结，从而导致脂肪球部 分聚结速度快速增加。
继续搅打起泡率保持快速增加，泡沫结构稳定性明 显变好，泡沫结构的硬度、稠度、内聚性和黏性也 快速增加。
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第三章 食品化学
I≡1／2∑mizi2 该式适用条件：h＜10nm,| φ0 |＜40mV,kr＞＞1， 而且在室温下的水相中。
范德华力吸引的相互作用自由能VA和排斥静电作用 自由能VE可以加和，这样引出了表述胶体稳定的 第一个有用的理论DLVO理论。
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第三章 食品化学
空间排斥效应
一些吸附分子（如聚合物、吐温系列表面活性剂等 ）具有柔顺的分子链（毛状物），这些分子链伸进 连续相中，有可能造成粒子之间的空间排斥作用。
搅打充气乳浊液：要求制备的乳浊液在静置条件下 相对稳定，而在搅打充气条件下易发生去稳定作用， 促使脂肪球发生部分聚结，形成一个由蛋白质稳定 的乳浊液和由脂肪球稳定的气泡共存的泡沫结构。 能在冻结的状态下长时间保持稳定。
泡沫内在的不稳定更甚于乳浊液，让气泡长时间保 持稳定不易。
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第三章 食品化学
食品泡沫是非常复杂的胶体体系。
泡沫结构中气-液界面能达到1m2/ml液体。
泡沫大小分布广泛。
表面活性剂的作用：降低表面张力，阻止气泡聚集。 能和截留的气泡之间形成一个弹性的保护壁垒。如 蛋白质。
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第三章食品化学
泡沫的形成方法
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第三章 食品化学
泡沫体系的稳定机制
1. 气体扩散 2. 毛细流动 3. 重力排液 4. Ostwald熟化
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第三章 食品化学
食品分散体系粒子尺寸：10nm~1mm。
粒子尺寸大小导致的影响：
① 体系的外观
② 表面积
③ 物理稳定性
④ 外力的作用
⑤ 分离的难易度
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第三章 食品化学
3.3.2 界面活性
相界面存在过量自由能，单位焦耳/米²（J/m²） 液态相界面可以发生变形，界面自由能就可以视
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3.3.6 乳状液
乳状液是一种液体分散在另一种液体中的体系，包 括O/W和W/O型。
油、水、乳化剂（表面活性剂）、能量 乳化过程是在液滴破裂时，乳化剂采用对流的方式
及时迁移到新形成的液/液界面上，液滴间碰撞频 繁，若是液滴尚未完全有效的被表面活性剂所覆盖 ，它们在碰撞中就有可能再次聚结在一起。 Gibbs-Marangoni效应
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第三章 食品化学
③ 脂肪球急剧聚结阶段：此时脂肪部分聚结体已相 当大，易刺破气泡的界面膜，导致搅打起泡率降 低。此时开始形成较大相互联结的聚结体，这会 显著增大脂肪球的粒径和提高搅打稀奶油的硬度、 稠度、内聚性和黏性。
继续搅打起泡率急速下降，气泡增大，聚结 体形成大的脂肪聚结体.
产生机制： ①毛状物构象限制； ②毛状物层发生重叠。
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排除作用
两个分子在相互接近的过程中，它们之间的距离（ 一个分子的中心到另一个分子的表面的距离）不可 能小于分子的有效半径（无规线团），所以分布在 这两个分子之间的非吸附性大分子受到排除该区域 的作用。
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第三章 食品化学
搅打稀奶油形成泡沫的三个阶段：
① 迅速充气阶段：液相中未吸附的酪蛋白起泡性能 好，导致大量气体以大气泡的形式充入乳浊液， 少量大气泡破裂形成小气泡，从而形成很少量的 脂肪球部分聚结体，聚结过程不可逆。
② 脂肪球快速聚结阶段：液相中蛋白质浓度迅速上 升，搅打过程中乳化剂快速竞争解吸界面吸附的 酪蛋白，降低了界面吸附层的静电和空间稳定作 用，致界面稳定性下降，大气泡开始快速破裂形 成小气泡。是可逆的动态过程。至气泡界面被脂 肪球及聚结物紧密包裹形成稳定的气泡。
①粒子是不均匀的球体；
②分散体系中的对流会扰乱小粒子的沉降；
③粒子聚集，沉降速度加快；
④粒子体积分数；
⑤液体显示一个小的屈服应力：低于这个应力值时液 体不会发生流动。
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聚集动力学:粒子在液体中表现布朗运动性质，它 们不断发生相互碰撞，这种碰撞有可能引发粒子间 的聚集。
3.3 食品分散体系
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3.3.1 分散体系的特征 3.3.2 界面活性 3.3.3 胶体相互作用 3.3.4 液态分散体系 3.3.5 凝胶 3.3.6 乳状液 3.3.7 泡沫体系
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分散体系是一种或几种物质分散在另一种物质中 形成的体系。
分散相是分散体系中不连续的部分，即被分散的 物质。
Rayleigh-Taylor失稳是由不同密度流体的接触面 积增加所引起（在食品乳浊液中的气泡被拉长）
Kelvin-Helmholtz失稳是由于两个叠加的流体不同 的湍流速度而引起的剪切压力引起的。
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第三章 食品化学
泡沫的稳定性
（一）泡沫的去稳定化机理
乳浊液是一种热力学不稳定体系，而用于搅打充气 的乳浊液又不同于一般乳浊液。
连续相是分散体系中连续的部分，称分散介质。
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3.3.1 分散体系的特征
绝大部分食品属于分散体系 简单结构：啤酒泡沫是一种气泡分散在溶液中的
体系；牛奶是一种分散有脂肪球和蛋白质聚集体 的溶液。 复杂结构：夹心凝胶、胶状泡沫、粉状食品、人 造黄油、面团及面包等。 分散状态的影响 ① 不同组分存在不同相内或结构单元内，不存在热 力学平衡。（分散体系非常重要的特征）
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聚结现象的出现是由于紧靠在一起的液滴之间那层 薄薄的液膜（薄片液膜）发生破裂而引起的。液膜 如果出现小洞，液滴会立即流动到一起。
部分聚结
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思考题
冰激凌是泡沫结构性食品，如果要提高 其结构的稳定性，该进行哪些方面研究 呢？
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② 香料组分分散在不同相内或结构单元，香料组分 的不均匀分布导致不均匀释放，达到增香效果。
③ 结构单元间存在相互吸引作用力，使体系具有稠 度。
④ 体系具有大稠度影响溶剂的流动性，使传质只能 采取扩散而非对流，影响反应速率。
⑤ 分散状态可能会极大地改变体系的外观。
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第三章 食品化学
3.3.7 泡沫体系
一、食品中泡沫的形成 乳浊液和泡沫的区别：泡沫中分散相（气体）所占