Вопрос. Пищевые пены: понятия, виды, их состав и строение, влияние на консистенцию пищи

Пены - ячеистые дисперсные системы, представляющие собой совокупность пузырьков газа (пара), разделённых тонкими прослойками жидкости. Пены по размеру пузырьков относятся к грубодисперсным системам; размер пузырьков, составляющих дисперсную фазу, лежит в пределах от долей мм до нескольких см. Общий объём заключённого в них газа может в сотни раз превосходить объём дисперсионной среды - жидкости, находящейся в прослойках.

Образование пены, или вспенивание, происходит при диспергировании газа в жидкой среде и во время выделения новой газовой фазы в объёме жидкости. Возникновение устойчивых высокодисперсных пены обусловлено присутствием в жидкости стабилизаторов пены, или пенообразователей. Эти вещества облегчают вспенивание и затрудняют отток жидкости (дренаж) из пенных плёнок, препятствуя коалесценции (слиянию) пузырьков. Действуют они так же, как стабилизаторы эмульсий и лиофобных коллоидных систем: снижают поверхностное натяжение и создают адсорбционно-сольватный слой с положительным расклинивающим давлением. В водных средах особенно эффективны мыла, мылоподобные поверхностно-активные вещества и некоторые растворимые полимеры, образующие на границе жидкости с газом слои с явно выраженными структурно-механическими свойствами. Увеличение вязкости дисперсионной среды повышает устойчивость пены. Чистые жидкости с низкой вязкостью не образуют пены

Пены по своей природе близки к концентрированным эмульсиям, но дисперсной фазой в них является газ, а не жидкость. Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляют высокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов.

В качестве характеристик пены используется комплекс свойств, всесторонне характеризующих пену.

1) Пенообразующая способность раствора - количество пены, выражаемое её объемом (см3) или высотой столба (м), которое образуется из заданного постоянного объема пенообразующего раствора при соблюдении некоторых стандартных условий пенообразования в течение постоянного времени.

2) Кратность пены b, которая представляет собой отношение объема пены Vп к объему раствора Vж, пошедшего на ее образование (рис.2):

, (2.7.24)

где Vг - объем газа в пене.

3) Стабильность (устойчивость) пены - ее способность сохранять общий объем, дисперсность и препятствовать вытеканию жидкости (синерезису). Часто в качестве меры стабильности используют время существования ("жизни") выделенного элемента пены (отдельного пузырька или пленки) или определенного объема пены.

4) Дисперсность пены, которая может быть охарактеризована средним размером пузырьков, распределением их по размерам или поверхностью раздела "раствор - газ" в единице объема пены.

Газовые пузырьки в пенах разделены тончайшими пленками, образующими в своей совокупности пленочный каркас, который и служит основой пен. Такой пленочный каркас образуется, если объем газа составляет 80-90% общего объема. Пузырьки плотно прилегают друг к другу и их разделяет только тонкая пленка раствора пенообразователя. Пузырьки деформируются и приобретают форму пентаэдров. Обычно пузырьки располагаются в объеме пены таким образом, что три пленки между ними соединяются как это показано на рисунке.

В каждом ребре многранника сходятся три пленки, углы между которыми равны 120о. Места стыка пленок (ребра многогранника) характеризуются утолщениями, образующими в поперечном сечении треугольник. Эти утолщения называют каналами Плато-Гиббса, в честь известных ученых - бельгийского ученого Ж. Плато и американского - Дж. Гиббса, внесших большой вклад в изучение пен. Четыре канала Плато-Гиббса сходятся в одной точке, образуя по всей пене одинаковые углы 109о 28’. Площадь поперечного сечения треугольного канала Плато-Гиббса определяется как

, (2.7.24)

где  - средний радиус пузырьков в пене.

Рисунок 2. Схема фрагмента высокократной пены

Если объем газовой фазы невелик и пленки между пузырьками толстые, то такая пена неустойчива и очень быстро разрушается. В зависимости от формы пузырьков пены делятся на сферические и многогранные. Сферические пены отличаются высоким содержанием жидкости и поэтому неустойчивы, их относят к метастабильным. В таких системах пузырьки коалесцируют - сливаются при соприкосновении.

Пены также весьма распространены среди пищевых продуктов. Чтобы пена образовалась и могла существовать, необходимо присутствие в системе поверхностно-активных веществ - пенообразователей. Эти же вещества чаще всего выполняют и роль стабилизаторов пен. Как и другие коллоидные системы, пены термодинамически нестабильны. Газ и жидкость, из которых они состоят, стремятся образовать два слоя с минимальной поверхностью раздела фаз. Поэтому пены в готовых пищевых продуктах стабилизируют формированием мельчайших кристаллов сахара (нуга), фиксируют путём термообработки (подсушивание зефира, выпекание бисквита, закаливание мороженого) и добавкой стабилизаторов пены.

Пена всегда рассматривалась в кулинарии как нежелательный, побочный элемент, и потому существовали стойкие рекомендации - снимать ее сразу же после появления в любом блюде. Эти рекомендации, обосновывавшиеся прежде, особенно в XVIII-XIX вв., лишь соображениями красоты и аромата кушаний, приобретают сейчас особое гигиеническое и профилактическое значение. К тому же блюда, с которых в процессе приготовления регулярно снимают пену, значительно лучше по вкусу.

Пену, появляющуюся на поверхности воды при приготовлении таких блюд, как супы, компоты, отварные изделия из теста и картофеля, нужно снимать сразу же в момент ее появления и до полного исчезновения. Только после этого суп или компот можно наполнять другими компонентами - пряностями, жирами или сахаром. При появлении пены на поверхности супов следует сразу же уменьшить огонь, чтобы она спокойно сбивалась к краям посуды, а не дробилась и не вваривалась в жидкость.

При изготовлении варенья пену снимают сначала с сахарного сиропа, а затем вторично, после закладки сырья. Чем лучше очищен сироп, тем меньше пены появляется при варке ягод или фруктов. Варенье, с которого быстро снимают пену, лучше и равномернее проваривается и, главное, не переваривается, а потому сохраняет естественный цвет, аромат и вкус.

Если сироп предварительно очищен, то пена, образуемая затем при варке ягод и других компонентов, выглядит более чистой и по ней легче следить за процессом приготовления. Пока пена розоватая или лимонно-желтая, варенье может еще стоять на огне. Как только она начинает темнеть или жухнуть - это сигнал, что варенье переварилось.

В варенье пена снимается не сразу по ее появлении, а лишь тогда, когда обнаружатся участки ее уплотнения с краев посуды или в центре и эта более густая и плотная масса легко отделяется ложкой от поверхности кипящего состава. С этого момента пену следует снимать непрерывно, не давая ей выходить за края посуды. "Убегание" пены отрицательно отражается на качестве варенья: оно лишается пенообразного сиропа - основной среды для варки фруктов, ягод.