ЭлБиб

МАСЛОЖИРОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

№ 1-2011

ПАЛЬМОВОЕ МАСЛО

ПРОИЗВОДСТВО КОСМЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

пленок они бывают двух типов [5]:

толстые и тонкие

Толстые плен-

ки

(толщина

≈

–5

м) внутри имеют

слой жидкости, обладающий всеми

свойствами жидкой фазы.

Тонкие

пленки

(толщина

≈

–6

м) образова-

ны только поверхностными слоями

из молекул ПАВ, продуктов их элек-

тролитического распада (анионы,

катионы), связанных с ними соль-

ватно-гидратных оболочек и других

веществ, входящих в состав дис-

персионной среды. При значитель-

ном утончении пленок до толщи-

ны (0,4–0,6)

⋅

–9

м они переходят

в критическое или так называемое

метастабильное состояние, при

котором становятся почти невиди-

мыми вследствие несоизмеримо

малой толщины пленки по сравне-

нию с длиной волн видимой части

спектра света. Такие пленки при-

нято называть «черными» [2, 5]; при

дальнейшем утончении они разры-

ваются.

В результате истечения жид-

кости из объема пены в процессе

ее свободного стекания под дей-

ствием силы тяжести и перепада

гидростатического давления про-

исходит уменьшение общего объ-

ема фаз и образование пены двух

типов с разным содержанием жид-

кости: «сухой» пены вверху слоя

и «влажной» пены внизу слоя (рис.

1). В среднем объемная доля жид-

кости в сухих пенах составляет

сух

= 0,05, а во влажных –

вл

= 0,15. При

≥

0,26 пена обращается в жид-

кость, насыщенную газом.

Высоту слоя влажной пены в пер-

вом приближении можно оценить

по уравнению Жюрена [5, 6], описы-

вающему изменение уровня жидко-

сти в капиллярах

вл

≈ σ

(1)

где

кл

= (

) – капиллярная по-

стоянна;

– средний диаметр пу-

зырька газа, м;

– поверхностное

натяжение,

/м;

– плотность жид-

кости, кг/м

;

– ускорение силы тя-

жести, м/с

Схема структуры и геометрии су-

хой пены с пузырьками газа в форме

шара и полиэдрических ячеек по-

казана на рис. 2. По мере истечения

жидкости из пленок сухой пены они

постепенно истончаются и стано-

вятся плоскопараллельными. Эти

пленки в зависимости от формы пу-

зырька сходятся между собой: либо

под углом 120°, образуя треугольные

капиллярные каналы с вогнутой по-

верхностью стенок, которые принято

называть границами (или бордюрами)

Плато*), либо под углом 109,47° в вер-

шине тетраэдра с образованием узла

с четырьмя каналами (рис. 2).

В целом представленная схема

структуры сухой пены, состоящая

из пузырьков газа в форме шара

и полиэдрических ячеек со стен-

ками в виде толстых и тонких пле-

нок, а также дренажных каналов

Плато и узлов, позволяет систем-

но рассмотреть ее поведение

как в статических, так и динамиче-

ских условиях и определить пути

получения пены из водных раство-

ров шампуней с заданными харак-

теристиками.

3. УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕН

Дисперсная и дисперсионная

фазы пен существенно различают-

ся по своей природе и свойствам,

в частности, поверхностному и меж-

фазному натяжению, адсорбции

на границе газ – жидкость. При этом

на поверхностные явления пен зна-

чительное влияние оказывают по-

лезные добавки, вводимые в шам-

пуни для придания им необходимых

потребительских свойств. Различия

в поверхностных явлениях фаз

определяющие при получении пен

как устойчивых дисперсных систем

[8], характеризуемых неизменнос-

тью во времени их основных параме-

тров: дисперсности и равновесного

распределения дисперсной фазы

в дисперсионной среде. Для неод-

нородных грубодисперсных систем

пен, шампуней принято различать

три вида устойчивости: термодина-

мическую, гидростатическую и агре-

гативнаую.

3.1. Термодинамическая

устойчивость лиофобных

дисперсных систем пен

Для лиофобных систем пен энер-

гия взаимодействия частиц газа вну-

три дисперсной фазы значительно

больше энергии межфазного взаи-

модействия. Это означает, что рабо-

та сил адгезии

мень-

ше сил когезии

= 2

(2)

где

– поверхностное натяжение

фаз;

– межфазное поверхностное

натяжение.

При этом свободная энергия лио-

фобной системы в процессе диспер-

гирования газа будет увеличиваться

и ее изменение

может быть пред-

ставлено неравенством [5]

–

> 0

(3)

* Названы по имени бельгийского ученого

J Plateau [7], впервые указавшего на суще-

ствование капилляров в структуре сухой

пены.

Рис. 2. Схема структуры и геометрии

сухой пены

Рис. 1. Структура потока свободно

стекающей пены: 1 – сухая пена

2 – влажная пена

Сплошная

фаза

Пленка

Газ

109,47°

Узел

120°

Границы плато

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека