发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 2、泡沫是热力学不稳定体系 热力学第二定律指出:自发过程,总是从自由 能较高的状态向自由能较低的状态变化。起泡 过程中自由能变化如下: △G=Y△A △G—自由能的变化 △A表面积的变化 y——比表面能 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 2、泡沫是热力学不稳定体系 热力学第二定律指出：自发过程，总是从自由 能较高的状态向自由能较低的状态变化。起泡 过程中自由能变化如下： △G=γ△A △G——自由能的变化 △A——表面积的变化 γ——比表面能 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 起泡时,液体表面积增加,△A为正值,因而△G 为正值,也就是说,起泡过程不是自发过程。另 方面,泡沫的气液界面非常大,例如:半径1cm厚 0001cm的一个气泡,内外两面的气液界面达 25cm2;可是,当其破灭为一个液滴后,表面积只 有02cm2相差上百倍。显然,液体起泡后,表面 自由能比无泡状态高得多。泡沫破灭、合并的过程 中,△A是一个绝对值很大的负数,也就是说泡沫 破灭、合并的过程,自由能减小的数值很大。因此 泡沫的热力学不稳定体系,终归会变成具有较小表 面积的无泡状态。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 起泡时，液体表面积增加，△A为正值，因而△G 为正值，也就是说，起泡过程不是自发过程。另一 方面，泡沫的气液界面非常大，例如：半径1cm厚 0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达 25cm2；可是，当其破灭为一个液滴后，表面积只 有0.2cm2 ,相差上百倍。显然，液体起泡后，表面 自由能比无泡状态高得多。泡沫破灭、合并的过程 中，△A是一个绝对值很大的负数，也就是说泡沫 破灭、合并的过程，自由能减小的数值很大。因此 泡沫的热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表 面积的无泡状态。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 3、泡沫体系的三阶段变化 即使外观看来平静、比较稳定的泡沫体系,泡沫 液也在不断地下落、蒸发,不断进行着下述三阶段 的变化 (1)气泡大小分布的变化 液膜包裹的一个气泡,就像一个吹鼓了的气球。由 于气球膜有收缩力,所以气球中压力大于气球外的 压力;同样气泡膜有表面张力,气泡中压力大于气 泡外的压力。气泡大小的再分布,就是由气泡膜内 气体的压力变化引起的。气泡中气体压力的大小, 依赖气泡膜的曲率半径 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 3、泡沫体系的三阶段变化 即使外观看来平静、比较稳定的泡沫体系，泡沫 液也在不断地下落、蒸发，不断进行着下述三阶段 的变化 (1)气泡大小分布的变化 液膜包裹的一个气泡，就像一个吹鼓了的气球。由 于气球膜有收缩力，所以气球中压力大于气球外的 压力；同样气泡膜有表面张力，气泡中压力大于气 泡外的压力。气泡大小的再分布，就是由气泡膜内 气体的压力变化引起的。气泡中气体压力的大小， 依赖气泡膜的曲率半径 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 由定量观点看,气泡内外压差 整个气泡的表面张力 △P *校正系数K 气泡的体积 如果起泡膜很薄,内外表面积近似相等,则 (4mR2*2 k 60 k 4/3丌R3 R http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 由定量观点看，气泡内外压差 △P= 校正系数K 气泡的体积 整个气泡的表面张力* 如果起泡膜很薄，内外表面积近似相等，则 △P= = ( ) 3 2 4 / 3 4 * 2 R R k k R 6 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 由该式可知:压差△P与气泡半径成反比。若气泡膜 的表面张力均相同,则小气泡中的压力比大气泡中 的压力大。因此当相邻气泡大小不同时,气泡会不 断地由小气泡髙压区,经过吸附、溶解、解析,扩 散到大气泡低压区。于是小气泡进一步变小,大气 泡进一步变大。即使相邻气泡曲率半径最初差别不 大,也会由于△P的不同,气体的扩散,泡径差别逐 渐增大,直至小泡完全并入大泡。结果气泡数目减 少,平均泡径增大,气泡大小分别发生变化 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 由该式可知：压差△P与气泡半径成反比。若气泡膜 的表面张力均相同，则小气泡中的压力比大气泡中 的压力大。因此当相邻气泡大小不同时，气泡会不 断地由小气泡高压区，经过吸附、溶解、解析，扩 散到大气泡低压区。于是小气泡进一步变小，大气 泡进一步变大。即使相邻气泡曲率半径最初差别不 大，也会由于△P的不同，气体的扩散，泡径差别逐 渐增大，直至小泡完全并入大泡。结果气泡数目减 少，平均泡径增大，气泡大小分别发生变化 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制