Napięcie powierzchniowe w żywności

10

Na podstawie pokrewnego pytania niektórzy z nas są ciekawi napięcia powierzchniowego w płynach powszechnie stosowanych w żywności i napojach. Na Wikipedii znajduje się tabela zawierająca kuszącą ilość informacji, w tym:

  • Napięcie powierzchniowe wody spada z 76 mN / m do 59 mN / m wraz ze wzrostem temperatury od 0 ° C do 100 ° C. Ma 72 mN / mw ciepłej temperaturze pokojowej, 25 ° C.

  • 10% kwas octowy (bardzo mocny ocet) ma znacznie zmniejszone napięcie powierzchniowe (55 mN / mw 30 ° C)

  • Alkohol może silnie zmniejszyć napięcie powierzchniowe, do 46 mN / m przy 11% i 30 mN / m przy 40%.

  • Stężony syrop sacharozowy (55%) ma nieco wyższe napięcie powierzchniowe niż woda, 76 mN / mw 20 ° C.

  • Bardzo słona woda (6 M, w porównaniu do wody morskiej przy 0,6 M) ma wyższe napięcie powierzchniowe, 83 mN / mw 20 ° C.

Interesujące byłyby:

  • Jak napięcie powierzchniowe zwykle zależy od temperatury? (Czy to zawsze maleje wraz ze wzrostem temperatury?)

  • Jak różne codzienne substancje rozpuszczone (np. Cukier) i składniki mieszanki (np. Alkohol, kwas octowy) wpływają na napięcie powierzchniowe wody? Rzeczywiste dane dotyczące zmierzonego napięcia powierzchniowego płynów byłyby wspaniałe - na przykład, jakie jest napięcie powierzchniowe mleka, herbaty, octu, syropu, różnych napojów alkoholowych lub czegokolwiek innego, z czym zwykle gotujemy lub pijemy? Co decyduje o tym, czy coś zwiększa lub zmniejsza napięcie powierzchniowe wody?

  • Czy są jakieś egzotyczne (ale jadalne!) Substancje rozpuszczone lub składniki mieszanki o dramatycznym wpływie na napięcie powierzchniowe? Szczególnie interesujące byłyby te bez smaku, które można by wykorzystać do ulepszania istniejących płynów.

Uwaga: zamieściłem powiązane pytanie na temat wymiany stosu fizyki .

molecular-gastronomy Cascabel
źródło
1
+1 za fajne pytanie. Aby uzyskać dramatyczne efekty, spróbuj wywierać nacisk na zawiesinę skrobi (dla nieco szerokiej definicji jadalnej).
rumtscho
Myślę, że to pytanie jest dość nieistotne w dziedzinie gotowania. Dominować będą percepcje teksturowe danej cieczy - jej lepkości.
Nick T
1
@NickT: Jasne, jeśli go pijesz - myślę jednak, że zauważamy rzeczy, które wydają się śliskie. Ale co, jeśli chcesz zmienić go w piankę? Co jeśli nie chcesz, żeby się pieniło? Ludzie robią teraz szalone rzeczy, a napięcie powierzchniowe wpływa na niektóre z nich.
Cascabel
@Jefromi „śliska” byłaby funkcją właściwości interfejsu, a nie tylko jedną rzeczą w izolacji
Nick T
1
Prawdziwe pytanie brzmi: jakie zastosowanie ma napięcie powierzchniowe tych cieczy? Czy rzeczywiście możemy coś zrobić, jeśli znamy napięcie powierzchniowe, czy jest to po prostu chorobliwa ciekawość naukowa żywności?
Jay

Odpowiedzi:

3

Ten artykuł sugeruje, że skrobia daje znaczny wzrost, a emulsje olejowe znaczny spadek.

Te same zasady powinny mieć zastosowanie do każdej małej niepolarnej cząsteczki (zmniejsza napięcie powierzchniowe) i dużej cząsteczki (zwiększa napięcie powierzchniowe). Należy zauważyć, że zasadniczo koreluje to silnie z lepkością. Siły przy siłach powierzchniowych są zasadniczo związane z siłami we wnętrzu cieczy.

MSalters
źródło
Co z cukrem i alkoholem? Czy postępują zgodnie z uogólnieniem na temat polarności lub wielkości cząsteczek? (Przepraszam za bardzo późne pytanie!)
Cascabel
@Jefromi: Alkohol jest mały, ale ma nietrywialną polaryzację. Podobnie jak woda, zawiera atom tlenu o znaczącym ładunku ujemnym. Ale jest mniej polarny niż woda z powodu atomów węgla. Kwas octowy jest znacznie bardziej polarny niż alkohol, z dwoma atomami tlenu. Cząsteczki cukru są znacznie, dużo większe niż alkohol, ale znacznie, dużo mniejsze niż skrobia. Są nieco mniejsze niż cząsteczki tłuszczu, ale o wiele bardziej hydrofilowe. Wszędzie mają atomy tlenu. Pozwalają one na tworzenie wielu wiązań wodorowych, chociaż pojedynczo wiązania te są słabe.
MSalters
Hm, a więc czy cząsteczki polarne również zmniejszają napięcie powierzchniowe? A cukier jest wystarczająco duży, aby go zwiększyć?
Cascabel
Podstępne, początkowo przeoczyłem, że ocet ma pH zaledwie 2,4. To nie ułatwia rzeczy. Jeśli chodzi o etanol, jest mniej polarny niż woda. W przypadku cukru spodziewam się, że efekt zależy w dużej mierze od interakcji cukier-cukier. Ponieważ zależy to od bliskości dwóch cząsteczek w roztworze, oznacza to, że można oczekiwać, że zmiana napięcia powierzchniowego będzie funkcją drugiego rzędu stężenia cukru.
MSalters