为什么酸奶的盖子上总有一层厚厚的酸奶呢?

魏昕宇 2019-07-1121:46:01 评论 1,728 views

为什么酸奶的盖子上总有一层厚厚的酸奶呢?

这涉及一种名为浸润的现象。当我们把一滴水或者其他液体置于固体表面时,液体分子之间的吸引力便和液体分子与固体分子间的吸引力展开竞争。如果前者强于后者,液体就会倾向于保持液滴的形状,尽可能避免与固体接触,即液体不容易浸润固体表面。要是后者更强,液体就会倾向于与固体发生接触,甚至完全在固体表面铺展开,即液体容易浸润固体表面(参见《科学世界》2017年11期“毛细现象”)。

浸润在很多时候是好事,例如在物体表面刷涂料时。但在另外一些情况下,这意味着固体表面容易被液体污损。粘在酸奶盖子上的酸奶就属于这种情况。酸奶在储存和运输过程中,难免有一些酸奶会和盖子接触,而酸奶又能够浸润由铝箔制成的盖子内表面,于是就会粘附上去。

在牛奶发酵成酸奶的过程中,乳糖变成乳酸,pH下降,导致原本以胶束形式存在的酪蛋白开始聚集,形成临时性的三维网络,导致体系黏度上升。此时,乳清(由乳清蛋白和水等构成)可能会从酪蛋白网络中逃出,这就是在自家做酸奶或是酸奶长期静置时出现的淡黄色液体。当酸奶粘在盖子上时,重力让乳清更容易滴落,使得留在盖子上的酸奶越发黏稠。浸润到固体表面的黏稠酸奶更难以流动,这就形成了粘在盖子上的厚厚奶层。

为什么酸奶的盖子上总有一层厚厚的酸奶呢?

通过过滤和离心等方法,可以去除酸奶中的乳清,剩下的就是酸奶酪。酸奶盖子上黏稠的酸奶便接近于酸奶酪。

如果我们希望酸奶尽可能不粘在盖子上,就需要设法让酸奶不浸润盖子表面。一般来说,相比于金属、玻璃等材料,塑料等有机高分子材料的表面相对不容易被浸润。一个典型的例子是俗称特氟龙的聚四氟乙烯,它经常用于不粘锅的涂层。如果在铝箔上涂以这些材料,就可以让酸奶不容易粘在盖子上。

为什么酸奶的盖子上总有一层厚厚的酸奶呢?

用荷叶原理制成的酸奶盖(右)就不会粘上酸奶了

不过,单纯改变固体表面的化学组成有时还不足以达到令人满意的效果。这个时候就需要引入特定的微观结构,让原本平滑的表面变得粗糙。当液体与这样的固体表面接触时,由于微观结构的限制,一部分液体实际上无法接触到固体表面,而是与空气接触。如果把空气也当成一种材料,它是极难浸润的(无法吸引液体分子)。在这样的固体表面,液体常呈球状,而且只要固体表面稍微倾斜,液滴就会滚落,从而使固体表面易于保持洁净,荷叶的表面就是如此。实际上,科学家们正是从荷叶中获得灵感,开发出极难被液体浸润的固体表面。已经有厂家把这种技术用于生产酸奶的盖子,在喝这种酸奶时,就不用再舔盖子了。

魏昕宇

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