为何需要发泡剂？
在各类产品中，泡沫的产生具有多种特定用途：
- 清洁：在洗涤和清洁泡沫中，清洁和护理活性成分被精细分散，并因其巨大的内部表面积，确保了强效且均匀的界面接触。因此，发泡剂被纳入许多个人护理和化妆品配方中。在泡沫清洁中，它们是核心成分，例如在自动洗车或地毯泡沫中。
- 消防：在消防泡沫中，利用了多种作用机制，其侧重点和泡沫特性会根据火灾类别及应用场景而有所不同。首先，泡沫具有冷却作用，因为其中的水在蒸发时会从燃烧物中吸收热能。此外，泡沫还在燃料与空气之间形成屏障，这对扑灭液体火灾尤为有效。特别蓬松的泡沫被用于填充空隙以置换氧气。 最后，泡沫还具有隔热作用，能抵御辐射热。
- 食品工业：泡沫在许多食品的感官体验中起着关键作用，其中质地和水分含量是尤为重要的因素。本质上，天然起泡剂（通常是蛋白质）作为表面活性剂来产生泡沫。这些起泡剂往往天然存在，例如在啤酒或气泡酒中，但也经常被添加到工业食品产品的配方中。
- 泡沫浮选：这种分离工艺常用于矿石加工，或纸张回收中的纸浆净化（脱墨）等过程。空气被吹入水浆中。 疏水性颗粒——或经特殊物质（捕收剂）处理后具有疏水性的颗粒——会附着在气泡上并随其浮至表面，而亲水性颗粒则留在悬浮液中。混合物中所含的发泡剂会在表面形成泡沫层，该泡沫层会被定期撇除。
- 石油开采：发泡剂常用于提高采收率（EOR）方法中，特别是在气驱法中。在此过程中，将泡沫泵入储层或直接在储层内形成泡沫，以引导气流。
起泡表面活性剂是如何起作用的？
在纯水中，气泡是不稳定的，因为水具有较高的表面张力（SFT），且倾向于最小化气水界面。表面活性剂可降低表面张力，从而减少生成大量微小气泡所需的能量。因此，它们促进了泡沫的形成，而表面张力降低的程度还会进一步影响气泡的大小。
▶ 有关表面活性剂的结构与功能的更多信息，请参阅词汇表中的表面活性剂条目。
更为关键的机制在于：表面活性剂分子吸附于气-水界面，并在泡沫层片内的气-水-气过渡区形成具有稳定作用的表面活性剂双分子层。其寿命差异显著；发泡剂通常以形成相对稳定的层片和缓慢消散的泡沫为特征。
旨在产生泡沫的配方通常含有额外的泡沫稳定剂，这些稳定剂往往也是表面活性剂。
如何衡量发泡剂的效能？
根据具体应用，所形成泡沫的不同性质具有重要意义。针对具体问题，可考虑采用多种互补的方法。
泡沫体积与发泡能力
最重要的标准之一是单位体积液体产生的泡沫量。然而，最佳值并不总是最大的泡沫体积——例如，牙膏中虽使用了起泡表面活性剂，但过多的泡沫量会被认为令人不适。
使用 KRÜSS仪器，泡沫分析通常通过在气流中进行可重复的起泡，或通过搅拌后进行光学泡沫高度检测来完成。高度测量所得的参数之一称为泡沫容量——即相对于原始液体体积产生的泡沫量。这些测量结果为配方中起泡剂的针对性使用提供了指导。
此外，还可以根据ASTM D 1173（Ross-Miles）标准进行自动光学泡沫高度测量，该方法是将规定体积的液体从储液罐以规定高度注入预定体积的液体中。
起泡速率
在评估发泡剂时，“瞬发泡沫”是一个关键术语。该评估标准反映了产生大量泡沫的速度，这对消防泡沫等应用尤为重要。KRÜSS为此采用了其专有的“泡沫瞬发法”，该方法采用短搅拌周期，并通过泡沫体积的渐进增加，能够清晰地区分各种高发泡样品。
泡沫稳定性
关于泡沫稳定性，同样存在广泛的要求。食品用泡沫应能长期保持稳定，而消防泡沫则必须在一定时间后分解，因为残留于火灾现场的泡沫将难以清除。通过灵活的时间控制进行泡沫高度分析，可捕捉从短效型到高稳定性型泡沫的衰减曲线，并提供衰减半衰期等参数。 下文提到的标准——液体含量和泡沫结构——对于评估长效泡沫的稳定性也至关重要，因为在泡沫体积出现可测量的减少之前，就可以观察到泡沫的结构变化和排水情况。
液体含量与排水
在测量泡沫高度时，也会记录泡沫下方液相界面的高度，从而能够确定泡沫中结合的液体量——包括随时间的变化——以表征排水行为。 对于许多产品（例如个人护理用品）而言，泡沫的水分含量与感官体验密切相关，也与食品中的口感密切相关。在消防领域，泡沫分为轻质泡沫、中质泡沫和重质泡沫，这直接与水分含量有关，水分含量决定了喷射距离和灭火效果。
泡沫结构
与水分含量类似，所生成泡沫的理想气泡尺寸取决于具体应用和产品要求。KRÜSS开发的泡沫结构分析技术可测量泡沫的平均气泡尺寸及其统计气泡尺寸分布——既可作为泡沫形成结束时的瞬态快照，也可作为结构衰减的时间序列记录。
▶ AR279（关于牙膏泡沫）和 AR302（关于植物基奶的起泡行为）。
针对提高采收率（EOR）的高压高温测量
在提高采收率（EOR）的泡沫辅助驱替工艺中，泡沫会暴露于储层的压力和温度条件下，其行为表现与常温常压条件下不同。通过在高压/高温条件下对起泡性、泡沫结构及稳定性进行分析，可以模拟储层条件，从而优化发泡剂的使用。
