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Eis – Grenzflächen zum Schlecken

Eis – Grenzflächen zum Schlecken MA G A ZIN MOL G A S TR ONOMIE gungseinschränkung wachsen Kristal- le beim Gefrieren nur langsam, und die Eiskristalle bleiben klein. Unter- stützt wird die geringe Kristallgröße Im Sommer kommt an einem cremigen Eis kein Physiker vorbei. Der durch das Gefrieren unter Rühren in Blick ins Eis zeigt allerdings ein äußerst kompliziertes Gebilde aus gas- der Eismaschine, weil die Scherung förmigen, flüssigen und festen Bestandteilen, die von einer Vielzahl von das Wachstum stört. Gleichzeitig Grenzflächen separiert sind. Die Balance zwischen Grenzflächenener- wird durch das Rühren Luft in die gien und Aggregatzuständen lassen erahnen, wie komplex die Struktur Emulsion eingeschlagen. Es entste- eines banalen Vanilleeises tatsächlich ist. hen weitere Grenzflächen, die mit den Wasser-Fett-Grenzflächen ther- wird „zur Rose abziehen“ genannt, modynamisch konkurrieren, und denn wenn man die dickliche Milch- durch die Proteine und Lecithine Eigelb-Masse auf dem Kochlöffel (Phospolipide) aus Eigelb und Milch anpustet, bildet sich ein charakteristi- stabilisiert werden. sches, rosenblätteriges Muster. Zu Beim Abkühlen kristallisiert aber diesem Zeitpunkt muss die Masse auch ein Teil des Milchfetts. Die vom Herd gezogen und in die Eisma- sphärischen Fettkristalle legen sich schine verfrachtet werden. Unter um die großen Luftblasen und bilden Kühlen und Rühren ergibt sich nach eine feststoffstabilisierte Pickering- kurzer Zeit ein schmackhaftes Vanil- Emulsion (Physik in unserer Zeit leeis. Physikalisch relevant sind also 2012, 43(2), 102). Im Eis treffen also Wasser, Fett, Proteine, Lecithin aus Luftblasen, Wasser, sowohl gefroren Abb. Struktur im Eis. Luftblasen sind von partiellen Fett- dem Ei, Zucker und die Lactose aus als auch flüssig, und teilkristalline tröpfchen umgeben. Wasser- und eventuell Zuckerkristalle der Milch. Fette aufeinander (Abbildung). müssen klein und unregelmäßig bleiben. Proteine sind nicht Die Eisgrundmasse ist zunächst Sensorisch wirken beim Genuss dargestellt. eine einfache Emulsion. Das Fett aus Phasen und Grenzflächen zusammen. Für die Eisherstellung benötigt man Eigelb, Milch und Sahne ist in kleinen Kleine Kristalle schmelzen auf der zwei Eigelbe, 200 ml Vollmilch, 50 ml Tröpfchen im Wasser (Molke) ver- Zunge rasch, das Eis wirkt dadurch Sahne, 20 g Kristall- und 20 ml Invert- teilt. Beim Erwärmen denaturieren cremig. Begleitet vom Schmelzen der zucker (Physik in unserer Zeit 2013, Proteine des Eigelbs (Livetine) und Wasser- und Fettkristalle im Tempera- 44(3),154) sowie Vanille. Die Eigelbe Molkenproteine der Milchprodukte turbereich zwischen 0 °C und 37 °C werden mit Zucker aufgeschlagen, zu langen Molekülfäden. Die Visko- und dem gleichzeitigen Lösen der dann Milch, Sahne, Invertzucker und sität nimmt zu, und die Beweglich- verbliebenen (Milch)zuckerkristalle Vanille hinzugegeben. Diese Mi- keit der Wassermoleküle wird stark werden Aromen und Geschmacks- schung wird jetzt unter ständigem eingeschränkt. Auch binden die ver - stoffe freigegeben. Rühren auf etwa 72 °C erwärmt, schiedenen Zucker Wassermoleküle bis die Masse leicht andickt. Diese in Hydrathüllen. Dies ist erwünscht, Thomas Vilgis, charakteristische Viskositätszunahme denn durch die molekulare Bewe- MPI für Polymerforschung, Mainz P H Y S IK IM BILD Facettenauge Ein künstliches Facettenauge mit 256 Mikrolinsen hat ein Forscherteam um John Rogers von der University of Illinois in Urbana-Champaign gebaut. Die aus dem Polymer Polydimethylsiloxan bestehenden Linsen sind auf einer Halbkugel angeord- net, während dahinter in den Foki angebrachte Photodioden das Licht sammeln. Die Signale werden über filigrane Drähte zu einer Elektronik geleitet, so dass diese Anordnung wie eine Kamera arbeiten kann. Mit dieser etwa einen Zentimeter kleinen Facettenaugenkamera lässt sich ein großer Blickwinkel von 160 Grad abdecken. Rogers sieht in diesem Konstruktionsprinzip eine Ergänzung zu konven- tionellen Digitalkameras mit einer denkbaren Anwendung in Endoskopen für medizinische Diagnosen (Foto: Univ. of Illinois, Beckman Institute, Y. Min Song et al., Nature 2013, 497, 95. rogers.matse.illinois.edu). 206 Phys. Unserer Zeit 4/2013 (44) www.phiuz.de © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Physik in Unserer Zeit (Phiuz) Wiley

Eis – Grenzflächen zum Schlecken

Physik in Unserer Zeit (Phiuz) , Volume 44 (4) – Jul 1, 2013

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Publisher
Wiley
Copyright
"Copyright © 2013 Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company"
ISSN
0031-9252
eISSN
1521-3943
DOI
10.1002/piuz.201390071
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Abstract

MA G A ZIN MOL G A S TR ONOMIE gungseinschränkung wachsen Kristal- le beim Gefrieren nur langsam, und die Eiskristalle bleiben klein. Unter- stützt wird die geringe Kristallgröße Im Sommer kommt an einem cremigen Eis kein Physiker vorbei. Der durch das Gefrieren unter Rühren in Blick ins Eis zeigt allerdings ein äußerst kompliziertes Gebilde aus gas- der Eismaschine, weil die Scherung förmigen, flüssigen und festen Bestandteilen, die von einer Vielzahl von das Wachstum stört. Gleichzeitig Grenzflächen separiert sind. Die Balance zwischen Grenzflächenener- wird durch das Rühren Luft in die gien und Aggregatzuständen lassen erahnen, wie komplex die Struktur Emulsion eingeschlagen. Es entste- eines banalen Vanilleeises tatsächlich ist. hen weitere Grenzflächen, die mit den Wasser-Fett-Grenzflächen ther- wird „zur Rose abziehen“ genannt, modynamisch konkurrieren, und denn wenn man die dickliche Milch- durch die Proteine und Lecithine Eigelb-Masse auf dem Kochlöffel (Phospolipide) aus Eigelb und Milch anpustet, bildet sich ein charakteristi- stabilisiert werden. sches, rosenblätteriges Muster. Zu Beim Abkühlen kristallisiert aber diesem Zeitpunkt muss die Masse auch ein Teil des Milchfetts. Die vom Herd gezogen und in die Eisma- sphärischen Fettkristalle legen sich schine verfrachtet werden. Unter um die großen Luftblasen und bilden Kühlen und Rühren ergibt sich nach eine feststoffstabilisierte Pickering- kurzer Zeit ein schmackhaftes Vanil- Emulsion (Physik in unserer Zeit leeis. Physikalisch relevant sind also 2012, 43(2), 102). Im Eis treffen also Wasser, Fett, Proteine, Lecithin aus Luftblasen, Wasser, sowohl gefroren Abb. Struktur im Eis. Luftblasen sind von partiellen Fett- dem Ei, Zucker und die Lactose aus als auch flüssig, und teilkristalline tröpfchen umgeben. Wasser- und eventuell Zuckerkristalle der Milch. Fette aufeinander (Abbildung). müssen klein und unregelmäßig bleiben. Proteine sind nicht Die Eisgrundmasse ist zunächst Sensorisch wirken beim Genuss dargestellt. eine einfache Emulsion. Das Fett aus Phasen und Grenzflächen zusammen. Für die Eisherstellung benötigt man Eigelb, Milch und Sahne ist in kleinen Kleine Kristalle schmelzen auf der zwei Eigelbe, 200 ml Vollmilch, 50 ml Tröpfchen im Wasser (Molke) ver- Zunge rasch, das Eis wirkt dadurch Sahne, 20 g Kristall- und 20 ml Invert- teilt. Beim Erwärmen denaturieren cremig. Begleitet vom Schmelzen der zucker (Physik in unserer Zeit 2013, Proteine des Eigelbs (Livetine) und Wasser- und Fettkristalle im Tempera- 44(3),154) sowie Vanille. Die Eigelbe Molkenproteine der Milchprodukte turbereich zwischen 0 °C und 37 °C werden mit Zucker aufgeschlagen, zu langen Molekülfäden. Die Visko- und dem gleichzeitigen Lösen der dann Milch, Sahne, Invertzucker und sität nimmt zu, und die Beweglich- verbliebenen (Milch)zuckerkristalle Vanille hinzugegeben. Diese Mi- keit der Wassermoleküle wird stark werden Aromen und Geschmacks- schung wird jetzt unter ständigem eingeschränkt. Auch binden die ver - stoffe freigegeben. Rühren auf etwa 72 °C erwärmt, schiedenen Zucker Wassermoleküle bis die Masse leicht andickt. Diese in Hydrathüllen. Dies ist erwünscht, Thomas Vilgis, charakteristische Viskositätszunahme denn durch die molekulare Bewe- MPI für Polymerforschung, Mainz P H Y S IK IM BILD Facettenauge Ein künstliches Facettenauge mit 256 Mikrolinsen hat ein Forscherteam um John Rogers von der University of Illinois in Urbana-Champaign gebaut. Die aus dem Polymer Polydimethylsiloxan bestehenden Linsen sind auf einer Halbkugel angeord- net, während dahinter in den Foki angebrachte Photodioden das Licht sammeln. Die Signale werden über filigrane Drähte zu einer Elektronik geleitet, so dass diese Anordnung wie eine Kamera arbeiten kann. Mit dieser etwa einen Zentimeter kleinen Facettenaugenkamera lässt sich ein großer Blickwinkel von 160 Grad abdecken. Rogers sieht in diesem Konstruktionsprinzip eine Ergänzung zu konven- tionellen Digitalkameras mit einer denkbaren Anwendung in Endoskopen für medizinische Diagnosen (Foto: Univ. of Illinois, Beckman Institute, Y. Min Song et al., Nature 2013, 497, 95. rogers.matse.illinois.edu). 206 Phys. Unserer Zeit 4/2013 (44) www.phiuz.de © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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Physik in Unserer Zeit (Phiuz)Wiley

Published: Jul 1, 2013

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