Die „Metamorphose“ von Eiscreme

Warum ist Eiscreme ein interessantes Thema für Schneeforscher? Das liegt nicht nur daran, dass Wissenschaftler sie gern essen; sie wollen auch das mit weniger schmackhaftem gewöhnlichem Schnee und Eis gewonnene Wissen anwenden und erweitern.

Das SLF verfügt über eine einzigartige Ausrüstung für die Mikrotomographie gefrorener Proben. In einem Kühlraum können Proben von Schnee oder Eiscreme so bei schwankenden Temperaturen über mehrere Tage oder sogar Wochen gemessen werden. Im Rahmen dieser In-situ-Studie können Veränderungen der Form von Eiskristallen, Luftblasen und Zuckerlösung in Eiscreme kontinuierlich beobachtet werden. Dieses Verfahren ist dasselbe, das angewendet wird, um die Metamorphose von Schnee genauer zu beobachten (siehe ATGM-Projektsite).

In einem Gemeinschaftsprojekt mit Wissenschaftlern des Nestlé Forschungszentrums in Lausanne wurde die Entwicklung von Eiscreme mithilfe der Tomographie untersucht. Eiskristalle beeinflussen die Eigenschaften von Eiscreme, indem sie ihre Textur und Struktur verändern, wenn sie wachsen und ihre Form ändern. Diese Veränderungen in der Eiskristallstruktur von Eiscreme treten insbesondere dann ein, wenn die Temperatur der Gefrieranlage um einige Grad auf und ab schwankt und dadurch ein Antauen und erneutes Gefrieren verursacht, was ein gängiges Phänomen bei Haushaltsgefrierschränken ist. Unter diesen Bedingungen kann Eiscreme im Laufe der Zeit ihren cremigen Geschmack verlieren, und ihre Textur wird grob und zäh.

Dreidimensionale Darstellung der Luftbläschen (braun) in der Eiscreme im Mikrocomputertomografen nach mehreren Schmelz- und Gefrierzyklen (Bild SLF/B. Pinzer).

Zur Untersuchung der Struktur und der Phasen von Eiscreme während der Lagerung kam die Technologie der In-situ-Röntgentomographie zur Anwendung, um zu verstehen, wie man die ursprüngliche Textur des Produkts über einen längeren Zeitraum erhalten kann. Wir haben gezeigt, dass das Kristallwachstum am stärksten von der Amplitude des Temperaturzyklus beeinflusst wurde, wobei die Vergröberung der Luftbläschen von der Dauer des Warmzyklus abhing. Mithilfe dieser Technik konnten wir ein besseres Verständnis des Vergröberungsprozesses von Eiscreme entwickeln. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Februar 2012 im Journal Soft Matter veröffentlicht.

Bei künftigen Arbeiten der Wissenschaftler des SLF wird die Röntgentomographie eingesetzt, um Veränderungen der Eiskristallstruktur während der Salzbehandlung von Strassen im Winter sowie die Metamorphose von Mischungen aus Eis, Wasser und Luft, die eine bedeutende Rolle bei der Bildung von Lawinen spielen, zu untersuchen.

Animationen

3-dimensionale Darstellung der Luftbläschen in einem kleinen Teilvolumen (2.4x2.4x0.18 mm^3) von Eiscreme. Die Bilder wurden mit einem zeitlichen Abstand von 4 Stunden aufgenommen, die Temperatur der Eiscreme ist im unteren Teil eingeblendet.". Copyright © 2012, Royal Society of Chemistry

Diese Animation zeigt dasselbe für Eiskristalle. Copyright © 2012, Royal Society of Chemistry