Oberflächenspannung in Lebensmitteln

Basierend auf einer verwandten Frage sind einige von uns neugierig auf die Oberflächenspannung in Flüssigkeiten, die üblicherweise in Lebensmitteln und Getränken verwendet werden. Es gibt eine Tabelle auf Wikipedia , die eine verlockende Menge an Informationen enthält, darunter:

  • Die Oberflächenspannung von Wasser nimmt von 76 mN/m auf 59 mN/m ab, wenn die Temperatur von 0 °C auf 100 °C ansteigt. Es ist 72 mN/m bei warmer Raumtemperatur, 25°C.

  • 10 % Essigsäure (sehr starker Essig) hat eine deutlich reduzierte Oberflächenspannung (55 mN/m bei 30 °C)

  • Alkohol kann die Oberflächenspannung stark reduzieren, auf 46 mN/m bei 11 % und 30 mN/m bei 40 %.

  • Ein konzentrierter Saccharosesirup (55 %) hat eine etwas höhere Oberflächenspannung als Wasser, 76 mN/m bei 20 °C.

  • Sehr salziges Wasser (6 M im Vergleich zu Meerwasser bei 0,6 M) hat eine höhere Oberflächenspannung, 83 mN/m bei 20 °C.

Interessant wären:

  • Wie hängt die Oberflächenspannung typischerweise von der Temperatur ab? (Nimmt sie immer mit steigender Temperatur ab?)

  • Wie beeinflussen verschiedene alltägliche gelöste Stoffe (z. B. Zucker) und Mischungsbestandteile (z. B. Alkohol, Essigsäure) die Oberflächenspannung von Wasser? Tatsächliche Daten zur gemessenen Oberflächenspannung von Flüssigkeiten wären wunderbar – wie hoch ist beispielsweise die Oberflächenspannung von Milch, Tee, Essig, Sirup, verschiedenen alkoholischen Getränken oder irgendetwas anderem, mit dem wir üblicherweise kochen oder trinken? Was bestimmt, ob etwas die Oberflächenspannung von Wasser erhöht oder verringert?

  • Gibt es exotischere (aber essbare!) gelöste Stoffe oder Mischungskomponenten mit dramatischen Auswirkungen auf die Oberflächenspannung? Besonders interessant wären solche ohne Aroma, mit denen man bestehende Liquids optimieren könnte.

Hinweis: Ich habe eine verwandte Frage auf dem Physik-Stackexchange gepostet .

+1 für die nette Frage. Für dramatische Effekte versuchen Sie, Druck auf eine Stärkeaufschlämmung auszuüben (für eine etwas breitere Definition von essbar).
Ich denke, diese Frage ist im Bereich des Kochens ziemlich irrelevant. Texturelle Wahrnehmungen einer bestimmten Flüssigkeit werden von ihrer Viskosität dominiert.
@NickT: Sicher, wenn du es trinkst - aber ich denke trotzdem, dass wir Dinge bemerken, die rutschig erscheinen. Aber was ist, wenn Sie es in einen Schaum verwandeln möchten? Was ist, wenn Sie nicht wollen, dass es schäumt? Heutzutage tun die Leute verrückte Dinge, und die Oberflächenspannung beeinflusst einige von ihnen.
@Jefromi 'slippery' wäre eine Funktion der Schnittstelleneigenschaften, nicht nur eine isolierte Sache
@NickT: Entschuldigung für die Ungenauigkeit dort. Mir ist bewusst, dass Materialeigenschaften eine komplexe Sache sind. Mein Punkt war, dass es Situationen gab, in denen es eine spürbare Wirkung haben könnte.
@NickT: Außerdem deutet eine kürzlich gestellte Frage darauf hin, dass dies relevant sein könnte, wenn Sie versuchen, eine Flüssigkeit in etwas einzuweichen: cook.stackexchange.com/questions/18889/…
Die eigentliche Frage ist, welche Anwendung hat die Oberflächenspannung dieser Flüssigkeiten eigentlich? Können wir tatsächlich etwas tun, wenn wir die Oberflächenspannung kennen, oder ist das nur eine krankhafte wissenschaftliche Kuriosität der Lebensmittelwissenschaft?
Oh wow, ich habe den Kommentar über mir total übersehen. Es muss sich im Kommentarbereich "Mehr anzeigen" versteckt haben ><

Antworten (1)

Dieser Artikel schlägt vor, dass Stärke eine signifikante Zunahme ergibt und Ölemulsionen eine signifikante Abnahme.

Die gleichen Prinzipien sollten für alle kleinen unpolaren Moleküle (reduziert die Oberflächenspannung) und große Moleküle (erhöht die Oberflächenspannung) gelten. Beachten Sie, dass dies im Allgemeinen stark mit der Viskosität korreliert. Kräfte an der Oberfläche beziehen sich im Allgemeinen auf Kräfte im Inneren der Flüssigkeit.

Was ist mit Zucker und Alkohol? Folgen sie einer Verallgemeinerung über Polarität oder Molekülgröße? (Sorry für die sehr späte Frage!)
@Jefromi: Alkohol ist klein, hat aber eine nicht triviale Polarität. Wie Wasser enthält es ein Sauerstoffatom mit einer signifikanten negativen Ladung. Aufgrund der Kohlenstoffatome ist es jedoch weniger polar als Wasser. Essigsäure ist mit zwei Sauerstoffatomen viel polarer als Alkohol. Zuckermoleküle sind viel, viel größer als Alkohol, aber viel, viel kleiner als Stärke. Sie sind etwas kleiner als Fettmoleküle, aber viel hydrophiler. Sie haben überall Sauerstoffatome. Diese ermöglichen die Bildung vieler Wasserstoffbrückenbindungen, obwohl diese Bindungen einzeln schwach sind.
Hm, reduzieren polare Moleküle dann auch die Oberflächenspannung? Und Zucker ist groß genug, um es zu erhöhen?
Knifflig, ich habe zunächst übersehen, dass Essig einen pH-Wert von nur 2,4 hat. Das macht die Sache nicht einfacher. Ethanol ist weniger polar als Wasser. Bei Zucker erwarte ich, dass die Wirkung stark von Zucker-Zucker-Wechselwirkungen abhängt. Da es von der Nähe zweier Moleküle in Lösung abhängt, bedeutet dies, dass Sie erwarten würden, dass die Änderung der Oberflächenspannung eine Funktion zweiter Ordnung der Zuckerkonzentration ist.
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