Für einen guten Cocktail ist die richtige Mischung entscheidend. Schließlich sollen sich auf der Zunge die Bestandteile der verschiedenen Flüssigkeiten in bestimmter Weise überlagern. Wenn alles auf molekularer Ebene so gleichmäßig verteilt ist, dass sich die Einzelgeschmacksrichtungen nicht mehr unterscheiden lassen, kann man ganz neue Mischaromen erschaffen. Es sei denn, man möchte aus sensorischen Gründen bewusst gar keine homogene Mixtur herstellen.

Manche Zutaten verbinden sich grundsätzlich nur schwer, etwa Öl und Wasser. Aber es wird mitunter selbst dann knifflig, wenn die Komponenten im Prinzip gut zusammenpassen.

Bereits die Verdünnung von Fruchtsirup mit Wasser zu einem homogenen Saft verlangt eine Entscheidung: Gibt man das Wasser zuerst ins Glas und fügt dann den Sirup hinzu oder umgekehrt? Will man nach dem ersten Vereinigen der beiden Flüssigkeiten auf weitere Aktionen wie Umrühren oder Schütteln möglichst verzichten, funktioniert es nach meiner Erfahrung am besten, wenn man anfangs den Sirup in der passenden Menge in das Trinkgefäß gibt und dann das Wasser zügig hinzugießt. Woran liegt das?

Physikalisch gesehen hat man es hier mit einem klassischen Beispiel für stabile und instabile Dichteschichtung zu tun. Chemische Vorgänge kommen nicht ins Spiel.

Wenn sich zunächst der Sirup mit seiner größeren Dichte (typischerweise 1,3 Gramm pro Kubikzentimeter) unten im Gefäß befindet und das Wasser mit seiner geringeren Dichte (1 Gramm pro Kubikzentimeter) vorsichtig darüber gelagert wird, entsteht eine stabile Schichtung. Sie würde über lange Zeit so bestehen bleiben, abgesehen von sehr langsam ablaufenden Mischungsvorgängen durch Diffusion.

Im umgekehrten Fall, wenn man Wasser behutsam mit dem Sirup überschichtet, schwebt die Flüssigkeit mit der größeren Dichte oben. Dieser Zustand ist instabil und lässt sich nur für kurze Zeit aufrechterhalten.

Bewegungsenergie ersetzt den Löffel

In beiden Fällen ist die Strömung der Flüssigkeiten beim Eingießen entscheidend. Füllt man den Sirup zuerst in ein Trinkglas und gibt anschließend das Wasser aus einer gewissen Höhe hinzu, durchdringt der Strahl die Sirupschicht – trotz der geringeren Dichte des Wassers. Dessen Bewegungsenergie beim Fallen reicht aus, um den Sirup zur Seite zu verdrängen und ihn zu verwirbeln. Das kann man sogar bei farblosem Sirup sehen, weil Licht beim Übergang zwischen Medien mit unterschiedlicher Dichte gebrochen wird. Man erkennt Schlieren: Das Licht wird entsprechend den wechselnden Orientierungen der Grenzschichten in verschiedene Richtungen abgelenkt.

»Aber gern und tief verlor ich mich in alle die Vermischungen und Verschlingungen«Friedrich Schlegel, deutscher Philosoph

Die Schlieren zeigen also genau die Bereiche an, in denen die Flüssigkeiten einander mit unterschiedlicher Geschwindigkeit begegnen. Beide üben tangentiale Reibungskräfte aufeinander aus, die zu Verformungen der Grenzschichten führen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Scherungen. Sie sind essenziell für die Vermischung. Im vorliegenden Fall rollt das Wasser in einer dünnen Schicht nach außen.

Dieses Einkringeln der Grenzflächen vergrößert die Kontaktflächen zwischen beiden Medien sehr stark. Faltungen und dünne Schichtungen sind die Folge. Da Wasser und Sirup ineinander löslich sind, beginnt an diesen verhältnismäßig großen gemeinsamen Oberflächen sofort die Diffusion. Die Moleküle ziehen sich gegenseitig an und vermischen sich, bis die Größe der Schlieren ins Mikroskopische absinkt und die Unterschiede langsam verblassen. Solcherart entsteht eine homogene Mischung.

Zäher Nachzügler

Das Geschehen ändert sich grundlegend im umgekehrten Fall, wenn der schwere Sirup in das leichtere Wasser gegossen wird. Denn dabei dominieren die Schwerkraft und die starke innere Kohäsionskraft des Sirups, die dessen Strahl fest zusammenhalten. Er bewegt sich wie ein ziemlich glatter Faden nahezu ungebremst durch das leichte Wasser bis auf den Grund des Glases.

Bei manchen Sirupen zeigt sich bei genauer Beobachtung, dass sich der Flüssigkeitsfaden am Boden in einer Spirale aufrollt. Ganz ähnlich kennt man das von Honig, den man aus einer gewissen Höhe etwa auf eine Scheibe Brot fließen lässt. Dieser Vergleich zeigt: Es findet nur eine sehr geringe Scherung statt, sodass es fast so ist, als fiele der Strahl in Luft. Wegen der geringeren Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten behält er seine Form nahezu bei.

Es drängt sich die Frage auf, ob es nicht auch in diesem Fall schließlich zu einer Mischung kommt, welche die Kriterien eines homogenen Getränks nahezu erfüllt. Sofern es sich um eine echte Lösung handelt, lautet die Antwort »Ja«. Aber das kann sehr lange dauern. Eher greift man zu einem Löffel und rührt kräftig um.

In der Industrie und Technik ist derart asymmetrisches Verhalten beim Gießen und Mischen absolut entscheidend. Will man zwei stark unterschiedlich viskose Flüssigkeiten zusammenbringen, ist die Reihenfolge oft der Schlüssel zum Erfolg – oder der Grund des Scheiterns.