Schaumige Modelle

News: Schaumige Modelle

Der letzte Schluck Bier ist manchmal schal - keine erfrischenden Bläschen mehr, und auch der Schaum hat sich schon lange verflüssigt. Die dafür verantwortlichen Prozesse sind bekannt, doch wie sie zusammenspielen, war bisher noch unklar. Nun haben Forscher ein theoretisches Modell dafür entwickeln können. Reicht der Schaum auf dem Bier dann bald bis zum letzten Schluck?

Antje Findeklee

Milchshakes und Mousse au Chocolat, Baiser und die Blume auf dem Pils – viele leckeren Dinge bestehen aus Schaum. Nur leider ist die Freude daran ein kurzes Vergnügen: Nach nicht allzu langer Zeit fallen die Gebilde in sich zusammen und zurück bleibt allein die Flüssigkeit. Verantwortlich dafür sind zwei seit langem bekannte Prozesse. Die kleinen Bläschen platzen, wodurch sich immer größere Blasen bilden. Außerdem sorgt der höhere Gasdruck in kleineren Bläschen dafür, dass ihr Inhalt in größere Nachbarn diffundiert. Dazwischen bilden sich dann zunehmend größere Kanälchen, durch die sich die Flüssigkeit nach unten absetzen kann. Wie genau diese Vorgänge ineinander spielen, hatten Wissenschaftler bisher allerdings nicht austüfteln können.

Howard Stone und seine Kollegen von der Harvard University versuchten nun, ein theoretisches Modell dafür zu entwickeln. Sie füllten eine waagerecht liegende, zwei Meter lange Röhre mit Seifenschaum und drehten sie in die Senkrechte. Dann maßen sie die Höhe der Flüssigkeit, die langsam nach unten durchsickerte. Den Schaum selbst stellten sie mit zwei unterschiedlichen Gasen her: In einigen Versuchen verwendeten sie Kohlendioxid (CO₂, in anderen Perfluorethan (C₂F₆). Kohlendioxid diffundiert sehr leicht von einer Blase zur nächsten. Perfluorethan ist dagegen deutlich schwerfälliger, in einem damit hergestellten Schaum vergrößern sich die Bläschen daher kaum.

Wie erwartet sickerte in dem C₂F₆-Schaum denn auch die Flüssigkeit mindestens um das Zehnfache langsamer nach unten als in den Versuchsröhren mit CO₂-Schaum. Ebenfalls erwartungsgemäß konnten die Forscher den Prozess beschleunigen, wenn sie in dem Perfluorethan-Schaum den Flüssigkeitsgehalt erhöhten. Zu ihrer Überraschung blieb der Kohlendioxid-Schaum davon jedoch völlig unbeeindruckt: Bei ihm spielte der Flüssigkeitsgehalt keine Rolle dafür, wie schnell sich die Flüssigkeit unten absetzte.

Also gingen die Wissenschaftler ihre daraus erstellten Simulationen noch einmal durch. Und siehe da – sie hatten nicht alle möglichen Folgen berücksichtigt, berichtet Stone. Denn in einem sehr feuchten Schaum sind die Bläschen von einer dickeren Flüssigkeitsschicht eingehüllt, was die Diffusion erschwert. Das wiederum führt dazu, dass sich die kleineren Bläschen länger halten können, sich damit aber auch keine größeren Zwischenräume für die nach unten abfließende Flüssigkeit bilden. So wird auch dieser Prozess gebremst. Erst nach einiger Zeit wird durch das "Entwässern" die Flüssigkeitshülle um die Bläschen dünner, die kleineren Bläschen verschmelzen zu größeren, was wiederum das Sickern beschleunigt. Und tatsächlich – als sie ihr Modell dann erneut mit Daten fütterten, stimmten die theoretischen und experimentellen Ergebnisse auch wirklich überein.

Vielleicht eröffnen sie damit den Weg dafür, den "idealen" Schaum herzustellen. Nur ist Schaum nicht immer erwünscht. So hofft beispielsweise die Coca-Cola Company, dass die Forscher ihnen nun dabei helfen, den unerwünschten Schaum zu vermeiden, der aus den Zapfhähnen herausspritzt.