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News: Träge Soße oder schnelle Brühe?

Einerlei ob Ketchup, Zahnpasta oder Sonnenmilch - ist erstmal die halbe Flasche oder Tube aufgebraucht, dann fällt es häufig schwer, den Rest herauszubekommen. Irgendwie stockt der Fluss. Warum, das konnte nun ein Physiker in einem Kugel-Experiment nachstellen.
Ketchup
Sonderlich praktisch sind Glasflaschen als Ketchup-Verpackung ja nicht gerade. Man kann vorher noch so sehr schütteln, häufig quält sich die Tomatenwürze nur langsam aus der Öffnung. Wer nun ungeduldig auf den Flaschenboden klopft, hat dann schnell seine Pommes frites in Rot ertränkt. Aber was verursacht den Stau in der Ketchup-Flasche?

Weniger mit Ketchup, als ganz allgemein mit kolloidalen oder granularen Suspensionen beschäftigt sich Mark Haw von der University of Edinburgh. Der Forscher hat als Modellsystem für die fest-flüssig-Gemische kleine Kunststoffkügelchen mit einem organischen Lösungsmittel vermengt und sich angeschaut, wie sich das Material verhält, wenn es durch eine Verengung gedrückt oder gesaugt wird. Die Kügelchen waren dabei zwischen rund 300 Nanometern und einem Mikrometer groß und deckten damit den Bereich kolloidaler Gemische – die bei geringer Verdünnung nur Brown'sche Molekularbewegung aufweisen – und granularer Gemische ab, bei denen vor allem die Schwerkraft regiert.

An diesem System ließ sich nun tatsächlich der Staueffekt nachstellen, mehr noch: Haw konnte auch zeigen, dass es dabei zu einer Art Selbstfiltration kommt, das heißt, der flüssige Teil der Suspension fließt weiter fast ungehindert durch die Poren des verstopften Kanals. Auch das lässt sich zuweilen bei Ketchup beobachten. Da sitzt das Tomatenmark fest im Glas, aber ein dünnes Rinnsal rötlich-wässriger Flüssigkeit tropft aus der Flasche – nicht gerade appetitlich.

Immerhin, Haw konnte feststellen, dass die Verstopfung stets ab einer gewissen Konzentration der festen Bestandteile in der Flüssigkeit eintrat – eigentlich nicht verwunderlich: je mehr feste Bestandteile, desto schneller ist die Röhre dicht. Dieser Konzentrationsgrenzwert war wiederum abhängig von der Teilchengröße. Mit kleineren Partikeln blieb die Suspension auch bei großen Kugel-Konzentrationen länger flüssig, während große Partikel schon in vergleichsweise geringer Ansammlung den Engpass verstopften. Auch diese Erkenntnis dürfte unsere Alltagserfahrung wohl bestätigen, aber interessant war schon, dass eine Verstopfung auch dann eintritt, wenn die Öffnung recht üppig ausfällt. Kein großer Vorteil also der weite Schraubverschluss an den Ketchup-Flaschen mancher Hersteller.

Um dem ganzen Verhalten auch im mikroskopischen Maßstab auf den Grund zu gehen, hat sich Haw den Fluss in der Nähe einer Kapillar-Öffnung in der Vergrößerung angesehen. Während es hier bei niedrig-konzentrierten, fließenden Suspensionen nichts sonderlich Aufregendes zu entdecken gab, zeigten sich bei großen Kugelkonzentrationen dunkle bogenförmige Linien, die sich häufig wie Wellen ruckartig ausbreiteten. Diese Schübe bringt Haw mit der immer wieder stockenden Bewegung der Suspension in Verbindung, mit der das Kügelchen-Gemisch aus der Röhre fließt. Die dunklen Linien würden dabei durch Lichtstreuung verursacht, ihr genauer Ursprung sei aber noch unklar.

Gut, offenbar hilft uns diese Arbeit noch nicht sonderlich dabei, den Ketchup leichter aus der Flasche zu bekommen. Denn die einzigen beiden Möglichkeiten wären, entweder die Tomatenpartikelchen zu verkleinern oder die dickflüssige Soße zu Tomatenbrühe zu verdünnen. Aber wer will das schon?

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