Ausgehend von den Forschungsergebnissen in der Bier- und Sektherstellung zum Thema
"Schaum" soll im Rahmen dieser Arbeit eine Untersuchungsmethode vorgestellt werden, die
es erlaubt, mit einfachen Mitteln das Schaumverhalten von alkoholfreien Getränken zu
messen. Darüber hinaus wird versucht, die mittlere Oberflächenspannung als Indikator für das
Schaumverhalten von alkoholfreien Getränken einzuführen.
Es wird zu prüfen sein, ob diese Untersuchungsmethode im Rahmen des Berufsschulunterrichts
für Mälzer, Brauer bzw. Restaurantfachfrauen- und -männer Anwendung finden
kann.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Problemstellung
2. Theoretische Untersuchungen zum Schaumphänomen
2.1. Schäume in der Getränkeindustrie
2.1.1. Erwünschte Schäume in der Getränkeindustrie
2.1.2. Unerwünschte Schäume in der Getränkeindustrie
2.2. Allgemeine Erklärung des Schaumphänomens
2.2.1. Entstehung von Schäumen
2.2.2. Schaumhaltbarkeit
2.2.3. Schaumstabilität
2.2.4. Schaumzerfall
2.3. Untersuchung spezieller Schaumphänomene
2.3.1. Der Bierschaum
2.3.2. Mousseux
2.3.3. Gushing
2.3.4. Schäume in alkoholfreien Getränken
2.3.5. Feste Schäume
2.4. Methoden zur Messung der Schaumeigenschaften
2.4.1. Ross & Clark-Methode
2.4.2. NIBEM-Methode
2.4.3. Einschenkmethode nach Ullmann und Pfenninger
2.4.4. Neue Methode zur Messung der Schaumhaltbarkeit von Bier
2.5. Methoden zur Messung der Oberflächenspannung
2.5.1. Methode des maximalen Blasendruckes
2.5.2. Steighöhenmethode
2.5.3. Tropfengewichtsmethode
2.5.4. Abreißmethode
2.6. Schaumbeeinflussende Substanzen
2.6.1. Kohlendioxid
2.6.2. Schaumpositive Inhaltsstoffe
2.6.3. Schaumnegative Inhaltsstoffe
2.6.4. Schaummittel
2.7. Technologische Einflußfaktoren auf die verschiedenen Schaumformationen
2.7.1. Bierschaum
2.7.2. Mousseux
2.7.3. Gushing
2.7.4. Schäume in alkoholfreien Getränken
2.8. Schlußfolgerungen aus der Theorie
3. Praktische Untersuchungen zum Einfluß der Oberflächenspannung auf das Schäumen von Getränken
3.1. Aufgabenstellung
3.2. Material und Methoden
3.2.1. Geräte und Chemikalien für die Schaummessungen
3.2.2. Geräte und Chemikalien für die Messung der Oberflächenspannung
3.2.3. Methode zur Durchführung der Schaummessungen
3.2.3.1. Versuchseinrichtung
3.2.3.2. Versuchsdurchführung
3.2.3.3. Vorversuche
3.2.3.4. Hauptversuche
3.2.4. Methode zur Durchführung der Oberflächenspannungsmessung
3.2.4.1. Versuchseinrichtung
3.2.4.2. Versuchsdurchführung
3.2.4.3. Vorversuche
3.2.4.4. Hauptversuche
3.3. Versuchsergebnisse
3.3.1. Versuchsergebnisse der Schaummessungen
3.3.1.1 Phänomenologische Ergebnisse
3.3.1.2. Meßergebnisse der einzelnen Schaummessungen
3.3.1.3. Fehleranalyse
3.3.2. Versuchsergebnisse der Oberflächenspannungsmessung
3.3.2.1. Meßergebnisse der Oberflächenspannungsmessung
3.3.2.2. Fehleranalyse
3.4. Diskussion der Versuchsergebnisse
4. Schlußfolgerungen
4.1. Verwendete Versuchsanlage und -methode zur Messung des Schaumes
4.2. Verwendete Versuchsanlage und -methode zur Messung der Oberflächenspannung
4.3. Ansatzpunkte für weiterführende Untersuchungen
4.4. Anwendungsgebiet Berufsschule
4.5. Umsetzung der Versuchsergebnisse in der Praxis
5. Zusammenfassung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die vorliegende Arbeit untersucht das Schaumverhalten alkoholfreier Getränke, um die Ursachen für unerwünschte Schaumbildung während des Abfüllprozesses zu identifizieren und Möglichkeiten zur Voraussage des Schaumverhaltens mittels Oberflächenspannungsmessungen zu evaluieren. Ziel ist es, eine einfache Untersuchungsmethode zu etablieren, die auch im berufsschulischen Kontext anwendbar ist.
- Analyse von Schaumphänomenen bei alkoholischen und alkoholfreien Getränken
- Untersuchung von Inhaltsstoffen und technologischen Faktoren, die die Schaumbildung beeinflussen
- Evaluierung der Oberflächenspannung als Indikator für das Schaumverhalten
- Entwicklung und Erprobung eines praktischen, kostengünstigen Messsystems
- Vergleich verschiedener Methoden zur Bestimmung von Schaumeigenschaften und Oberflächenspannung
Auszug aus dem Buch
2.3.3. Gushing
Eine unerwünschte Gushingbildung tritt sowohl bei alkoholischen Getränken, wie Schaumwein oder Bieren, als auch bei imprägnierten alkoholfreien Getränken, wie CO2-haltigem Mineralwasser, in Erscheinung. Das Phänomen des Gushing unterscheidet sich nur auf den ersten Blick von den oben beschriebenen Schaumphänomenen. Viele Erklärungsversuche des Gushing können auch für Schäume in anderen Bereichen Verwendung finden. Sowohl bei der Herstellung von Getränken als auch beim Verbraucher selbst kann das Gushing beobachtet werden.
Beim Öffnen von Flaschen mit CO2-haltigen Getränken kommt es gelegentlich zu einem plötzlichen und anhaltenden Überschäumen der Flüssigkeit. Die CO2-Entbindung erfolgt gleichzeitig über den ganzen Flüssigkeitskörper. Diese heftige Reaktion bei kohlensäurehaltigen Getränken nennt man Gushing (engl.: gushing = überschäumend). Am bekanntesten ist diese Erscheinung bei schäumenden Weinen und bei Bier. Auch nach sachgemäßem Öffnen des Sektes/ Champagners kann die unerwünschte Schaumfahne über 100 cm hoch aus der Flasche herausschießen. Für Erklärungsversuche dieses Phänomens ist die Kenntnis der Gleichgewichtsverhältnisse in der geschlossenen Flasche bzw. der Einflußmöglichkeiten notwendig:
a) Gleichgewichtszustand
Bei der alkoholischen Gärung entsteht neben dem Alkohol und den flüchtigen Gärungsnebenprodukten auch das Kohlensäuregas. Wenn die Gärung in einem geschlossenem Gefäß stattfindet (Flaschengärung), kann das CO2 nicht entweichen. Der CO2 Druck steigt bis zum Ende der Gärung an. In der geschlossen Flasche befindet sich das Kohlendioxid im Gasraum und jenes in der Flasche in einem Gleichgewicht. Dieser Zustand ist metastabil, d.h. nur Blasen mit einem bestimmten Radius können bei einem bestimmten Druck und einer entsprechenden Oberflächenspannung für längere Zeit in der Flüssigkeit existieren. Übersteigt der Blasenradius einen kritischen Wert, dann kann die Blase durch den Innendruck wachsen und steigt auf. Ist der Radius jedoch kleiner, überwiegt die Oberflächenspannung und die Blase kollabiert [15].
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Problemstellung: Diese Einführung verdeutlicht die wirtschaftliche Relevanz der Schaumproblematik in der Getränkeindustrie und beschreibt die Zielsetzung, die Oberflächenspannung als messbaren Indikator für das Schaumverhalten zu etablieren.
2. Theoretische Untersuchungen zum Schaumphänomen: Dieses Kapitel erläutert die physikalisch-chemischen Grundlagen der Schaumentstehung, -stabilisierung und des Zerfalls, wobei sowohl erwünschte als auch unerwünschte Prozesse sowie verschiedene Messmethoden diskutiert werden.
3. Praktische Untersuchungen zum Einfluß der Oberflächenspannung auf das Schäumen von Getränken: Dieser Abschnitt beschreibt das Versuchsdesign und die angewandten Methoden zur Messung des Schaumvolumens und der Oberflächenspannung bei verschiedenen alkoholfreien Getränken sowie die anschließende Diskussion der Ergebnisse.
4. Schlußfolgerungen: Hier werden die Ergebnisse der praktischen Arbeit reflektiert, die Eignung der Messsysteme bewertet und Empfehlungen für weiterführende Untersuchungen sowie den Einsatz im Berufsschulunterricht ausgesprochen.
5. Zusammenfassung: Dieses Kapitel bietet eine kompakte Übersicht über die gesamte Arbeit, von den theoretischen Hintergründen bis zu den experimentellen Ergebnissen zur Schaumneigung alkoholfreier Getränke.
Schlüsselwörter
Getränkeindustrie, Schaum, Oberflächenspannung, Schaumstabilität, Schaumhaltbarkeit, Kohlendioxid, Gushing, Mousseux, Schaumbildungsvermögen, Alkoholfreie Getränke, Messmethoden, Oberflächenelastizität, Oberflächenviskosität, Bierschaum, Lebensmitteltechnologie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das Phänomen des Schäumens bei alkoholfreien Getränken und erforscht, inwieweit die Oberflächenspannung als Indikator zur Vorhersage dieses Schaumverhaltens dienen kann.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die physikalisch-chemischen Grundlagen der Schaumentstehung, die Identifikation von schaumbeeinflussenden Inhaltsstoffen und technologischen Faktoren sowie die praktische Erprobung von Messverfahren.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel besteht darin, eine mit einfachen Mitteln durchführbare Untersuchungsmethode für die Berufsschulpraxis vorzustellen, mit der das Schaumverhalten alkoholfreier Getränke gemessen und über die Oberflächenspannung besser verstanden werden kann.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden verschiedene experimentelle Methoden zur Messung des Schaumvolumens und der Halbwertszeit sowie physikalische Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung (z.B. mittels Tensiometern) angewandt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst theoretische Erläuterungen zu Schaumphänomenen (wie Gushing oder Mousseux), die detaillierte Beschreibung der eigenen Versuchsaufbauten (Versuchsanlagen 1 und 2) sowie die Auswertung und Diskussion der gewonnenen Daten.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Schaumstabilität, Oberflächenspannung, Alkoholfreie Getränke, Gushing, Lebensmitteltechnologie und Schaumbildungsvermögen kennzeichnen.
Warum ist die Oberflächenspannung für die Schaumstabilität so wichtig?
Eine niedrigere Oberflächenspannung erleichtert die Bildung neuer Grenzflächen und verringert den notwendigen Blaseninnendruck, was die Stabilität des Schaums maßgeblich beeinflusst.
Welche Rolle spielt die Temperatur bei der Schaumentwicklung?
Die Temperatur beeinflusst sowohl das Bindungsvermögen des Kohlendioxids in der Flüssigkeit als auch die Viskosität und damit die Stabilität der Schaumlamellen, was zu variierenden Schaumergebnissen führt.
Warum sind die Ergebnisse für die Praxis der Getränkeindustrie relevant?
Die Erkenntnisse helfen dabei, unerwünschtes Schäumen (z.B. Gushing) zu minimieren, Füllverluste während der Abfüllung zu reduzieren und die Nennleistung der Abfüllanlagen durch optimierte Prozessführung zu steigern.
Warum ist die Methode für Berufsschulen besonders geeignet?
Das in der Arbeit vorgestellte Versuchssystem nutzt einfache technische Mittel, die ohne komplexe Laborausstattung auskommen und Schülern den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaften und Schaumverhalten praxisnah verdeutlichen können.
- Quote paper
- Sebastian Loitsch (Author), 1999, Einfluß der Oberflächenspannung auf das Schäumen von Getränken, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185651
