Das „Knacken“ der Eiswürfel

So langsam erreichen wir teilweise schon wieder sommerliche Temperaturen, so dass man doch gerne mal zu einem gut gekühlten Getränk greift. Direkt aus dem Kühlschrank ist das kein Problem. Was aber wenn das favorisierte Getränk nicht im Kühlschrank stand? Oft werden dann Eiswürfel aus dem Gefrierfach herangezogen, um das Getränk etwas abzukühlen. Wer beim Eintauchen der Eiswürfel in das Getränk schon einmal genau hingehört hat, der hat sicherlich ein signifikantes „Knacken“ wahrgenommen. Aber warum knacken Eiswürfel, wenn man sie in ein Getränk gibt?

Im Grunde liegt das an der Tatsache, dass sich Eis genau wie jeder andere Stoff mit einer Temperaturänderung ausdehnt oder zusammen zieht. Mit steigender Temperatur nimmt die Dichte des Eises ab und es dehnt sich aus. Soweit ganz normal, aber was hat das mit dem „Knacken “ zu tun? Ein Eiswürfel, der aus dem Gefrierfach kommt, hat etwa eine Temperatur von -18 °C. Ein Getränk bei Raumtemperatur etwa 20 °C. Kommt das Eis nun in Kontakt mit dem Getränk, wärmt es sich auf. Allerdings erst einmal nur die äußere Schicht des Eiswürfels. Bis die Wärme des Getränks ins Innere des Würfels gelangt dauert es einige Sekunden. Die äußere Schicht, die jetzt wärmer geworden ist, dehnt sich aus, wobei der Kern des Würfels immer noch kalt und kompakt ist. Die nicht gleichmäßige Ausdehnung des Eises sorgt dafür, dass Spannungen im Eiswürfel auftreten und schlagartig Risse entstehen. Genau das hört man dann als leises Knacken. Wer genau hin schaut, kann die Risse im Eiswürfel auch sehen.

Bei bereits sehr kalten Getränken passiert das nicht oder nur deutlich schwächer. Der geringere Temperaturunterschied zwischen Getränk und Eis lässt die äußere Schicht des Würfels weniger schnell erwärmen und die entstehenden Spannungen sind geringer. Auch wenn der Eiswürfel gerade so erst gefroren ist oder bereits länger außen liegt, wird kein Knacken zu hören sein. In beiden Fällen hat das Eis nämlich nur etwas weniger als 0 °C. Wenn nun die äußere Schicht erwärmt wird, schmilzt sie einfach zu Wasser und hat somit keinen Einfluss mehr auf den Rest des Würfels.

Wenn du dir das nächste Mal ein kühles Getränk gönnst und Eiswürfel benutzt, kannst du ja mal genau hinhören und herausfinden, ob der Temperaturunterschied groß genug ist um das „Knacken“ hervorzurufen.

 

Quellen:

https://www.ja-gut-aber.de/warum-knacken-eiswuerfel-in-getraenken/

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Wie wird Kaffee entkoffeiniert?

Das wohl beliebteste Morgen-Getränk ist mit Sicherheit der Kaffee. Aber nicht jeder verträgt das darin enthaltene Koffein (sieh auch: Auswirkungen von Koffein) und so kommt es, dass immer mehr Kaffee Hersteller auch koffeinfreien Kaffee anbieten. Aber wie wird der Kaffee eigentlich entkoffeiniert?

Tatsächlich gibt es bereits Erfolge koffeinfreien Kaffee zu züchten allerdings ist dieser Prozess noch nicht so weit ausgereift, dass man auf das Entkoffeinieren komplett verzichten könnte. Genau dafür gibt es aber auch einige Möglichkeiten. In allen Verfahren wird das Koffein mit Hilfe einer zusätzlich eingebrachten Substanz, einem sogenannten Extraktionsmittel, aus den Kaffeebohnen extrahiert. Für diese Extraktionsmittel gibt es mehrere Möglichkeiten, die jeweils ihre Vor- und Nachteile haben.

Die Verbreitesten will ich im Folgenden kurz erklären:

Im „Direkt Verfahren“ werden, wie in allen Verfahren, die Bohnen zuerst mit heißem Wasserdampf behandelt. Anschließend wird das Koffein mit Dichlormethan oder Ethylacetat aus den Bohnen extrahiert. Danach müssen die Bohnen getrocknet werden, um das Lösungsmittel vollständig zu entfernen, da vor allem Dichlormethan als krebserregend gilt. Ethylacetat ist weniger gefährlich, würde die Bohnen aber geschmacklich verändern.

Im „Schweiz-Wasser-Prozess“ werden den Bohnen im ersten Schritt mit Hilfe von heißem Wasserdampf alle extrahierfähigen Inhaltsstoffe entzogen. Dem mit Inhaltsstoffen angereicherten Wasser wird dann mit Filtern das Koffein entzogen. Die anderen Inhaltsstoffe bleiben im Wasser. Diesem Wasser werden jetzt frische Bohnen ausgesetzt. Da das Wasser mit allen Bestandteilen außer Koffein angereichert ist, wird den frischen Bohnen in diesem Schritt nur noch das Koffein entzogen. Dieser Prozess hat allerdings den großen Nachteil, dass ein Teil der Bohnen weggeschmissen werden muss. Außerdem kann das abgetrennte Koffein nicht gewonnen und gegebenenfalls weiterverkauft werden.

Ein weiterer Prozess ermöglicht genau das relativ einfach. Das „Kohlenstoffdioxid-Verfahren“. Hier wird das Koffein mit Hilfe von CO₂ bei Drücken von mindestens 73 bar aus den Bohnen extrahiert. Das CO₂ befindet sich dabei im überkritischen Zustand. Durch Absenken des Drucks kann das extrahierte Koffein verhältnismäßig leicht wiedergewonnen und das CO₂ wiederverwendet werden.

Natürlich gibt es auch noch weitere Verfahren, auf die ich hier jetzt aber nicht mehr eingehen will. Alles in allem kann man sagen, dass ein relativ großer Aufwand betrieben wird, um dem Wunsch der Kunden nach koffeinfreiem Kaffee nachkommen zu können. „Koffeinfrei“ bedeutet übrigens laut EU-Richtlinie ein Koffeingehalt von weniger als 0,1%.

 

Quellen:

https://www.coffeeness.de/kaffee-koffein-entkoffeinierung/

https://www.coffeecircle.com/de/b/entkoffeinierter-kaffee

Wie entsteht der Kältekopfschmerz „Gehirnfrost“

So langsam beginnt wieder die Zeit, in der man gerne mal ein Eis essen geht oder zur Erfrischung kalte Getränke zu sich nimmt. Doch beides kann ein unangenehmes Phänomen zur Folge haben: Den sogenannten Kältekopfschmerz oder auch „Hirnfrost“. Aber was genau ist eigentlich die Ursache dieses stechenden Schmerzes im Kopf?

Tatsächlich gibt es noch keine eindeutige, detaillierte Erklärung wie genau der Schmerz zustande kommt. Die verbreitetste Theorie, zu der auch schon Studien vorliegen ist, dass der Kältereiz am Gaumen die Blutgefäße in diesem Bereich erweitert. Grundsätzlich reagieren Gefäße auf Kälte eher mit einer Verengung. Allerdings konnte in Studien beobachtet werden, das im Falle des Hirnfrosts genau das Gegenteil passiert. Die Gefäße erweitern sich schlagartig. Eine Erklärung dafür ist eine Art Schutzmechanismus des Gehirns. Um das Gehirn vor einer Unterkühlung zu schützen werden die Gefäße erweitert und damit die Durchblutung gesteigert. Diese kurzzeitig stärkere Durchblutung hat einen leichten Druckanstieg im Kopf zur Folge, was wir dann als unangenehm stechenden Schmerz empfinden.

Um die Dauer des Schmerzes zu reduzieren muss der Gaumen schnellstmöglich wieder erwärmt werden. Das geht zum Beispiel indem die warme Zunge darauf gepresst wird oder, falls vorhanden, ein warmes Getränk getrunken wird. Gänzlich verhindern lässt sich der Hirnfrost durch langsames essen oder trinken, so dass der Gaumen zwischen jedem Stück Eis oder jedem Schluck kalten Getränks Zeit hat sich wieder zu erwärmen.

Gefährlich ist der Hirnfrost übrigens nicht. Zumindest nicht so lange er nach wenigen Sekunden wieder nachlässt.

 

Quellen:

https://www.chirurgie-portal.de/neurologie/themen/brain-freeze-gehirnfrost.html

Wärmt uns Alkohol von innen?

Die Weihnachtszeit ist zwar schon lange vorbei, doch die kältesten Wintertage stehen jetzt erst an. Bei diesen kalten Temperaturen will man jede Gelegenheit nutzen sich aufzuwärmen. Da kommt ein Glühweinstand doch gerade recht, denn so ein Glühwein wärmt ja von innen. Doch ist das wirklich so?

Tatsächlich ist die wärmende Wirkung eines Glühweins nur von sehr kurzer Dauer. Da der Glühwein eine höhere Temperatur hat als unser Körper, gibt dieser natürlich erst einmal etwas Wärme an unseren Köper ab. Bei einer angenommenen Trinktemperatur von ca. 50°C ist das im Vergleich zur Körpertemperatur (36°C) allerdings nicht übermäßig viel. Dazu kommt, dass der Glühwein mit der Zeit ja auch abkühlt, wodurch diese Differenz noch geringer wird. Diese kurze Erwärmung unseres Körpers „von innen“ hält somit nicht lange an. Ein zweiter Faktor, der dafür sorgt, dass es uns vorkommt als würde der Glühwein wärmen, ist der darin enthaltene Alkohol. Alkohol hat eine Blutgefäß erweiternde Wirkung. Das heißt die Gefäße, die das Blut bis in die äußersten Stellen unseres Körpers (Hände, Beine Gesicht) transportieren weiten sich und lassen damit mehr Blut an genannte Stellen. Mehr Bluttransport bedeutet auch mehr Wärmetransport, da das Blut ja von warmen Körperinneren kommt. Was wir wahrnehmen ist eine leichte Erwärmung beispielsweise im Gesicht. Was wir nicht merken ist, dass diese Wärme im Körperinneren jetzt fehlt und über die äußersten Gefäße an die Umgebung abgegeben wird. Insgesamt verliert der Körper somit mehr Wärme an die Umgebung, was folglich zu einer Auskühlung führt.

Das kurzzeitige Wärmegefühl ist also auf längere Sicht schlecht für den Wärmehaushalt unseres Körpers. In Extremfällen kann das sogar gefährlich werden. Bei übermäßigem Konsum von Alkohol nimmt der Körper durch die berauschende Wirkung des Alkohols den Wärmeverlust des Körpers nicht mehr wahr und es kann bei langem Aufenthalt in sehr kalter Umgebung zu Unterkühlungen kommen.

Eine Tasse Glühwein ist da natürlich noch kein Problem und kann ja wie oben beschrieben auch kurzzeitig wärmen. Bei höherem Alkoholkonsum (der natürlich grundsätzlich nicht zu raten ist) sollte man im Winter allerdings möglichst bald ein warmes Wohnzimmer aufsuchen um Unterkühlungen zu vermeiden.

 

Quellen:

https://www.kenn-dein-limit.de/aktuelles/artikel/waermt-alkohol-wirklich-von-innen/

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