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Theorie 10 durch ihren Auftrieb aufgestiegen. Das Getränk hat sich „beruhigt“. Ein Teil der Blasen kann aber über längere Zeit im Getränk verbleiben. So lassen sich im System Wasser/CO2 noch nach einer Woche Gasentbindungsmechanismen beobachten, die auf stabile Mikroblasen zu- rückzuführen sind [26]. Einerseits können Blasen durch Adhäsionskräfte an der Behälterwand oder an Feststoffpartikeln haften bleiben, andererseits können Blasen durch Anreicherung von grenzflächenaktiven Stoffen daran gehindert werden, sich aufzulösen. Der Mechanismus, nach dem dies erfolgt, wird unter 2.1.7 erläutert. 2.1.6.2 Gasreste Gasreste in Oberflächenstrukturen entstehen bei der Ausbreitung der Flüssigkeit über der Grenzfläche. Diese Gasreste schaffen Phasengrenzflächen zwischen der festen, flüssigen und gasförmigen Phase. Feststoffpartikel Behälterboden Abb. 2.4 Lokalisation von Gasresten. Gasrest Flüssigkeit Gasrest
Theorie 11 Gasreste können sowohl an Oberflächen als auch an Partikeln vorhanden sein (Abb. 2.4). Jede Oberfläche weist mikroskopisch kleine Vertiefungen auf, in denen Gasreste bestehen bleiben. Es hängt von der Flüssigkeit und der Oberfläche ab, welcher Kontaktwinkel sich einstellt. Horsthemke [27] hat den Einfluss der Oberfläche auf diesen Winkel untersucht. Bestehen Gasreste zunächst nur aus Luft, dann diffundiert CO2 aus der CO2-haltigen Flüssigkeit in diesen Gasrest. Dieser Vorgang ist unabhängig vom Druck im Gasrest und dauert solange, bis dort der CO2-Partialdruck dem CO2-Gleichgewichtsdruck der Flüssigkeit entspricht. 2.1.7 Stabilität von Blasen Der Innendruck pBl von Blasen in einer Flüssigkeit liegt über dem umgebenden Druck pU. Die Laplace-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz ∆p = pBl - pU, der Oberflächenspannung σ und dem Blasendurchmesser dBl: 4 ⋅ σ ∆ p = (2.4) dBl Wenn sich eine Blase in einer reinen Flüssigkeit befindet, die im Gleichgewicht mit der da- rüber liegenden Gasphase ist, dann schrumpft diese Blase aufgrund der Oberflächenspannung, wenn sie nicht vorher durch den Auftrieb aufsteigt. Demnach dürfte es in Flüssigkeiten, die sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden, gar keine stabilen Blasen geben. Handelt es sich jedoch nicht um ein reines System, sondern sind geringste Mengen oberflächenaktiver Stoffe vorhanden, dann wird oft eine vollständige Auflösung der Blase verhindert. Dazu reichen teilweise schon geringste Verunreinigungen aus. Die Gleichung für den Stoffübergang ist gegeben durch (2.5) m= β⋅ l A⋅∆c Darin ist m der Massenstrom durch die Fläche A, βl der flüssigkeitsseitige Stoff- übergangskoeffizient und ∆c die Konzentrationsdifferenz zwischen dem Gas in der Blase und dem gelösten Gas in der umgebenden Flüssigkeit. Blasen können nur dann über unbegrenzte Zeit stabil sein, wenn kein Stoffaustausch mehr stattfindet, d. h. wenn m = 0 ist. Das bedeu- tet, dass entweder der Stoffübergangskoeffizient βl = 0 oder die Konzentrationsdifferenz ∆c = 0 werden muss. Der Stoffübergangskoeffizient wird dann null, wenn kein Gas mehr durch die Blasenwand diffundieren kann, wie das bei einer völlig gasundurchlässigen Membran der Fall wäre. Fox und Herzfeld [28] haben vermutet, dass es sich bei den orga- nischen Blasenhäuten um undurchlässige Membranen handelt, die die Diffusion behindern. Durch Absenkung des Systemdrucks reißt diese Membran und Gas kann wieder in die Blase
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