E63 Einfrieren Eiscreme

Thema

Dieses Eis ist ein Mehrphasensystem mit Eiskristallen, die in einer konzentrierten flüssigen Phase aus Zucker, Proteinen und Fett dispergiert sind, sowie mit eingeschlossenen Luftbläschen. Die Qualität des Eises – seine cremige oder körnige Textur – hängt primär von der Größe der dispergierten Eiskristalle ab. Kleinere Eiskristalle ergeben eine cremigere Textur. Die Gefrierpunktserniedrigung erklärt, warum dieses Eis bei der üblichen Temperatur eines Haushaltsgefrierschranks nicht vollständig gefriert: Die im Eis gelösten Zucker – ob Saccharose, Glucose oder Fructose – senken den Gefrierpunkt der flüssigen Phase proportional zu ihrer molaren Konzentration. Folglich nimmt der gefrorene Anteil des Eises mit sinkender Temperatur allmählich zu, ohne bei der üblichen Serviertemperatur jemals vollständig zu gefrieren. Die höhere molare Konzentration der gelösten Zucker führt zu einer stärkeren Gefrierpunktserniedrigung und somit dazu, dass bei gleicher Temperatur ein geringerer Anteil des Eises gefriert.

Kleine Eiskristalle verleihen diesem Eis eine glatte und cremige Textur, während große Eiskristalle eine körnige Konsistenz erzeugen. Um diese kleinen Eiskristalle zu erhalten, sind sowohl eine schnelle Abkühlung mit einem großen Temperaturunterschied zwischen dem Eis und dem Kältemittel als auch intensives Rühren während des Gefrierprozesses erforderlich. Dadurch werden die Eiskristalle bereits während ihres Wachstums aufgebrochen. Der Aufschlag des Eises, also die darin eingeschlossene Luft, trägt ebenfalls zu seiner glatten Textur bei. Intensives Rühren während des Gefrierprozesses führt zu kleineren Eiskristallen und somit zu einer noch glatteren Textur.

Die Gefrierzeit dieses Eises wird mithilfe der Plank-Gleichung anhand seiner Größe, des Kältemittels und der thermischen Eigenschaften des Eises berechnet: Eine dünnere Form und ein größerer Temperaturunterschied zwischen Eis und Kältemittel verkürzen die notwendige Gefrierzeit. Des Weiteren ist die Wärmeleitfähigkeit dieses gefrorenen Eises, wie ein anderes Modell zeigt, aufgrund des enthaltenen Eises höher als die von flüssigem Wasser. Die dünnere Form dieses Eises führt daher gemäß der Planckschen Gleichung zu einer kürzeren Gefrierzeit.

Dieses Modell mit seinen kleinen Eiskristallen und der kurzen Gefrierzeit legt somit die Glasübergangstemperatur dieses Eises als die Schwelle fest, unterhalb derer es amorph und glasartig wird. Oberhalb dieser Glasübergangstemperatur, aber noch unterhalb des Gefrierpunkts des Eises, können diese Eiskristalle durch den gleichen Ostwald-Reifungsprozess reifen, der in einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben wird. Dabei lösen sich die kleinen Eiskristalle auf, und größere Eiskristalle wachsen an ihrer Stelle, was die Textur des Eises während der Lagerung verschlechtert. Wird dieses Eis bei einer Temperatur näher am Gefrierpunkt anstatt näher an der Glasübergangstemperatur gelagert, schreitet die Ostwald-Reifung schneller voran, was zu einer stärkeren Verschlechterung der Eistextur während der Lagerung führt.

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