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Diffusion

Wissen von A-Z

Bei der Diffusion (lat. diffundere = ausgießen, ausbreiten) handelt es sich um einen natürlich ablaufenden, physikalischen Prozess. Er führt nach und nach zur vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe durch eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen, dem sog. Konzentrationsausgleich.

Die Teilchen eines gelösten Stoffes sind in ständiger Bewegung. Kommt es z.B. durch Zugabe von Lösungsmitteln zu einem Konzentrationsunterschied entsteht ein Konzentrationsgefälle. Im Laufe der Zeit wird dieses durch die Teilchenbewegung ausgeglichen. Die gleiche Temperatur vorausgesetzt, hängt die Diffusionsgeschwindigkeit vor allem vom Konzentrationsgefälle und den Eigenschaften des diffundierenden Stoffes ab.

Diffusion beruht auf der Zufallsbewegung von Teilchen (Brownsche Molekularbewegung) aufgrund ihrer thermischen Energie. Bei ungleichmäßiger Verteilung bewegen sich statistisch mehr Teilchen aus Bereichen hoher Konzentration in Bereiche geringer Konzentration bzw. Teilchendichte als umgekehrt. Dadurch wird ein Stofftransport ausgelöst.

In einem abgeschlossenen System bewirkt Diffusion den Abbau von Konzentrationsunterschieden bis hin zur vollständigen Durchmischung. Diffusion ist vor allem auf Nano- bis Millimeter-Skalen wirksam. Auf größeren Skalen dominiert in Flüssigkeiten und Gasen der Stofftransport in der Regel durch Strömung (Konvektion).

Diffusion kann auch durch eine Membran hindurch erfolgen und spielt bei der Osmose eine wichtige Rolle.

Beispiel einer Diffusion anhand des Pökelverfahrens

Beim Pökeln sind die Schinkenrohlinge direkt von kristallinem oder in gelöster Form vorliegendem Salz umgeben, dessen Konzentration stets höher ist als der Salzgehalt im Fleisch. Diese Salze gelangen durch Diffusion in das Innere der Fleischstücke. Im Gegenstrom diffundiert Fleischsaft (Wasser mit gelöstem Eiweiß und anderen Fleischinhaltsstoffen) nach außen.

In der zweiten Pökelphase, dem Brennen, findet die Salzdiffusion nur noch innerhalb der Fleischstücke statt, da die Unterschiede zwischen den Salzkonzentrationen des Rand- und Kernbereichs sich ausgleichen und von außen kein Salz mehr zugeführt wird.


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