Was passiert mit einem Energiedrink beim Einfrieren?

Durch das Einfrieren bzw. erstmal das Absenken der Temperatur verändern sich die Löslichkeiten der enthaltenen Stoffe im Wasser. Dabei gilt (für die meisten) Feststoffe, dass die Löslichkeit mit der Temperatur steigt. Das heißt im Umkehrschluss, dass sie mit fallender Temperatur abnimmt. In sehr kaltem Wasser löst sich Zucker also sehr schlecht. Dadurch fällt schon mal ein Teil des Zuckers aus. Wenn das Wasser dann anfängt zu gefrieren, bildet es Eiskristalle. In diesen wird kein Zucker eingebaut (hat was damit zu tun wie Eiskristalle aufgebaut sind, darauf will ich an der Stelle aber nicht genauer eingehen) und er wird in das immer kleiner werdende flüssige Volumen gedrängt. Letzendlich fällt (fast) alles aus. Das gilt so auch für die anderen Inhaltsstoffe wie Farb- und Aromastoffe. Da Energydrinks relativ viel Zucker bzw Zusätze enthalten ist der Effekt natürlich stark ausgeprägt. Daher dein schaumiges "Energy-Konzentrat".

Bei Gasen wie CO2 (bzw dann der Kohlensäure) ist der Effekt erstmal umgekehrt. Die lösen sich besser in kaltem Wasser. Allerdings wird es beim Gefrieren dann trotzdem aus dem Eis verdrängt und bildet kleine Bläschen im Eis oder sammelt sich eben wo Platz ist. Das Aufblähen der Dose kommt zum Teil wahrscheinlich auch daher, dass Gas frei wird. Der Großteil dürfte aber eher daher rühren, dass sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt.

Daher meine Frage: Wieso haben sich der gesamte Zucker und Farbstoff abgesetzt und vom Wasser getrennt?

Auch wenn der Zucker einen anderen Gefrierpunkt hat, müsste er doch weiterhin im Wasser gelöst sein? 🤔

Du beantwortest es dir quasi selbst schon.

Zucker hat eine andere Dichte als Wasser, deswegen trennt er sich davon. Im Energydrink ist zudem Kohlensäure. Bin jetzt nicht wirklich ein Chemie-Ass, aber ich wette, dass Kohlensäure sich mit einem der beiden besser bindet, also entweder mit Zucker oder Wasser. Da Gas aufsteigt, wird es also wohl den Zucker mitgenommen haben, während das Wasser davon "befreit" wurde.

Wasser gefriert zu ziemlich reinem Eis. Der Rest wird stark aufkonzentriert.

So werden Auch extreme Stark Biere gebraut.