Lebensmitteltechnologie at Universität Zu Kiel | Flashcards & Summaries

Lernmaterialien für Lebensmitteltechnologie an der Universität zu Kiel

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TESTE DEIN WISSEN

disperse Systeme

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Disperse Systeme bestehen aus mindestens zwei nicht miteinander mischbaren Phasen, die fest, flüssig oder gasförmig sind. Bei einfachen Dispersionen bildet eine Phase das Dispersionsmittel (äußere oder auch kontinuierliche Phase), und eine weitere Phase liegt in dispergierter Form vor (innerer, feinverteilte Phase).

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Oberflächenspannung

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eine senkrecht zur Oberfläche nach innen gerichtete Kraft = Zug zum Inneren des Körpers

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Mechanismen die zu Instabilitäten von Emulsionen führen

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1.Veränderung der Partikelgrößenverteilung

a. Aggregation: zufällige Zusammenlagerung - reversibel 

b. Koaleszenz: zusammenfließen der Tröpfchen- irreversibel 

c. Ostwaldreifung: Tröpfchenwachstum - irreversibel 

2.Veränderung des Verteilungszustandes der dispersen Phase 

a. Sedimentation: Dichteunterschiede zwischen disperser und kontinuierlicher Phase - reversibel

 b. Aufrahmung 

3.Veränderung des Emulsionstyps

 a. Phaseninversion - reversibel

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Stabilisierungsstrategien für Emulsionen

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◼ Tröpfchenverkleinerung (Hochdruckhomogenisieren: gleichmäßige, kleine Partikel) 

◼ Viskositätserhöhung (Wasserbindung durch Stabilisatoren) 

◼ Reduzierung der Dichteunterschiede zwischen disperser und kontinuierlicher Phase

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Stabilisatoren für Schäume:

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1. grenzflächenaktive Stoffe (z.B. Emulgatoren),

 2. Makromoleküle (z.B. Eiweiß)

 3. disperse Feststoffteilchen (z.B. feste Fettkügelchen, Proteinaggregate)

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TESTE DEIN WISSEN

Einflussfaktoren auf die physikalische Stabilität

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TESTE DEIN WISSEN

◼ Grad der Zerteilung der dispersen Phase (Partikelgröße, d) 

◼ Dichteunterschied der beiden Phasen 

◼ Viskosität der äußeren Phase (ηF )

 ◼ Qualität des Grenzflächenfilms

 ◼ Phasenvolumenverhältnis

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Suspensionen allgemeines

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TESTE DEIN WISSEN

◼ metastabiles System bezüglich Aggregation und Sedimentation 

◼ Stabilisierung von dispersen Teilchen durch: 

1. Adsorptionsschichten durch grenzflächenaktive Stoffe 

2. Ausbildung von Hydrathüllen 

◼ Rheologische Eigenschaften sind abhängig von:

 1. Volumenbruch B 

2. Wechselwirkungen zwischen Teilchen und Dispersionsmittel 

3. zwischenpartikulären Wechselwirkungen

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TESTE DEIN WISSEN

Zweck der Beschreibung und Messung des rheologischen Verhaltens

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TESTE DEIN WISSEN

◼ Molekülstrukturen ableiten können

 ◼ Vernetzungsvorgang beurteilen (z.B. Gelierungsvorgänge) 

◼ Stabilitäten von dispersen Systemen kontrollieren 

◼ Qualitätsparameter von Lebensmitteln beurteilen 

◼ Sensorische Eigenschaften vorhersagen, kontrollieren und einstellen 

◼ Strömungsarten während des Förderns bestimmen

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Schäume allgemeines

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◼ Schäume sind ohne Stabilisatoren nur kurze Zeit stabil

 ◼ beim Verfestigen des flüssigen Dispersionsmittels entstehen feste Schäume 

◼ Stabilität abhängig von der Viskosität des Dispersionsmittels 

◼ bei hohem B fließen die Bläschen zusammen (Koaleszenz) 

◼ Kugelschaum: B < 0,74 Polyederschaum: B > 0,74

 ◼ Entstehung von Polyederschäumen (z.B. steifer Eischnee oder steif geschlagene Sahne) nur in Gegenwart von Stabilisatoren

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Emulsionen allgemeines

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◼ metastabil gegenüber Aufrahmung und Aggregation 

◼ Stabilisierung von Emulsionen durch: 1. geringe Teilchengröße 

2. geringe Dichtedifferenz 

3. hohe Viskosität des Dispersionsmittels 

4. Senkung der Grenzflächenspannung (z.B. durch Emulgatoren) 

5. Bildung von Adsorptionsschichten 

◼ disperse kugelförmige Teilchen bei B < 0,74 unverformt (z.B. Milch) Verformung der Tröpfchen (Polyederform) bei B > 0,74 (z.B. Mayonnaise) 

◼ Rheologische Eigenschaften sind Suspensionen ähnlich: Für B < 0,74 gilt: Scherbeanspruchung verursacht Deformation der Kugelform (Ellipsoid) und abnehmende Viskosität

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Fließgrenze

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Die Fließgrenze ist als die Kraft definiert, die aufgebracht werden muss, um einen Stoff zum Fließen (bleibende Verformung) zu bringen.

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Viskosimetrie: Relativ-Viskosimeter

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TESTE DEIN WISSEN

Es wird kein definierter Deformations- oder Spannungszustand erzeugt

 ◼ Rotationskörper 

◼ Ausfließprinzip 

◼ Zerfließprinzip 

◼ Zerreißprinzip 

◼ Penetrationsprinzip

 ◼ Kugelfallviskosimeter 

● Grundlage: Stokessche Widerstandgleichung für eine laminar umströmte Kugel im viskosen Medium 

● Die Fallzeit der Kugel innerhalb einer festgelegten Messstrecke ist ein Maß für die Viskosität der untersuchten Flüssigkeit

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Q:

disperse Systeme

A:

Disperse Systeme bestehen aus mindestens zwei nicht miteinander mischbaren Phasen, die fest, flüssig oder gasförmig sind. Bei einfachen Dispersionen bildet eine Phase das Dispersionsmittel (äußere oder auch kontinuierliche Phase), und eine weitere Phase liegt in dispergierter Form vor (innerer, feinverteilte Phase).

Q:

Oberflächenspannung

A:

eine senkrecht zur Oberfläche nach innen gerichtete Kraft = Zug zum Inneren des Körpers

Q:

Mechanismen die zu Instabilitäten von Emulsionen führen

A:

1.Veränderung der Partikelgrößenverteilung

a. Aggregation: zufällige Zusammenlagerung - reversibel 

b. Koaleszenz: zusammenfließen der Tröpfchen- irreversibel 

c. Ostwaldreifung: Tröpfchenwachstum - irreversibel 

2.Veränderung des Verteilungszustandes der dispersen Phase 

a. Sedimentation: Dichteunterschiede zwischen disperser und kontinuierlicher Phase - reversibel

 b. Aufrahmung 

3.Veränderung des Emulsionstyps

 a. Phaseninversion - reversibel

Q:

Stabilisierungsstrategien für Emulsionen

A:

◼ Tröpfchenverkleinerung (Hochdruckhomogenisieren: gleichmäßige, kleine Partikel) 

◼ Viskositätserhöhung (Wasserbindung durch Stabilisatoren) 

◼ Reduzierung der Dichteunterschiede zwischen disperser und kontinuierlicher Phase

Q:

Stabilisatoren für Schäume:

A:

1. grenzflächenaktive Stoffe (z.B. Emulgatoren),

 2. Makromoleküle (z.B. Eiweiß)

 3. disperse Feststoffteilchen (z.B. feste Fettkügelchen, Proteinaggregate)

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Q:

Einflussfaktoren auf die physikalische Stabilität

A:

◼ Grad der Zerteilung der dispersen Phase (Partikelgröße, d) 

◼ Dichteunterschied der beiden Phasen 

◼ Viskosität der äußeren Phase (ηF )

 ◼ Qualität des Grenzflächenfilms

 ◼ Phasenvolumenverhältnis

Q:

Suspensionen allgemeines

A:

◼ metastabiles System bezüglich Aggregation und Sedimentation 

◼ Stabilisierung von dispersen Teilchen durch: 

1. Adsorptionsschichten durch grenzflächenaktive Stoffe 

2. Ausbildung von Hydrathüllen 

◼ Rheologische Eigenschaften sind abhängig von:

 1. Volumenbruch B 

2. Wechselwirkungen zwischen Teilchen und Dispersionsmittel 

3. zwischenpartikulären Wechselwirkungen

Q:

Zweck der Beschreibung und Messung des rheologischen Verhaltens

A:

◼ Molekülstrukturen ableiten können

 ◼ Vernetzungsvorgang beurteilen (z.B. Gelierungsvorgänge) 

◼ Stabilitäten von dispersen Systemen kontrollieren 

◼ Qualitätsparameter von Lebensmitteln beurteilen 

◼ Sensorische Eigenschaften vorhersagen, kontrollieren und einstellen 

◼ Strömungsarten während des Förderns bestimmen

Q:

Schäume allgemeines

A:

◼ Schäume sind ohne Stabilisatoren nur kurze Zeit stabil

 ◼ beim Verfestigen des flüssigen Dispersionsmittels entstehen feste Schäume 

◼ Stabilität abhängig von der Viskosität des Dispersionsmittels 

◼ bei hohem B fließen die Bläschen zusammen (Koaleszenz) 

◼ Kugelschaum: B < 0,74 Polyederschaum: B > 0,74

 ◼ Entstehung von Polyederschäumen (z.B. steifer Eischnee oder steif geschlagene Sahne) nur in Gegenwart von Stabilisatoren

Q:

Emulsionen allgemeines

A:

◼ metastabil gegenüber Aufrahmung und Aggregation 

◼ Stabilisierung von Emulsionen durch: 1. geringe Teilchengröße 

2. geringe Dichtedifferenz 

3. hohe Viskosität des Dispersionsmittels 

4. Senkung der Grenzflächenspannung (z.B. durch Emulgatoren) 

5. Bildung von Adsorptionsschichten 

◼ disperse kugelförmige Teilchen bei B < 0,74 unverformt (z.B. Milch) Verformung der Tröpfchen (Polyederform) bei B > 0,74 (z.B. Mayonnaise) 

◼ Rheologische Eigenschaften sind Suspensionen ähnlich: Für B < 0,74 gilt: Scherbeanspruchung verursacht Deformation der Kugelform (Ellipsoid) und abnehmende Viskosität

Q:

Fließgrenze

A:

Die Fließgrenze ist als die Kraft definiert, die aufgebracht werden muss, um einen Stoff zum Fließen (bleibende Verformung) zu bringen.

Q:

Viskosimetrie: Relativ-Viskosimeter

A:

Es wird kein definierter Deformations- oder Spannungszustand erzeugt

 ◼ Rotationskörper 

◼ Ausfließprinzip 

◼ Zerfließprinzip 

◼ Zerreißprinzip 

◼ Penetrationsprinzip

 ◼ Kugelfallviskosimeter 

● Grundlage: Stokessche Widerstandgleichung für eine laminar umströmte Kugel im viskosen Medium 

● Die Fallzeit der Kugel innerhalb einer festgelegten Messstrecke ist ein Maß für die Viskosität der untersuchten Flüssigkeit

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