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Lebensmitteltechnologie (Subject) / 7. Rheologie (Lesson)
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- Rheologie Wissenschaft von der Deformation einschließlich des Fließens fluider und fester Körper unter der Einwirkung mechanischer Kräfte
- Deformation Die relative Verschiebung der Teilchen eines Körpers unter Einwirkung äußerer Kräfte bei der sich das Volumen, die Gestalt oder beide ändern und der Zusammenhang des Körpers nicht zerstört wird
- Fließen Fortwährende Deformation eines Materials unter Einwirkung äußerer Kräfte
- Rheometrie Messtechnik zum Erfassen von rheologischen Daten
- Deborah Zahl Dimensionslose Kenngröße, die die Relaxationszeit zum Beobachtungszeitraum ins Verhältnis setzt. 𝐷𝑒=λ/𝑡𝐵 𝐷𝑒≫1: Festkörper𝐷𝑒≈1: viskoelastische Substanz𝐷𝑒≪1: Flüssigkeit
- Einflussfaktoren Das rheologische Verhalten einer Substanz hängt von vielen äußeren Einflüssen ab:•Art der Belastung•Höhe der Belastung•Dauer der Belastung•Temperatur
- Rheologie in der Lebensmittelverarbeitung • Bewertung der Qualitäts- und Verarbeitungseigenschaften der Rohstoffe• Kennzeichnung der Struktur und struktureller Änderungen im Verlauf technologischer Prozesse• rheologische Prozesskontrolle für rheologisch relevante Zustandsänderungen• Prozessgestaltung und Anlagenberechnung für rheologisch relevante Prozesse• Erzeugung von Lebensmitteln mit geforderter Textur• Qualitätskontrolle der Fertigprodukte bezüglich rheologischer Eigenschaften und Textur
- Grundregeln der Rheologie Unter isotropem Druck verhalten sich alle nichtporösen Materialien in gleicher Weise: sie sind rein und einfach elastisch Jeder reale Körper hat alle rheologischen Eigenschaften, jedoch in unterschiedlichem Maße. Es gibt eine Rangordnung der idealen Körper, die dem unterschiedlichen rheologischen Verhalten realer Körper zugeordnet werden kann.
- Teilgebiete der Rheologie Makrorheologie Mikrorheologie Texturanalyse
- Deformationsarten Elastische Deformation Plastische Deformation Viskose Deformation Kompression Volumendehnung (Dilatation) Gestaltänderung (Distorsion)
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- Elastizität Vermögen eines Körpers seine Gestalt (Form und geometrischeAbmessungen) wiederherzustellen, nachdem die Spannung, diedie Deformation hervorgerufen hat, aufgehoben wurde.
- Viskosität (Zähigkeit) • Widerstand, den ein Stoffsystem dem Fließen entgegensetzt• Beruht auf einer irreversiblen Verschiebung der Strukturelemente vonFluiden• dem System zugeführte Energie dissipiert
- Plastizität Grenzwert der äußeren Belastung, der erreicht werden muss, ehe eine viskose Deformation stattfinden kann Die Substanz verhält sich im unteren Schubspannungsbereich wie ein idealelastischer Festkörper, oberhalb der Fließgrenze wie eine idealviskose Flüssigkeit.
- Einfluss der Temperatur Rheologische Eigenschaften sind temperaturabhängig!• Flüssigkeiten: Viskosität sinkt bei höheren Temperaturen• Gase: Viskosität steigt bei höheren Temperaturen Achtung: bei Temperaturänderungen können auch strukturelle Veränderungen auftreten!
- Textur Sensorische Eigenschaft, die verschiedene physikalische Eigenschaften verknüpft Gruppe von physikalischen Eigenschaften, die sich aus der Struktur des Lebensmittels ableiten
- Beeinflussung des Fließverhaltens Disperses System Partikelkonzentration spezifische Partikeloberfläche Porosität Rauhigkeit Partikelgrößenverteilung Wechselwirkungen Lösungen/Schmelzen Konzentration Molekülgewicht Konformation Flexibilität Wechselwirkungen