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Lebensmitteltechnologie (Fach) / 1. Einführung (Lektion)

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• Aspekte der Lebensmittelverarbeitung gesellschaftliche Veränderungen höhere Ansprüche an die Lebensqualität veränderter Lebensstil Forderung nach höherer Lebensmittelsicherheit Forderung nach nachhaltiger Produktion Unterernährung in Drittweltländern vs. Fehl- & Überernährung in Industriestaaten "Wegwerfgesellschaft"? steigende Kosten im Gesundheitssektor durch falsche Ernährung und Bewegungsmangel
• "tödliches Quartett" Bluthochdruck Insulinresistenz Dyslipidämie Adipositas
• Klassieren (Trennen) Trennung eines Haufwerks (Körnerkollektive) in unterschiedliche Korngrößenzusammensetzungen bestimmter Feinheit Siebklassieren: durch semipermeable Trennflächen (Siebe) Stromklassieren: Klassiereffekt wird durch unterschiedliche Sinkgeschwindigkeiten bzw. Partikelbahnen aufgrund von Feld-, Strömungs- und Trägheitskräften erreicht
• Sortieren (Trennen) Trennung von Körnerkollektiven, die eine Mischung darstellen, nach stofflichen Gesichtspunkten (physikalische Eigenschaften wie Dichte, elektrische Leitfähigkeit, magnetische Suszeptibilität u.a.). Man nutzt dabei jeweils das Trennmerkmal, in dem sich die Bestandteile am stärksten unterscheiden. Dichtesortierung: Dichte als wesentliches Trennmerkmal; Trennung vorwiegend im SchwerkraftfeldBeispiel: Steinabscheider bei Getreide Magnetscheiden: Gemenge wird auf einem bewegten magnet. Abscheider getrenntBeispiel: Magnetabscheider bei Getreide- und Fruchtverarbeitung
• Filtrieren (Trennen) Trennung grober bis feinster schwerabsetzender Suspensionen in die Komponenten Klarflüssigkeit (Filtrat) und Feststoff (Filter-kuchen) mit Hilfe einer für die Flüssigkeit durchlässigen Schicht (Filtermittel), von der der Feststoff zurückgehalten wird. Feststoffabtrennfiltration (Klärfiltration): Ziel ist die Reinheit der flüssigen Phase Flüssigkeitsabtrennfiltration (Trennfiltration): Ziel ist die Gewinnung des Feststoffs mit geringer Restfeuchte Anwendungsbeispiele: Gärungs- und Getränke- industrie
• Zentrifugieren (Trennen) Trennung makroskopisch bzw. mikroskopisch heterogener Systeme, wie Suspensionen (Feststoff-Flüssigkeits-Gemische), Emulsionen (Flüssigkeits-Flüssigkeits-Gemische), Flüssigkeits-Flüssigkeits-Feststoff-Gemische und Gas-Gas- bzw. Gas-Fest-stoff-Gemische, mit geringer Dichtedifferenz und kleinen Partikeln, Tropfen oder Gasblasen durch die im Zentrifugalkraftfeld erzeugte Zentrifugalbeschleunigung.
• Mischen Umkehrung des Trennens Einbringen unterschiedlich zusammengesetzter Ausgangsstoffe (Komponenten) in einen Prozessraum und Verarbeitung mit dem Ziel, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der kleinst-möglichen Mischungsbestandteile über das Mischvolumen zu erreichen Mischgut soll an jeder Stelle des Prozessraums die gleiche Zusammensetzung aufweisen Kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren
• Mischen körniger Systeme Gleichmäßige Verteilung der oft größenordnungsmäßig verteilten Mischungsgüte Prozessziel: Abbau von Inhomogenitäten, weitgehende Annäherung an den Zustand der vollständigen Zufallsmischung Wirkprinzip: Durchmischen der Komponenten durch entsprechende Kraftwirkungen, die durch rotierende Prozessräume, Agitations- oder Rührorgane oder Durchströmung erreicht werden
• Mischen in fluiden Phasen Verteilung von zwei oder mehreren vollständig ineinander löslichen Flüssigkeiten bis zum Bereich molekularer Abmessungen. Zwischen den Komponenten bilden sich keine Phasengrenzflächen aus.
• Suspendieren (Mischen) Verteilen von festen grobdispersen Partikeln oder Zerteilen und Verteilen von Agglomerationen in einer äußeren flüssigen Phase. Suspensionen sind instabil, d.h. sie entmischen sich durch Sedimentation oder Aufsteigen der festen Phase, wenn dem System nicht laufend Energie zugeführt wird. Einsatz meist axialfördernder Rührer Rührbehälter meist mit gewölbtem Boden (ebene Böden werden selten eingesetzt)
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• Dispergieren (Mischen) Durch Turbulenz erzielte Umwandlung einer Schichtenstruktur in eine Tropfenstruktur von Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemischen, die nicht oder nur in sehr geringem Umfang ineinander löslich sind. Sie bleiben auch in dispergierter Form durch eine oder mehrere Phasengrenzflächen getrennt.
• Zerkleinern (Zerteilen) Zerteilen von festen Stoffen oder Körnerkollektiven bis zu einem festgelegten Zerkleinerungsgrad. Anstreben günstiger Korngrößen Oberflächenvergrößerung mit dem Ziel des optimalen Stoff- und Wärmeübergangs Aufschließen von Wertstoffen Strukturveränderungen und (bio-)chemische Reaktion
• Versprühen/Zerstäuben (Zerteilen) Zerteilen eines Flüssigkeitsstrahles in Tropfen durch Düsen, rotierende Hohlwellen mit Scheiben und spezielle wabenartige Duschköpfe unter Druck und auch kombiniert mit Zentrifugalkräften. Vergrößerung der mengenbezogenen Oberfläche und Vermischung mit Gasphasen zur Intensivierung des Stoff- und Wärmeüberganges Herstellung von Produkten mit bestimmtem granulo-metrischem Zustand Gleichmäßiges Verteilen von Flüssigkeiten auf Flächen Anwendung: Sprühtrocknung (Trockenmilch, Instant- getränke)
• Agglomerieren Umkehrung des Zerteilens, d.h. aus feinen oder kleinen Teilchen werden durch das Wirksamwerden von Bindekräften gröbere Teilchen erhalten Grundnahrungsmittelbereich (Zucker, Mehl): Agglomerieren erleichtert die Weiterverarbeitung (z.B. zu Brot) durch Staubfreiheit; leichtere Dosierbarkeit und bessere Rieselfähigkeit bei gleichzeitig verbesserten Instanteigenschaften Convenience- und Getränkebereich
• Pelletieren (Agglomerieren) Auch „Aufbauagglomerieren“ genannt, versteht man darunter den Aufbau meist weniger fester Agglomerate durch Abroll- und Mischbewegung Partikel befinden sich in Bewegung; bei hinreichender Annäherung tritt eine Anlagerung ein -- Anziehende Kräfte > Trennende Kräfte
• Brikettieren/Tablettieren (Agglomerieren) Auch „Pressagglomerieren“ genannt Verarbeitungsgut wird durch Werkzeuge (Pressen) so stark verdichtet, dass Agglomerate mit ausreichender Festigkeit entstehen Materialabhängig können Bindemittel eingesetzt werden
• Erwärmen (Wärmeübertragen) Temperaturerhöhung eines Mediums ohne Eintreten einer Phasenänderung Mechanismen Konduktion Konvektion durch Transport von Masseteilchen Strahlung
• Kondensieren (Wärmeübertragen) Überführen eines Dampfes in den flüssigen Aggregatzustand Umkehrung des Verdampfens Ziel: Phasenwechsel bei gleichzeitiger Wärmerückgewinnung
• Destillieren / Rektifizieren (Stoffübertragen) Partielles Verdampfen eines homogenen Flüssigkeitsgemischs Verdampfen: nur eine der vorhandenen Komponenten ist flüchtig Rektifizieren, mehrfaches Destillieren: aus den aufsteigenden Dämpfen gewonnenes Kondensat wird teilweise wieder in die Kolonne zurückgeschickt Prozessziel: Abtrennung einer bestimmten Komponente mit festgelegter Reinheit bzw. Konzentration
• Extrahieren (Stoffübertragen) Trennen einer fest-flüssigen Phase oder zweier ineinander unlöslicher flüssiger Phasen durch selektives Herauslösen einer oder mehrerer Komponenten mit Hilfe eines Extraktionsmittels (Lösungsmittel) Ziel: Abtrennung bestimmter Komponenten
• Besonderheiten der LM-Produktion Rohstoffe meist tierischer oder pflanzlicher Herkunft Qualitäts- & Verarbeitungseigenschaften unterliegen starken Schwankungen meist geringe Haltbarkeit der Rohstoffe, schneller Qualitätsverlust meist sehr komplexe Zusammensetzung der Rohstoffe Notwendigkeit einer effizienten Qualitätskontrolle extrem komplexe Vorgänge bei Verarbeitung und Lagerung hohe hygienische und sensorische Anforderungen an Endprodukt zeitlich begrenztes Rohstoffaufkommen (saisonale Verfügbarkeit)
• Mechanismen der Strahlagglomeration Trockene Voragglomerate und Partikel dringen im freien Fall in die Agglomerationszone ein Kondensierter Dampf und Kondensat-Tropfen befeuchten die Oberfläche Dissolution löslicher Komponenten Agglomeration von Partikeln und Aufbau von Flüssigkeitsbrücken Stabilisierung durch Entstehung von Feststoff-brücken
• (Dampf)Strahlagglomeration Einsatz bei zuckerbasierten Instantpulvern, löslichem Kaffee, Milchpulver und darauf basierenden Getränkepulvern Geringe Kontaktzeiten > jeder Zusammenstoß der Partikel soll zur Haftung führen Lockere Agglomerate mit geringer Abriebfestigkeit Geringe thermische Belastung des Produkts
• Wirbelschichtagglomeration Intensive Partikelbewegung Einsprühen von Flüssigkeit, z.B. Zuckerlösung mit Kakao-partikeln Trocknung der Feuchtagglomerate im Wirbelstrom Lockere bis feste Agglomerate Anwendungsbeispiele Milchpulver Molke, Caseinate, Lactose, Fruchtsaftpulver, Babynahrung Milchmixgetränkepulver, Fette, Vitamine, Coaten von Citronensäure
• Entfernen von Rohstoffbestandteilen Abtrennen der für die menschliche Ernährung nicht unmittelbar geeigneten Teile des Rohstoffs einschließlich anhaftender Verunreinigungen und Beimengungen        Mechanisch        Thermisch        Chemisch Körnige Beimengungen zu körnigem, festem oder fluiden Gut Oberflächlich anhaftende Bestandteile
• Haltbarmachen Temperaturänderungen Feuchtigkeitsentzug Wirkung koservierender Stoffe Senkung des pH-Wertes Verminderung der Luft-/Sauerstoffeinwirkung Strahleneinwirkung

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