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Allgemeine Lebensmitteltechnologie (Fach) / Disperse Systeme (Lektion)

Diese Lektion wurde von britta_250648 erstellt.

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• Definition: Disperse Systeme = bestehen aus zwei oder mehr Phasen, von denen mindestens eine dispers vorliegt und von einer kontinuierlichen Phase umgeben ist
• Stabilität disperser Systeme 1. chemische Stabilität => Beeinträchtigung wertgebender Inhaltsstoffe 2. physikalische Stabilität => Beeinträchtigung sensorischer Eigenschaften 3. mikrobiologische Stabilität => Verderb
• Suspensionen = Dispersionen von Feststoffteilchen in Flüssigkeiten (Zuckerkristalle in Schokomasse, Zellbruchstücke in Obstpulpe= = metastabile Systeme bezüglich Aggregation und Sedimentation                                    Dichtedifferen                                            ↓                                    Phasentrennung                                ←                       →           Aufschwimmen ↑                    Sedimentation ↓
• Herstellung von Suspensionen - Trockenvermahlung von Feststoffen mit nachfolgender Immersion in einer Flüssigkeit - Nassvermahlung von Feststoffen in einem Lösungsmittel, ggf. unter Zusatz von Tensiden - Kondensation einer festen Phase durch Keimbildung und Keimwachstum aus einer Schmelze oder Lösung
• Schäume, allgemein = Gasdispersionen in flüssigen Dispersionmitteln (Verfestigung der flüssigen Phase => feste Schäume wie Baiser) - ohne Stabilisatoren nur kurzzeitig existent - große Dichtedifferenz => rasches Aufrahmen
• Einteilung von Schäumen, Schaumtypen 1. Blasendispersion (Gasdispersion), Gasvolumenanteil <0,52 - geschäumter Schokoriegel, Eiscreme weich, Milch-Shake, Brotteig vorm Backen 2. Kugelschäume (nasse Schäume), Gasvolumenanteil zwischen 0,52 und 0,74 - Sektschaum 3. Polyederschaum, Gasvolumenanteil über 0,74 - steifer Eischnee, gebackener Brotlaib, geschlagene steife Sahne  
• Herstellung von Schäumen - Gaseintrag durch Eintrag mechanischer Energie in unbegrenzter Gasumgebung (Dispergieverfahren), meist Batch-Betrieb und Kleinmenge - gezielter Eintrag eines vorgegebenen Gasvolumens in ein gegebenes Flüssigkeitsvolumen (Dispergieverfahren), meist kontinuierlicher Betrieb und höherer Durchsatz (reproduzierbare industrielle Fertigung mit vorgegebenen Qualitätsmerkmalen) - In situ-Erzeugung von Gas durch chemische oder biochemische Prozesse, (Teil-) Verdampfung unter Temperaturerhöhung oder Druckerniedrigung (Kondensations- und Aerosolverfahren)
• Disperse Festkörper - Dispersionen, in denen die kontinuierliche Phase fest ist - disperese Phase fest, flüssig oder gasförmig fest: erstarrte Schokolade, flüssig: fest Emulsionen wie Butter, gasförmig: feste Schäume wie Zwieback) - thermodynamisch stabil - Herstellung durch a) Brikettierung von Pulvern (Tabletten) b) Abpressen von Suspensionen (Presskuchen) c) Trocknen von Pasen und Koagulaten (Rösten von Einback) d) Erstarren einer Suspension durch Unterkühlung (Kristallisation Schoko) e) Ausbildung räumlicher Feststoffstrukturen in Suspensionen (Koagulation, Verkleisterung bei Pudding, Marmelade)  
• Emulsionen = disperse Mehrphasensysteme, die aus mindestens zwei ineinander nahezu unlöslichen Flüssigkeiten bestehen 1. O/W-Emulsionen: disperse Phase Öl, kontinuierliche Phase Wasser (Milch,Mayo) 2. W/O-Emulsionen: disperse Phase Wasser, kontinuierliche Phase Öl (Butter, Magarine)  
• Einsatzbereiche von Emulsionen: Produkte: Lebensmittel, Pharmazeutika, Kosmetika, Reinigungsmittel, Herbizide, Schmierstoffe, Farben, Ditumen, Treibstoffe industrielle Anwendungen: chem. Industrie, Foto-/Papier-/Holz-/Bau-/Textilindustrie, Bergbau, Straßenbau, Mineralölindustrie usw.
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• physikalische Instabilität von Emulsionen 1. Sedimentieren/Aufrahmen - verursacht durch Dichtedifferenzen kontinuierlicher/disperser Phase - Tropfengrößenverteilung der dispersen Phase bleibt konstant - reversibel 2. Aggregation - Anziehungskräfte zwischen Tropfen - Agglomerationen, Traubenbildung - Tropfen bleiben getrennt 3. Koaleszenz - Reißen des Films und Zusammenfließen - Änderung der Tropfengröße
• physikalische Instabilität von Emulsionen 2 1. Ostwald-Reifung - wachsen größerer Tropfen auf Kosten der kleineren ("großen fressen kleinen) 2. Phaseninversion - Phasen kehren sich um -> aus Tropfen werd umgebende Phase und kontinuierliche Phase wird zu Tropfen 3. Brechen der Emulsion - Phasen trennen sich wieder  und disperser Charakter geht vollständing verloren
• Emulgierhilfsstoffe (1): Emulgatoren - Tenside: Aufbau aus hydrophilen und lipophilen Teilen (amphiphiler Charakter, Adsorption an Grenzflächen) - Erniedrigen die Grenzflächenspannung zwischen disperser und kontinuierlicher Phase (erleichtert Tropfenzerkleinerung beim Emulgieren, da tropfen-erhaltende Kapillarkräfte proportional der Grenzflächenspannung sind) - an Grenzfläche adsorbierte Emulgatormoleküle bilden sterische u/o elektrostatische Barrieren zwischen Tropfen (verhindern Koaleszenz der Tropfen der inneren Phase)
• Emulgatoren: Gibbs-Marangoni-Effekt = nach Tropfenaufbruch Bewegung des Emulgatorfilms in Richtung der höheren Grenzflächenspannung und Mitschleppen der kontinuierlichen Phase in den Zwickelbereich

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