(6) Lebensmittelmaterialwissenschaft und disperse

Allg. Lebensmitteltechnologie (Fach) / (6) Lebensmittelmaterialwissenschaft und disperse Systeme (Lektion)

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Was bestimmt die physikalische und funktionelle Eigenschaften eines Lebensmittels? Das Verhältnis von kristallinem & amorphem Zustand
Welcher Faktor trägt zur Textur eines Lebensmittels bei? Wie wird diese definiert? Struktur: Gruppierung einer od. mehrerer Komponenten, die monomer od. polymer sein können,zu einer makroskopischen Anordnung, die die mechanischen Eigenschaften eines Materials definiert. Wechselwirkung von Lebensmittel-Komponenten auf molekularer, Nano- und Mikroebene ↓Makrostruktur ↓Textur, sensorische Eigenschaften, Bioverfügbarkeit von Nährstoffen
Was versteht man unter kristalline Strukturen und ihre Eigenschaften? Kristalliner Zustand : Definierte, sich wiederholende molekulare Anordnung Moleküle dicht gepackt, Hohe Stabilität Niedrige chemische Reaktivität, langsame Interkation mit Lösungsmittel Niedrige hygroskopizität Erhöht die Haltbarkeit von Lebensmitteln Physikalischer Zustand von Pulvern bestimmt Funktionalität & Handhabbarkeit
Was versteht man unter amorphe Strukturen und ihre Eigenschaften? Unordnung, geknäuelte knot Moleküle, offener & poröser Mehr Stellen, die mit äußeren Einflüssen interagieren können, z. B. Adsorption von Wasser hygroskopischer als kristalline 􏰀⇒ klebrige, massige Pulver Hohe chemische Reaktivität, reagieren mit Lösungsmittel schnell Mikrostruktur nur in kleinen Dimensionen geordnet; → Regionen höherer und niedrigerer Dichte; höhere Entropie Erweichungstemperatur: Niedrig, gehen in Glaszustand über bei Glasübergangstemperatur
Was sind Gele? wie wird die eingeteilt? Beispiele je nach Gelkategorien. Gele: Halbfeste Stoffe, bei denen ein molekulares Netzwerk die flüssige kontinuierliche Phase (Wasser) einschließt. Gelkategorien nach Festigkeit: – Weiche Gele: Joghurt, Weichkäse, weicher Tofu – Feste Gele: Tofu, Geleeartikel (Süßwaren) – Harte Gele: Käse, Lakritz
Wie kommen die Gelstrukturen zu Stande? Durch welche Maßnahmen? Gelstrukturen Netzwerkstruktur = Ergebnis physikalischer und/od. chemischer Interaktionen: Quervernetzung durch hydrophobe, ionische od. kovalente Interaktionen Bildung mikrokristalliner Strukturen z. B. Fettkristalle Partikelgele gebildet durch pH-induzierte Aggregation z. B Joghurt (Säuerung von Milch) Herstellung: Sol-Gel-Prozess: 1. Zugabe von Gelierung Agent 2. & Entfernung von Wasser.Solen (kolloidalen Dispersionen = SOLution) —Aggregation, Gelierung–→ Gel —Trocknung, Tempern–→ Xerogel od. Aerogel
Was versteht man unter Grenzfläche, wie wird es neue definiert? Materialeigenschaften an der Grenzfläche unterscheiden sich von den Eigenschaften des Rests. Veränderung der Eigenschaften kann nur eine monomolekulare Schicht (monolayer) betreffen. Begriff zu ungenau, Moleküle oder Atome in der Grenzfläche nehmen einen dreidimensionalen Raum ⇒ Grenzphase
Was versteht man unter Kolloide Systeme? Kolloide Systeme: Kolloidale Systeme bestehen aus einer dispersen Phase, die fein verteilt im Dispersionsmittel vorliegt. "Zwischen-Bereich" zw.:i) Homogene Systeme (echte Lösung) & ii) Heterogene Systeme (Mischungen von "kleiner Moleküle) Teilchengrößen = 1-500 nm
Wie werden kolloide Systeme eingeteilt? Einteilung kolloider Systeme: Dispersionskolloide: Assoziationskolloide Molekülkolloide In chemistry, a colloid is a mixture in which one substance of microscopically dispersed insoluble particles is suspended throughout another substance. Unlike a solution, whose solute and solvent constitute only one phase, a colloid has a dispersed phase (the suspended particles) and a continuous phase (the medium of suspension)
Was versteht man unter Dispersionskolloide? Wie werden die hergestellt? Dispersionskolloide: Thermodynamisch INstabiler hydroPHOBEN Kolloide Kolloide (Teilchen)-Verteilung = polydispers bzw. polyform (unterschiedlicher Größe & Gestalt) Meist lyophobe (schwer löslich) Teilchen: = Elementare Metalle, schwerlösliche Halogenide, Oxide & Sulfide Stabilisierende Wirkung durch... a) abstoßende Funktion der Ladungsverteilung od. b) stabilisierende Adsorptionsschichten Neigen aber zur Auflösung & Zerfall (Koagulation) mit der Zeit Herstellung: Fällung der festen Substanzen aus der Lösung Aufmahlung grinding up & anschließendes Aufschlämmen* der Teilchen* to combine and mix a solid substance with a liquid substance into a slurry z. B One can slurrify clay in a puddle of water to form mud.
Was versteht man unter Molekülkolloide? Molekülkolloide: Thermodynamisch STABILE hydroPHILE Systeme, die als makromolekülare Lösungen existieren aus Makromolekülen (Hochpolymere, Biopolymere) gebildet = 103 bis 109 kovalent verknüpfter Atome Meist lyophile Teilchen = z. B Eiweißen, Gummiarabikum, Stärke Geknäuelte knotting Gestalt
Was versteht man unter Assoziationskolloide (Mizellkolloide)? Assoziationskolloide (Mizellkolloide): Thermodynamisch STABILE hydroPHILE Systeme Zusammenlagerung von Tensidmolekülen zu “Assoziaten“ in polaren & apolaren Dispersionsmitteln = verläuft spontan & reversible⇒ 􏰀Entstehung von Mizellen mit kolloiden Dimensionen (einschichtige nicht wie Lamelle)
Was ist die definition von einem dispersen Systemen? Disperse Syteme: bestehen aus 2 od. mehreren Phasen, von denen mind. eine dispers vorliegt & von einer kontinuierlichen Phase umgeben ist.
Einteilung einfacher dispersen Systemen Disperses System: a) Dispersionsmittel: Gas ⇒ Aerosole Disperse Phase: 1. Flüssigket = Flüssiges Aerosol z. B. Nebel 2. Festoffe = Festes Aerosol z. B. Rauch, Staub b) Dispersionsmittel: Flüssigkeit ⇒ Lyosole Disperse Phase: 1. Gas = Schaum z. B. Eiweißschaum2. Flüssigkeit = Emulsion z. B. Milch, Mayonnais3. Feststoff = Suspension z. B. Fruchtnektar c) Dispersionsmittel: Feststoff ⇒ Xerosole Disperse Phase: 1. Gas = Fester Schaum z. B. Baiser Poröser Schaum z. B. Zwieback2. Flüssigkeit = Feste Emulsion z. B. Magarine, Butter3. Feststoff = Feste Suspension z. B. Teigwaren
Auswirkung der Stabilität disperser Systeme Disperse Systeme Chemische Stabilität ⇒ Beeinträchtigung wertgebender Inhaltsstoffe Physikalische Stabilität ⇒ Beeinträchtigung sensorischer Eigenschaften Mikrobiologische Stabilität ⇒ Verderb
Was versteht man unter Suspension? Beispiel? Herstellung? Suspension: Dispersionen von Feststoffteilchen in Flüssigkeiten z. B. Zuckerkristalle in Schokoladenmasse Metastabile Systeme bezüglich Aggregation & Sedimentation→ Dichtedifferenz ⇒ Phasentrennung Herstellung: Trockenvermahlung Feststoffen mit nachfolgender Immersion in einer Flüssigkeit Nassvermahlung Feststoffen in Lösungsmittel unter Zusatz von Tensiden Kondensation einer festen Phase durch Keimbildung & Keimwachstum aus einer Schmelze od. Lösung
Was versteht man unter Schäume? Schaum typen? Schäume: Gasdispersionen in flüssigen Dispersionsmitteln ggf. Verfestigung der flüssigen Phase 􏰀⇒ feste Schäume Große Dichtedifferenz ⇒ 􏰀rasches Aufrahmen creaming Ohne Stabilisatoren nur kurzzeitig existent Schaumtyp: Blasendispersion z. B Eis weich, Brotteig vor dem Backen, Milch-Shake, Kugelschäume (nasse Schäume) z. B Sektschaum Polyederschäume z. B Steifer Eischnee (beaten egg white), gebackener Brotlaib laof
Definition von einem dispersen Festkörper? Wie wird der hergestellt? Disperse Festkörper: Dispersionen, in denen die kontinuierliche Phase fest ist 􏰁Herstellung: 􏰂Brikettierung (Pressagglomeration) von Pulvern ⇒ Tabletten Abpressen von Suspensionen ⇒ Presskuchen 􏰂Trocknen von Pasten & Koagulaten ⇒ Rösten von Einback 􏰂Erstarren einer Suspension durch Unterkühlung ⇒ Kristallisation, z. B. Schokolade 􏰂Ausbildung räumlicher Feststoffstrukturen in Suspensionen ⇒ Koagulation, Verkleisterung; z. B. Marmelade, Pudding
Was versteht man unter Emulsionen? Emulsionen : Disperse Mehrphasen-systeme, die aus mindestens 2 ineinander nahezu unlöslichen Flüssigkeiten bestehen:→ O/W-Emulsionen: disperse Phase Öl in kontinuierliche Phase Wasser 􏰂→ W/O-Emulsionen: disperse Phase Wasser in kontinuierliche Phase Öl
Typen von Physikalische Instabilität von Emulsionen Physikalische Instabilität von Emulsionen: Sedimentieren ↓ & Aufrahmen ↑:􏰁– Verursacht durch Dichtedifferenz kontinuierliche/disperse Phase 􏰁– 􏰁Tropfengrößenverteilung der dispersen Phase bleibt konstant􏰁– Reversibel Aggregation:􏰁– Anziehungskräfte zwischen den Tropfen 􏰁􏰁– Agglomeration, Traubenbildung 􏰁􏰁– Tropfen bleiben getrennt Koaleszenz:􏰁– 􏰁Reißen des Films & Zusammenfließen 􏰁􏰁– Änderung der Tropfengröße Ostwald-Reifung: – Wachsen größerer Tropfen auf Kosten der kleineren Tropfen („Die Großen fressen die Kleinen“) Phaseninversion:– Phasen kehren sich um– Vorkommen während des Emulgierens & bei Temperaturerhöhung Brechen der Emulsion:– Phasen trennen sich wieder & disperser Charakter geht vollständig verloren
Was sind Emulgatoren? Funktion? Wie wirken die so? Emulgatoren: Tenside = d. h. aus hydrophilen & lipophilen Teilen 􏰂aufgebaut. ⇒ Amphiphiler Charakter, Adsorption an Grenzflächen Funktion: Erniedrigen die Grenzflächenspannung zwischen disperser & kontinuierlicher Phase ⇒ Erleichtert Tropfenzerkleinerung beim Emulgieren (tropfenerhaltende Kapillarkräfte proportional der Grenzflächenspannung) Bilden sterische &/od. elektrostatische Barrieren zw. den Tropfen ⇒ Verhindern Koaleszenz der Tropfen der inneren Phase
Was besagt der Gibbs-Marangoni-Effekt? Gibbs-Marangoni-Effekt: eine Strömung, die durch Unterschiede der Grenzflächenspannung entsteht. Effekt: Hierdurch strömt das Fluid entlang der Grenzfläche vom Ort niedrige Grenzflächenspannung in Richtung → der erhöhten Grenzflächenspannung,⇒ die bsw. durch eine verminderte Detergens-Konzentration hervorgerufen werden kann. i) Nach Tropfenaufbruch bewegt der Emulgatorfilm in Richtung der höheren Grenzflächenspannung &...ii) schleppt der kontinuierlichen Phase in den Zwickelbereich mit.
Aufbau Emulgatoren Emulgatoren: Mind. 1 Gruppe mit Affinität zu Substanzen starker Polarität (polare Gruppe) & Mind. 1 Gruppe mit Affinität zu unpolaren Substanzen (apolare Gruppe) ⇒ ermöglicht Wechselwirkungen sowohl mit hydrophilen als auch mit lipophilen Phasen
Wie werden Emulgatoren klassifiziert? Klassifizierung von Emulgatoren: Lipophile Gruppen:– Kohlenwasserstoff-Emulgatoren – Partiell fluorierte Emulgatoren Ladung des hydrophilen Molekülteils:– Ionische Tenside: a) Anionische Tenside = Dissoziieren in wässrige lösung; (–)-gelanden b) Kationische " = " (+)-gelanden ⇒ werden eher als Biozide eingesetzt & nicht als Emulgatoren c) Amphotere " = je nach pH-Wert als anionisches/kationisches Molekül vorliegen d) *Betaine = Zwitterionen mit quarternärem N-Atom (*any neutral chemical compound with a positively charged cationic functional group such as a quaternary ammonium)– Nichtionische Tenside: keine Ionen, Hydrophilie durch Anwesenheit polarer Gruppen im Molekül erreicht → Einsatzfähig über einen breiten pH-Bereich → Mischbarkeit mit ionischen Tensiden (Meist Ester od. Ether von Polyolen (Glycerin, Ethylen- oder Propylenglycol))
Wirkungsweise von Emulgatoren bei Öl-Wasser Emulsion. Wirkungsweise von Emulgatoren: Aufgrund amphililen Charakters: wird ein Film an der Grenzfläche von Flüssigkeiten gebildet:⇒ Wechselwirkung zw. i) den Öl-molekülen & dem lipophilen Teil des Emulgators ii) den Wassermolekülen & dem hydrophilen Teil des Emulgators ⇒ Herabsetzung der Grenzflächenspannung ⇒ Verminderung mechanischer Arbeit um eine Flüssigkeitsoberfläche zu vergrößern
Welche Faktoren bestimmt den Emulsionstyp? Welche Regel besagt dies? Stärke der Wechselwirkung zw. hydrophilem Teil & Wasser bestimmt den Emulsionstyp. Starke Wechselwirkung􏰀:→ Oberflächenspannung des Wassers geht gegen Null & verliert damit das Bestreben, Tropfen zu bilden. ⇒ Es wird dadurch zur äußeren Phase der Emulsion, d.h. das Öl wird in Form feinster Tröpfchen dispergiert & bildet die innere Phase. Schwache Wechselwirkung:→ Oberflächenspannung des Wassers wird nur in geringem Ausmaß reduziert, ⇒ wodurch es zur Bildung einer Wasser-in-Öl-Emulsion kommt Regel von Bancroft: Der Emulsionstyp wird durch die unterschiedliche Löslichkeit des Emulgators in den Phasen bestimmt. Diejenige Phase wird zur äußeren Phase, in der sich der Emulgator besser löst.
Wie wird der Emulgator im Lösung verteilt vorliegt? Phase 1: Anreicherung & Sättigung der Oberfläche mit Emulgatormolekülen, dadurch Reduzierung der Oberflächenspannung. Phase 2: Kein Platz mehr an der Oberfläche vorhanden, weshalb Moleküle in das Innere der Flüssigkeit gedrängt werden. Reduzierung der Oberflächenspannung hat Maximum erreicht = Kritische Mizell-bildungs-konzentration KMK erreicht Phase 3: Aufbau eines Emulgatordepots durch Bildung von Mizellen
Welcher Emulgator soll für ein bestimmtes Produkt eingesetzt werden? Einsatz des Emulgators: Bestimmtes Verhältnis von Hydrophilie & Lipophilie erforderlich = Ausreichende Wechselwirkung der hydrophilen Gruppe zur wässrigen Phase bei gleichzeitiger Anwesenheit einer für die Grenzflächenaktivität notwendigen lipophilen Gruppe. Hydrophilic-Lipophilic Balance (HLB)-Wert = 1-18a) Lipohiler Emulgator = 1-9 (1-3) = Antischaummittel (3-6) = W/O-Emulgatoren (7-9) = Netzmittelb) Hydrophile Bereich = 10-18 (8-18) = O/W-Emulgatoren (13-15) = Waschmittel (15-18) = Lösungsvermittler
Was sind Antischaummittel? Beispiele? Antischaummittel (Defoamers): Emugator mit HLB-Wert von 1-3 (lipophile) Grenzflächenaktive Stoffe, welche die Schaummittel aus der Grenzfläche verdrängen, ohne selbst Schaum zu erzeugenod. Sie erhöhen die Oberflächenspannung des Wassers. Natürliche Fette & Öle, langkettige Alkohole z. B. 2-Ethyl-hexanol, Hexadecanol, Octadecanol Fettsäurepolyglycolester, Silikone
Was sind Netzmittel? Biespiele? Netzmittel (Wetting Agents) = Emulgator mit HLB-Wert von 6-9 (Lipophile) Ziel: Herabsetzung der Oberflächenspannung→ Wasser bildet keine Tropfen mehr, sondern fließt von einem Gegenstand ab & bildet keine Wasserflecken mehr z. B Geschirr→ Erleichterung des (klumpenfreien) Dispergierens & Lösens von Pulvern od. Kristallen Beispiele: Lecithine
Was sind Lösungsvermittler? Anwendung? Wodurch wirken die? Lösungsvermittler = Emulgator mit HLB-Wert von 15-18 Erhöht die Löslichkeit von schwer löslichen Verbindungen in einem Lösungsmittel. Anwendung häufig in der Pharmazie zur Herstellung von Injektionslösungen oder zur Solubilisierung von Hormonen bzw. Vitaminen Wirkung durch:– Komplexbildung – Veränderung des Lösevermögens des Lösungsmittels – Aufnahme der zu lösenden Substanz in Mizellen
Was versteht man unter Stabilisatoren? Stabilisatoren = Emulgierhilfsstoffe Makromoleküle, die die Viskosität der kontinuierlichen Phase erhöhen:⇒ Abnahme der Beweglichkeit & damit der Koaleszenzwahrscheinlichkeit der Tropfen ⇒ Verringerung der Sedimentationsgeschwindigkeit nicht grenzflächenaktiv (Ausnahme: Proteine & emulgierende Stärken) Hydrokolloide:􏰂 – Polysaccharide (Stärke, Pektine) 􏰂 – Halbsynthetische Produkte (Cellulosederivate)
Was versteht man unter Phaseninversion? Phaseninversion: Temperaturerhöhung in einer Emulsion ↓ Abnahme der Hydratation der hydrophilen Gruppen (Tensid wird weniger hydrophil = Abnahme des HLB-Werts) Phaseninversionstemperatur O/W-Emulsion ⇒ W/O-Emulsion
Sie wollen Vitaminisierte Getränke (ACE-Getränke) herstellen, worauf müssen sie berücksichtigen? Öl-in-Wasser-Emulsion: ⇒ Wertgebende Inhaltsstoffe: a) Lipidlöslich: – Provitamin A (β-Carotin) – Tocopherol-Derivate (Vitamin E)b) Wasserlöslich: L-Ascorbinsäure (Vitamin C) + Getränk auf Wasserbasis Technologisches Ziel = Herstellung stabiler Emulsionen (Forderung: mindestens 6 Monate stabil, egal ob in konzentrierter als auch verdünnter Form)
Maßnahmen zur Minimierung des Aufrahmens einer Emulsion? In Bezug auf das Stokessches Gesetz: Verringerung des Partikeldurchmessers (r)– Hochdruckhomogenisator = Tropfenaufbruch durch Scherkräfte & Kavitation Erhöhung der Serumviskosität (η)– Zugabe von Hydrokolloiden (+ Emulgatorwirkung ⇒ Stabilisierung): Johannisbrotkernmehl, Pektin, Gelatine, Modifizierte Stärken, Gummi arabicum Erhöhung der Dichte der emulgierten Vitamintröpfchen (ρpartikel)– Zugabe Beschwerungsmittel (weighting agents) : Saccharose-Acetat-Isobutyrat (SAIB) = EU-Zugelassen für nichtalkoholische, aromatisierte trübe Getränke und aromatisierte trübe Spirituosen – Brominated Vegetable Oils, BVO nur bis 1970. 􏰋Einsatz von Stabilisatoren / Emulgatoren
allg. Schritte zur Herstellung von ACE-Getränke HOMOGENIZATION: a) Lipophile Phase: (höhen temp = verbesserte Homogenisierung) Weighting Agents + 70 °C Lösungsmittel/ Aroma + 110-140 °C Vitamine (β-Carotene, α-Tocopherol)z ↓ + ↑ b) Hydrophile Phase (50 °C) Zucker, Säure + Hydrokolloide + Ascorbin-Säure (Vit C)
Problem bei der Herstellung ACE-Getränken, im Hinblick auf die Inhaltsstoffe? Thermische Behandlung während des Homogenization; Einfluss von Hitze (& Licht) auf Stabilität & Bioaktivität von β-Carotin ⇒ Trans-cis-Isomerisierung: – all-trans-β-Carotin (100% Provitamin A-Aktivität) + Licht → 9-cis-β-Carotin (38%) + Hitze → 13-cis-β-Carotin (53%) Konsequnzen: a) Physikochemische: – Verminderte Farbintensität ⇐ Verschiebung der Absoprtion (cis-Peak) im UV-Spektrum – Erhöhte Löslichkeit in lipophilen Solventien –􏰁 Verminderte Tendenz zur Kristallisation b) Biochemische:–􏰁 Verminderte Vitamin A-Aktivität – Veränderung von antioxidativer Kapazität/Bioverfügbarkeit
Komponenten zur Herstellung einer Margarine a) Wasserphase: Milchbestandteile: < 6% z.B. Sauermilch, Molke Citronensäure Milchsäure: Einstellung auf pH 4,2-4,5 → Hemmung pathogener Keime & Toxinbildner → Komplexierung oxidationsfördernder Schwermetallionen Salz Aromastoffe: Diacetyl, Buttersäure, Heptenal Konservierungsstoffe: Sorbinsäure b) Fettphase: Fette/Öle (80 %)–􏰉 Raffinierte Pflanzenöle & –fette –􏰉 Soja-, Raps-, Sonnenblumen-, Palmöl–􏰉 Kokosfett Emulgatoren (0,2-0,6 %) – 􏰉Mono- & Diglyceride – 􏰉Lecithin Vitamine:–􏰉 Vitamin A –􏰉􏰉 Vitamin D 􏰉–􏰉 Vitamin E β-Carotin = Farbgebung
allg. Schritte zur Herstellung Margarine Herstellung Margarine Mischen: Wasserphase + Fettphase ↓ Emulgieren: Feinverteilung der Wassertröpfchen im Fettphase 95 % < 5 μm ↓ (Unter)kühlen: Kristallisation der Fette in der β ́-Modifikation Mechanische Bearbeitung: fördert die Bildung kleiner Kristalle. ↓ Kneten: Zerstörung größerer Kristallisationszonen; Erzielung der Streichfähigkeit ↓ Ruhen, Reifen: Beendigung der Kristallisationsvorgänge, Homogene Verteilung der Aromastoffe
Vorgänge beim mechanischen Emulgieren Mechanische Emulgieren = 3 Abschnitte: Vormischen: durch Rühren = einzelnen Komponenten zu einer grobdispersen Rohemulsion. Feinemulgieren durch Tropfenaufbruch beim Überschreiten kritischer Deformationen Stabilisieren: der neu entstandenen Phasengrenzflächen
Welche Bedeutung haben versch. multipler Emulsionen? Bedeutung multipler Emulsionen a) W1/O/W2 -Emulsionen = für fließfähige bzw. flüssige Lebensmittel b) O1/W/O2 -Emulsionen = für hochviskose, streichfähige & feste Lebensmittel
Wie wird multipler Emulsionen (Typ W1/O/W2) hergestellt? W1-Phase mit Zusätzen ↓ 1. Langsame Zugabe zur O-Phase unter Rühren ↓ Flüssige O-Phase mit W/O-Emulgatoren ↓ 2. Nachemulgieren mit hoher Energiedichte ↓ – Hochdruckhomogenisator/ Rotor-Stator-Systeme/ Ultraschall-Desintegrator ↓ W1/O-Emulsion ↓ 3. Langsame Zugabe zur W2-Phase unter Rühren ↓ (W/O/W-Premix) = W2-Phase mit O/W-Emulgator ↓ 4. Nachemulgieren mit geringem Energieeintrag ↓ – Rühren/ Geringer Druck beim Druckemulgieren/ Kurze Ultraschall-Behandlung ↓ W1/O/W2-Emulsion
Was versteht man unter "Emulgieren mit mikroporösen Systemen"? Emulgieren mit mikroporösen Systemen: 􏰁Disperse Phase: wird durch Poren einer Membran gedrückt & von einer an der Membranoberfläche vorbeiströmenden kontinuierlichen Flüssigkeit abgelöst⇒ Membranemulgierung: – hydrophile Membranen für O/W-Emulsionen – hydrophobe Membranen für W/O-Emulsionen 􏰁Größe der Tropfen abhängig von der Porengröße Geringe Beanspruchung der Inhaltsstoffe von Emulsionen im Vergleich zu Rotor-Stator-Systemen und Hochdruckhomogenisatoren
Unterschied zwischen Aggregation und Koaleszenz bei Emulsionen. Aggregation:􏰁– Anziehungskräfte zwischen den Tropfen 􏰁􏰁– Agglomeration, Traubenbildung 􏰁􏰁– Tropfen bleiben getrennt Koaleszenz:􏰁– 􏰁Reißen des Films & Zusammenfließen 􏰁􏰁– Änderung der Tropfengröße (Durchmesser)
Stokessches Gesetz: v = 2 r2 • (ρpartikel – ρserum) • g / 9 η v = Sedimentations-/ Aufrahmungs- geschwindigkeit r = Tropfenradius (ρpartikel – ρserum) = Dichtedifferenz g = Erdbeschleunigung η = Serumviskosität
a) Welche Probleme erwarten Sie hinsichtlich der chemischen Stabilität von Docosahexaensäure DHA? (2P) b) Durch welche Maßnahmen kann die chemische Stabilität verbessert werden? (2P) Docosahexaensäure DHA: Anfälligkeit zur Oxidation (Lipidoxidation) → "fischigen" Fehlaromen = Qualität & Lagerfähigkeit deutlich einschränken. – Aufgrund des hohen Gehaltes an langkettigen, hochungesättigten Fettsäuren⇒ i.d.R mit Vitamin E als Antioxidant beigemischt.⇒ essentiellen Fettsäurereste zu gesättigten Fettsäureresten hydriert werden Trans-cis-Isomerisierung → Veränderung von antioxidativer Kapazität / Bioverfügbarkeit – Einfluss von Hitze & Licht auf Stabilität der DHA ⇒ molekulare Verkapselung
a) Welche Probleme erwarten Sie hinsichtlich der chemischen Stabilität von Docosahexaensäure DHA? (2P) b) Durch welche Maßnahmen kann die chemische Stabilität verbessert werden? (2P) Docosahexaensäure DHA: Anfälligkeit zur Oxidation (Lipidoxidation) → "fischigen" Fehlaromen e Qualität & Lagerfähigkeit deutlich einschränken. – Aufgrund des hohen Gehaltes an langkettigen, hochungesättigten Fettsäuren⇒ i.d.R mit Vitamin E als Antioxidant beigemischt.⇒ essentiellen Fettsäurereste zu gesättigten Fettsäureresten hydriert werden Trans-cis-Isomerisierung → Veränderung von antioxidativer Kapazität /Bioverfügbarkeit – Einfluss von Hitze & Licht auf Stabilität der DHA ⇒ molekulare Verkapselung ⇒ gekühlt in geschlossenen lichtundurchlässig Gefäßen aufwahren
Wie werden Schäumen hergestellt? Herstellung von Schäumen: Gaseintrag durch mechanische Energie in UNBEGRENZTER Gasumgebung. (Dispergierverfahren)→ Batch-Betrieb & in Kleinmenge Gezielter eintrag eines VORGEGEBENEN Gasvolumens in ein gegebenes Flüssigkeitsvolumen (Dispergierverfahren)→ meist kontinuierlicher Betrieb & höherer Durchsatz. In situ-Erzeugung von Gas durch: – chemische od. biochemische Prozesse– (Teil-)Verdampfung unter Temperaturerhöhung od. Druckerniedrschigung (Kondensations- & Aerosolverfahren)

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