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Rheologie von protein- und partikelstabilisierten Schäumen

Rheologie von protein- und partikelstabilisierten Schäumen
Ansprechpartner:

Annika Völp

Projektgruppe:

Angewandte Mechanik AME

Partner:

Prof. R. v. Klitzing (TH Darmstadt) und Prof. P. Müller-Buschbaum (TU München)

Viele Lebensmittel enthalten dispergierte Gasblasen oder werden gezielt als Schäume hergestellt, um bestimmte Produkteigenschaften wie z.B. reduzierte Dichte, einen angenehmen sensorischen Eindruck oder gar einen erhöhten ernährungsphysiologischen Nutzen zu erzielen. Meist sind diese Schäume durch Proteine stabilisiert.

Um die Verarbeitungs- und Anwendungs- oder Gebrauchseigenschaften solchen Proteinschäumen verstehen und gezielt beeinflussen zu können, ist ein grundlegendes Verständnis der rheologischen Eigenschaften und deren Zusammenhang mit der Mikrostruktur des Schaums und der konstituierenden Grenzflächen zu erlangen. Dies geschieht in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Prof. R. v. Klitzing (TH Darmstadt) und Prof. P. Müller-Buschbaum (TU München). In diesem Projekt werden rheologische Untersuchungen an protein- und partikelstabilisierten Schäumen durchgeführt. Um die verschiedenen Schäume umfassend rheologisch charakterisieren zu können, werden neben der Bestimmung des Gasvolumenanteils und der Blasengrößenverteilung folgende Messmethoden angewandt:

Zur Bestimmung der Fließgrenze, der Scherviskosität und der linear viskoelastischen Eigenschaften werden klassische, scherrheologische Methoden eingesetzt.

Das Multi-Particle-Tracking (MPT) -  eine optische Mikrorheologietechnik - wird hier zur Untersuchung der Strukturbildung und der mechanischen Eigenschaften von an der Luft/ Wasser-Grenzfläche adsorbierten Proteinschichten genutzt. Die Erfassung der Brown‘schen Bewegung von Tracerpartikeln (ca. 0.1-0.5 µm Durchmesser) in der Grenzschicht ermöglicht die Quantifizierung der lokalen mechanischen Eigenschaften der Proteinschichten und ihre Mikroheterogenität.

Des Weiteren wird eine in-situ Messzelle konstruiert, um Lebensmittelschäume, insbesondere Milchschäume, im Rotationsrheometer zu generieren und simultan Fließgrenzen, Blasengrößenverteilungen und Gasvolumenanteile in Abhängigkeit von der vertikalen Position im Schaum zu bestimmen. Damit soll die potentielle Ortsabhängigkeit dieser Messgrößen aufgrund von Drainageeffekten erfasst werden.