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Projekt
Untersuchungen zum Einsatz der "effervescent atomization" zur Zerstäubung und Sprühtrocknung von Lebensmittelfluiden mit komplexem rheologischen Verhalten und resultierender Partikel- und Produkteigenschaften
Antragstellerin
Professorin Dr.-Ing. Heike Karbstein
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2009 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 122387630
Die Sprühtrocknung ist ein zentraler Prozessschritt bei der Herstellung von pulverförmigen Lebensmitteln. Zur Verminderung von Prozesskosten und zur Steigerung der Kapazität werden Speisen mit einem möglichst hohen Trockensubstanzgehalt verwendet. Diese können ein- oder mehrphasig sein und weisen häufig ein komplexes rheologisches Fließverhalten auf. Mit zunehmender Viskosität wird die Zerstäubung in den konventionell von der Lebensmittelindustrie eingesetzten Einstoffzerstäubern immer schwieriger. Pneumatische Zerstäuber werden aufgrund des hohen Gasverbrauchs meist abgelehnt. Im Vorhaben wird daher ein spezieller innenmischender pneumatischer Zerstäuber („effervescent atomizer“) untersucht, der sich durch einen besonders niedrigen Gasverbrauch auszeichnet.Übergeordnete Zielsetzung des Gesamtprojekts ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen zum Einsatz der effervescent atomization bei der Zerstäubung von komplex zusammengesetzten Lebensmitteln zur Gestaltung der Eigenschaften der daraus getrockneten Instantpulver zu schaffen. Notwendige Prozess- und Eigenschaftsfunktionen werden als Basis für eine gezielte Produktentwicklung über die Steuerung der Partikeleigenschaften (rekursives Design) erstellt. Dies beinhaltet die experimentelle Bestimmung und modellhafte Beschreibung der Zerstäubung, der Trocknung, der resultierenden Partikelstrukturen und deeren Einfluss auf ausgewählte Produkteigenschaften. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten und zweiten Förderphase sollen dazu im Rahmen dieses Forschungsantrages Prozessbedingungen für enge Tropfengrößenverteilungen und stabile Sprays ermittelt werden. Im Vordergrund hierbei stehen neben dem ALR als Prozessparameter insbesondere der Einfluss der Strömungsform im „effervescent atomizer“ auf das Sprühbild und -ergebnis. Die Strömungsform wird sowohl experimentell mit Hilfe unterschiedliche Messtechniken bestimmt, als auch mit Hilfe von 2D/3-D Simulationen (durch Kooperationspartner) berechnet. Hierzu wird in Kooperation mit Teilprojekt B10 (Weigand) ein von ihnen entwickeltes Berechnungsmodell eingesetzt. Dieses wird genutzt, um relevante geometrische Parameter zu identifizieren und so das Düsendesign an gewünschte Sprühergebnisse anpassen zu können. Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der Einordnung und der Bewertung der „effervescent atomization“ gegenüber anderen Zerstäubungsverfahren. Herangezogen werden hier das Sprühbild, die Effizienz der Zerstäubung sowie der Einfluss der Zerstäubung auf die innere Struktur mehrphasiger Modellsysteme (Emulsion) und ausgewählte, für Produzenten bzw. Konsumenten wichtige Produkteigenschaften.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
