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Experimentell validierte Simulation strömungsinduzierter Effekte auf Proteinschäume mittels Lattice-Boltzmann-Methoden
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 17125 N
Laufzeit: 01.01.2011
- 31.12.2014
Fördersumme: 586.800 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Zahlreiche Produkte im Markt, wie Sekt, Erfrischungsgetränke, Latte Macchiato, Schlagsahne, Desserts, Soufflés, Eiskrem, Luftschokolade und Brot, belegen das wirtschaftliche Potential für Lebensmittel mit hohem Anteil an dispergiertem Gas oder gar mit schaumartiger Struktur. Dabei nimmt der Gasvolumenanteil Werte zwischen einigen wenigen Prozenten (etwa 10 % bei Milchshake) und über 95 % (Popcorn) an. Bei Gourmets und Spitzenköchen gelten schaumartige Produkte als Höhen der kulinarischen Kunst, bei Endverbrauchern häufig als genussvoll und 'leicht'. Somit bieten Lebensmittel mit schaumartiger Struktur eine sehr gute Basis für Innovationen in der deutschen Lebensmittelindustrie, insbesondere für kleinere und mittlere Unternehmen (KMU).
Schaumartige Produkte unter den Lebensmitteln erfordern häufig eine besondere Prozessierung zur Schaffung neuer Oberflächen. Neben einem hohen Bedarf an Energie, Betriebsmitteln und Investitionen führt dies zugleich zum Einsatz von speziellen Verfahren, welche sich auf den Produktdurchsatz und die Prozessstabilität entscheidend auswirken. Zusätzlich zur Entstehung neuer Oberflächen sind technische Lösungen für deren Stabilisierung oder Destabilisierung notwendig. Bei allen Produkten (verzehrsfertig, küchenzubereitet oder ausgeschenkt) sollen Maßnahmen zur Oberflächenstabilisierung die bei der Dispersion des Gases entstehende Struktur in aller Regel über solche Zeiträume wahren, welche dem üblichen Konsumverhalten entsprechen. Destabilisierungsmaßnahmen müssen dann vorgesehen werden, wenn sich im Produktionsprozess Dispersionsstrukturen ergeben, welche die Produktqualität oder die Verfahren in unerwünschter oder gar unzulässiger Form beeinträchtigen. Ein virtuelles, aber experimentell validiertes Design von Lebensmittelprozessen und Produkten mit schaumartigen Strukturen mittels Computersimulation hätte erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Die Simulation strömungsinduzierter Aspekte als Grundlage des virtuellen Modellprodukt- und Prozessdesign erfordert allerdings die Bündelung physiko-chemischer und rheologischer Mechanismen sowie technologischer und prozesstechnischer Bedingungen. Ziel des Forschungsvorhabens, Teilprojekt (TP) 6 des DFG/AiF-Clustervorhabens 'Proteinschäume in der Lebensmittelproduktion: Mechanismenaufklärung, Modellierung und Simulation', ist es, die Basis zu schaffen für ein virtuelles Design schaumartiger Modelllebensmittel und ihrer Prozessierung mittels experimentell validierter Simulation.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik
