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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 11 / Ökologische Agrarwissenschaften  → Boden- und Pflanzenbauwissenschaften  → Fachgebiet Agrartechnik  → Dissertationen 

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2018060855639

Titel: Experimentelle Vergleichsstudien zur Förderung von Lebensmittelsuspensionen mittels Pumpen anhand unterschiedlicher lebensmittelbasierter Modellsysteme
Autor(en): Schmitt, Christian
Schlagworte (SWD): Flüssiges LebensmittelSuspensionLebensmittelverarbeitungPumpeTexturTeilchen
Klassifikation (DDC): 620 - Ingenieurwissenschaften (Engineering and allied operations)
Erscheinungsdatum: 8-Jun-2018
Serie/Report Nr.: FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK des Fachausschusses Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik im VDI (VDI-MEG)595
Zusammenfassung: Das Pumpen von Lebensmittelsuspensionen ist ein kritischer Prozessschritt, der insbesondere die Intaktheit der Partikel gefährdet. In dieser Arbeit wird dieser qualitätsmindernde Einfluss des Pumpprozesses in Abhängigkeit von der apparatetechnischen Gestaltung der Pumpe und des Prozessfaktors Drehzahl bzw. Volumenstrom analysiert. Auch wird der Effekt der Eigenschaft der Suspension (Viskosität der flüssigen Phase; Textur der Partikel, Konzentration der Partikel, Größe der Partikel) auf die Intaktheit der Partikel getestet. Im Rahmen der Pumpversuche werden stellvertretend für Lebensmittelpartikel Modelle aus Gelen auf Hydrokolloidbasis sowie rohe Kartoffeln eingesetzt. Diese repräsentieren jeweils eine Gruppe von Lebensmittelpartikeln mit homogenen Textureigenschaften. Die Textureigenschaften beruhen dabei teilweise auf den mikrostrukturellen Eigenschaften der Lebensmittelpartikel. Die Textureigenschaften sind innerhalb dieser Arbeit auf die Brucheigenschaften der Partikel bezogen. Zur Erfassung werden dafür unterschiedliche Messmethoden mit divergierenden Messgeschwindigkeiten eingesetzt. Bei den Pumpprozessen wird eine maximale Schädigung von 21 Gew.-% der Partikel in der Lebensmittelsuspension gemessen. Dabei weist die Kreiselpumpe im Volumenstrombereich von 2,0 bis 5,6 m3h–1 eine geringere bis vergleichbare Zerkleinerung im Vergleich mit der Drehkolbenpumpe in Abhängigkeit von der Viskosität der flüssigen Phase der Suspension auf. Strömungsrelevante Faktoren wie der Volumenstrom und die Viskosität bestimmen die Zerkleinerung der Partikel bei der Kreiselpumpe. Im Gegensatz dazu sind die Eigenschaften der Partikel (Textur und Größe der würfelförmigen Partikel) bei der Drehkolbenpumpe ausschlaggebend für die Zerkleinerung. Für beide Pumpen gilt, dass die Zerkleinerung mit steigender Kantenlänge der Partikel (0,5 auf 1,0 cm) ansteigt. Dagegen sind die Effekte der Konzentration der Partikel (5 bis 15 Gew.-%) ebenso wie der Einfluss unterschiedlicher rotierender Elemente (Kolbenform, Laufradform) bei beiden Pumpen vernachlässigbar. Die unterschiedlichen Texturen führen bei beiden Pumpen zu unterschiedlich starker Zerkleinerung der Partikel. Der Einfluss der Viskosität auf die Zerkleinerung ist bei der Kreiselpumpe abhängig vom Volumenstrom. Bei Volumenströmen bis 7,8 m3h–1 führt eine Steigerung der Viskosität (1 auf 260 mPas) zu einer höheren Zerkleinerung analog zur Drehkolbenpumpe. Höhere Volumenströme in Versuchen mit der Kreiselpumpe zeigen eine negative Korrelation zwischen Viskosität und Zerkleinerung. Während der Volumenstrom bei der Drehkolbenpumpe keinen Einfluss auf die Zerstörung der Partikel ausübt, ist dieser bei der Kreiselpumpe abhängig von der Viskosität. Wird ein hochviskoses Medium mit hohem Volumenstrom gefördert, sinkt der Anteil zerkleinerter Partikel. Bei geringer Viskosität führt eine Steigerung des Volumenstroms zu einer stärkeren Zerkleinerung der Partikel beim Pumpen. Für das Pumpen der in dieser Arbeit getesteten Suspensionen wird eine Kreiselpumpe empfohlen.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2018060855639
ISSN: 0931-6264
Sammlung(en):Dissertationen

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