Mesoskalige Modellierung des rheologischen Verhaltens von schaumartigen Lebensmitteln

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Antonio Delgado; Professor Dr. Norbert Willenbacher
• Subject Area: Biological Process Engineering ; Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2011 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 199661885

Dieses Vorhaben untersucht das rheologische Verhalten von schaumartigen Lebensmitteln. Es sollen erstmals mesoskalige Modelle erarbeitet werden, welche die hierarchische Struktur des Schaums und dessen Dynamik widerspiegeln. Im Fokus von Experiment und Modellierung stehen die drei mesoskopischen Längenskalenbereiche vom Protein zur Schaumlamelle, von der Schaumlamelle zur Blase und von der Blase zum Produkt / Prozess. Mit konkretem Bezug zur Schaumstabilität wird der Frage nachgegangen, welchen Einfluss Proteine auf die Ruhestruktur des Schaums sowie auf dessen Deformations- und Fließverhalten ausüben. Dabei wird der in der Literatur bisher unbeantworteten Frage nachgegangen, ob und gegebenenfalls wie sich Proteine auf in unterschiedlichen hierarchischen Ebenen auftretende Sekundärbewegungen auswirken. Letztere sorgen für eine konvektive Umverteilung von Masse, Impuls und Energie und bestimmen gemäß der Arbeitshypothese die Stabilität des Schaums mit. Zusätzlich zu scher- und dehnrheologischen Experimenten auf dem Längenskalenniveau von der Blase zum Produkt sollen mikrorheologische Untersuchungen zur Proteinaggregation in den Lamellen und zur Schaumstabilität erfolgen. Darüber hinaus soll die Schaumstruktur auf den hierarchischen Ebenen Lamelle, Blasen und Produkt mit Hilfe von Particle Image Velocimetry studiert werden. Mit den experimentell validierten mesoskaligen Modellen zielt der Cluster auf das virtuelle Design von Proteinschäumen mit Hilfe numerischer Lattice-Boltzmann-Verfahren ab.

• DFG Programme: Research Grants