Untersuchungen der grundlegenden Mechanismen von primärem Gushing bei Getränken durch dynamische Modellierung im Mikromaßstab

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Becker
• Subject Area: Bioverfahrenstechnik
• Term: from 2017 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 370878837

Gushing ist das spontane Überschäumen eines kohlensäurehaltigen Getränkes nach dem Öffnen einer Flasche oder Dose, ohne dass diese zuvor geschüttelt wurde. Dadurch erfahren die Hersteller sowohl finanzielle Einbußen als auch gravierende Imageverluste. Primäres Gushing ist mit den verwendeten Rohmaterialien assoziiert und von großem wissenschaftlichen Interesse, da die zugrundeliegenden Mechanismen noch unklar sind.Es existiert ein Zusammenhang zwischen feuchten Anbaubedingungen von Getreide und epidemieartig auftretenden primären Gushing. Durch die feuchten Anbaubedingungen wird das Wachstum von Fusarium ssp. begünstigt und es wird vermutet, dass Hydrophobine, welche durch diese Fusarium ssp. produziert werden, primäres Gushing verursachen. Dies gilt insbesondere für die Hydrophobine HFBI und HFBII. Es wurden mehrere Hypothesen aufgestellt, wie diese Hydrophobine zu einem spontanen Überschäumen führen, beispielsweise die Stabilisierung von Nano-/Mikrogasblasen durch eine Hydrophobin-Monolayer und der damit verbundenen Nukleation. Die zugrundeliegenden Mechanismen müssen jedoch tiefergehend untersucht werden.Der Antragsteller hat jahrelange Expertise im Bereich der dynamischen Modellierung von Schäumen und Gasblasen. Zudem wurde eine Messzelle zur Untersuchung von Gasblasen entwickelt. In dieser Messzelle können einzelne Gasblasen injiziert und unter definierten Bedingungen aufgenommen werden. Mit einer High-Speed-Kamera wird die Ausbildung der Gasblasen als Funktion der Zeit aufgenommen und analysiert. Mit diesen Ergebnissen wird ein Lattice-Boltzmann-Modell, welches das dynamische Verhalten der Gasblasen vorhersagt, validiert und anschließend die postulierten Hypothesen zur Gushing-Bildung auf ihre Plausibilität geprüft. Weiterhin wird der Öffnungsvorgang von mit HFBI und HFBII gespikten Proben untersucht, um die Bedeutung von Hydrophobinen beim primären Gushing zu evaluieren.

• DFG Programme: Sachbeihilfen