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Etablierung einer Messmethode für Schüttgüter mit der Ringscherzelle

Bei der Verarbeitung von Lebensmitteln entstehen oft Nebenproduktströme. Diese können unter anderem getrocknet und in Pulverform weiterverarbeitet oder als Ingredienzien in Endprodukten eingesetzt werden. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten gibt es nur wenige etablierte Methoden, um die Fliesseigenschaften von Pulvern zu charakterisieren. Für die Entwicklung von neuen Technologien zur Verarbeitung von Nebenproduktströmen ist das Verständnis der physikalischen Eigenschaften derselben jedoch zentral. Deshalb beschäftigt sich die Forschungsgruppe Lebensmitteltechnologie damit, ein detaillierteres Verständnis der Fliesseigenschaften von Lebensmittelströmen in Pulverform zu erarbeiten, um deren Verarbeitung und Nutzung zu erleichtern.

Im Rahmen einer studentischen Arbeit in der Forschungsgruppe Lebensmitteltechnologie wurde mit einer Pulvermesszelle (Abbildung 1) unterschiedlich vermahlene und konditionierte Kleie Hinsichtlich ihres Fliessverhaltens analysiert.

Eine erste Herausforderung der Messungen besteht darin, dass sich verschieden stark vermahlene Kleie in Form und Grösse der Partikel unterscheiden. Auch innerhalb einer solchen schwer zu vermahlenden Probe sind Partikelform und –grösse nicht homogen und verändern sich zudem durch ein Aufquellen der Partikel abhängig vom Wassergehalt (Abbildung 2). Dies beeinflusst das Wasserbindevermögen und somit indirekt die rheologischen Eigenschaften des Produktes.

Mit dem Vergleich der sogenannten Fliessorte, die den Start des Fliessens abhängig von der Vorverfestigung einer Probe bestimmen (Abbildung 3), konnte die Reproduzierbarkeit der Messungen bestätigt werden.

Bei der Charakterisierung von unterschiedlich befeuchteten Proben zeigte sich entsprechend, dass die Fliessfunktion nicht mit steigendem Wassergehalt kontinuierlich zunimmt (Abbildung 4). Es wird vermutet, dass das unterschiedliche Ausmass an Quellung bei unterschiedlichem Feuchtegehalt einer der Hauptgründe dafür ist.

Die Ringscherzelle eignet sich somit für die Messungen, auch wenn durch spezifische Produkteigenschaften bei vermahlener Kleie zusätzliche Randbedingungen beachtet werden müssen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen soll die getestete Analysemethode weiter verfeinert und für die Charakterisierung von verarbeiteten Lebensmittelnebenströmen eingesetzt werden.

Danke an die ETH-Zürich für die freundliche Unterstützung.