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5. Lebensmitteltechnologie > Vereinigen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen > Flashcards

Vereinigen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen Flashcards

1
Q

Was ist Mischen, Ziel und Arten von Gemischen

A
  • mechanisches Verfahren zur Stoffvereinigung
    Ziel aller Mischverfahren:
    Vereinigung von verschiedenartigen Stoffen (Größe, Aggregatzustand) zu einem Gemisch vollkommener Gleichverteilung

● Flüssigkeitsgemische (Emulsionen, z.B. Milch)
● Flüssigkeits-Feststoffgemische (Suspensionen, z.B. Pasten, Teige)
● Flüssigkeits-Gasgemische (Schäume, z.B. Schlagsahne, Eiscreme)
● Feststoffgemische (Pulver, z.B. Kartoffelpüreegranulat)

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2
Q

Überblick über Mischverfahren (9)

A
  • Rühren
  • Kneten
  • Statisches Mischen
  • Trockenmischen
  • Schaumbildungsprozesse
  • Emulgieren
  • Homogenisieren
  • Agglomerieren
  • Granulieren
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3
Q

Was ist Rühren, was wird dabei als Kraft verwendet

A

Verfahren, bei dem Flüssigkeiten miteinander vermischt werden oder gasförmige Stoffe in Flüssigkeiten dispergiert werden

-> Mischung der Komponenten durch Strömungskräfte

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4
Q

Wodurch entstehen Strömungskräfte und was ist alles abhängig von der Rührströmung

A

Strömungskräfte entstehen durch die Rührströmung, die vom rotierenden Rührorgan erzeugt wird

Abhängigkeit der Rührströmung:
● Rührerform
● Bewegungsform des Rührers
● Viskosität der Flüssigkeit
● Relativgeschwindigkeit zwischen Rührer und Flüssigkeit bzw. Masse

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5
Q

Komponenten (3) einer Rührwerksanlage
Was entscheidet über den Einsatz eines bestimmten Rührers

A

Komponenten:
- Rührgefäß
- Rührer
- Rührerantrieb

Art des Rührers richtet sich nach
-> Viskosität

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6
Q

2 Rührer pro Viskosität (niedrig, mittel, hoch)

A

niedrig (< 1 Pa s):
- Scheibenrührer
- Propellerrührer
mittel (0.5 - 5 Pa s):
- Gitterrührer
- Blattrührer
hoch (bis 100 Pa s):
- Ankerrührer
- Wendelrührer

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7
Q

Welche Rührströmungen gibt es (3)

A

axial
radial
dynamisch radial

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8
Q

Aufbau eines statischen Mischers (kontinuierliches Mischen)

A

Mischvorgang durch Bewegungsenergie strömender Flüssigkeiten durch Umlenkung, Verteilung und turbulente Verwirbelung in einem Mischrohr mit feststehenden Einbauten (oder einem anderen unbeweglichen Mischorgan

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9
Q

Was ist der spezifische Leistungseintrag (P)

A

-> Rührleistung wird durch die dimensionslose Newton-Kennzahl (Ne) bezeichnet

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10
Q

Rührleistung (P) und Newton-Kennzahl (Ne) in Abhängigkeit

A

Ne ist von der Reynoldszahl (Re M) abhängig, die für das Mischen von Büsche modifiziert wurde

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11
Q

Wozu dient die Reynoldszahl (Re M) beim Mischen

A

-> Kriterium für die Form der Rührströmung
● Laminarströmung: ReM < 30
● Übergangsströmung: ReM = 30 - 100.000
● Turbulente Strömung: ReM > 100.000

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12
Q

Was gilt für die Anlaufleistung (P A)

A

Die Anlaufleistung PA ist größer als die Betriebsleistung

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13
Q

Was ist die Durchmischungszahl (C)
-> wovon ist sie abhängig

A
  • Durchmischungszahl (C) ist eine dimensionslose Kennzahl
  • mit zunehmender Drehzahl nimmt die Rührzeit ab

-> C ist von Re abhängig und erreicht in einem optimalen Re-Bereich ein Minimum

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14
Q

Was ist das Kneten
Was kann dabei stattfinden
Was erzeugt die hohen Scherkräfte

A
  • Mischverfahren, bei dem die zu verarbeitenden Komponenten des Mischgutes in hochviskoser, plastischer oder pastöser Form vorliegen
  • es kann Feststoffzerkleinerung stattfinden
  • hohe Scherkräfte durch Knetorgane (Schaufeln, Schnecken)
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15
Q

Worunter arbeiten die meisten Knetapparate und was entsteht unter Reibungswärme

A

Meisten Knetapparate arbeiten unter Atmosphärendruck
-> Scherbeanspruchung führt zu starker Reibungswärme

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16
Q

Wovon hängt die Newton-Kennzahl bei plastischen Massen ab (2)

A

bei plastischen Massen hängt Ne K nicht nur von der Re M ab, sondern auch von der Knetgutkennzahl K M

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17
Q

Wie funktioniert der Schaufelkneter und welche Arten (3) gibt es

A

Schaufelkneterarten:
● Mulden- u. Doppelmuldenkneter
● Innenmischer
● Planetenkneter

  • arbeitet diskontinuierlich
  • Taktzeit hängt vom Knetgut ab
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18
Q

Welcher Kneter arbeitet kontinuierlich

A

Schneckenkneter

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19
Q

Prozessstufen der Brot- und Backwarenherstellung (7)

A
  1. Vorbereiten (Messen, Sieben, Temperieren , Lösen)
  2. Vorteig-Sauerteig
  3. Teigbereitung (Mischen, Kneten, Entwickeln)
  4. Teigruhe
  5. Aufarbeitung (Portionieren, Formgebung, Wirken)
  6. Stück- bzw. Endgare
  7. Backen
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20
Q

3 Phasen der Teigbereitung

A
  1. Mischen
  2. Quellphase
  3. Teigbildungsphase
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21
Q

Bedeutung des Knetens

A
  • Beginn und Förderung verschiedener Mikroprozesse
  • Knettoleranz: Zeitdauer der Überknetung, die ein Teig ohne Folgemängel erdulden kann
  • Volumenausbeute wird mit zunehmender Drehzahl des Knetwerkzeuges größer, verbunden mit einer abnehmenden Knettoleranz
  • Anstieg des Ofentriebes, einer feineren Porung und einer besseren Krustenbildung
22
Q

Wasserbindung im Teig bei Teigbildung und Abbacken

A
  • Wasserbindung ist qualitätsbestimmender Faktor der Mehle
  • zeitliche Veränderung der Wasserbindung resultiert aus…
    … Größe
    … Struktur
    … Benetzbarkeit der Teilchen
    … unterschiedlichen Enzymaktivitäten
    … chemisch aktiven Verbindungen
  • bei steigender Temperatur
    -> denaturieren Proteine und geben dabei Wasser ab
    -> quillt Stärke und verkleistert, d.h. nimmt mehr Wasser auf
23
Q

Beeinflussung der Knetzeit (10)

A

◼ Mehlqualität
◼ Kleberstarke Mehle sind länger zu kneten als kleberschwache Mehle
◼ Zusätze
◼ Teigfestigkeit
◼ Knetwirkung erhöht sich mit zunehmender Teigfestigkeit
◼ Teigtemperatur
◼ Knetgeschwindigkeit
◼ Konstruktion des Kneters, Motorleistung des Kneters
◼ Teigmenge
◼ Energiebedarf abhängig von den Teigeigenschaften

24
Q

Wodurch nimmt Teigerwärmung zu
Warum ist die Teigtemperatur entscheidend
Was beeinflusst die Temperatur

A

Steigende Teigerwärmung durch
- Intensität der Knetung
- Dauer der Knetung

Teigtemperatur entscheidend für Scherung der:
- Quell- und Lösungsprozesse
- enzymatische Prozesse
- mikrobiologische Prozesse

-> Temperatur beeinflusst Teigreifung

25
Q

Diskontinuierliche Knetsysteme für die Teigbereitung (von langsam zu schnell)

A
  • Stoßhebelkneter 20 -30 min
  • Intensivkneter 12 -14 min
  • Doppelkonuskneter 8 -10 min
  • Spiralkneter 6 - 8 min
  • Wendelkneter 4 - 5 min
  • Mixer < 2 min
26
Q

Welche Produkte lassen sich durch Heißextrusion herstellen (10) (nicht alle können)

A

● Quellmehle (Backmittel)
● Karamell
● Krokant
● Paniermehl
● Kekse
● Frühstückscerealien
● Snackprodukte (Erdnussflips)
● Teigwaren (Nudeln)
● Süßwaren (Lakritze, Fruchtgummi, Schokolade)
● Trockenflachbrot

27
Q

Was versteht man unter der Verkleisterung von Stärke

A

-> Stärkekörner platzen in heißem Wasser auf => können ein Vielfaches ihres Eigengewicht an Wasser binden

28
Q

Was ist Trockenmischen

A

Mischung von Feststoffschüttungen:
-> körnige bis pulvrige Feststoffe zu einem möglichst gleichverteilten Gemenge gemischt (evtl. Zugabe von geringen Flüssigkeitsmengen)
-> Kennzeichen der Mischung: krümelige oder pulvrige Konsistenz

29
Q

Kennzeichnungen einer Mischung

A
  • Mischungsgrad
  • Mischungszustand
30
Q

Was passiert (kontraproduktiv) beim Trockenmischen und was folgt daraus

A

-> gleichzeitiges Entmischen:
=> Zustand der idealen Gleichverteilung (M=1) nicht erreichbar
=> Gleichgewicht zwischen Mischen und Entmischen bei M < 1

31
Q

Geräte zum Trockenmischen

A

mechanische Mischer:
- statische Mischer (Schwerkraftmischer -> Silos)
- dynamische Mischer (z.B. Trommelmischer)

pneumatische Mischer (z.B. Wirbelschichtmischer)

32
Q

Probleme (4) beim Mischen von Gewürzpulvern

A
  • schlechtes Fließverhalten feinzerkleinerter Gewürzpulver
  • Kohäsivität (z.B. durch zeitabhängige Verdichtungsvorgänge)
  • Verklumpung durch Flüssigkeitsbrücken zwischen den Partikeln
    -> ätherische Öle als Bindemittel
33
Q

Warum Kornvergrößerung und was sind die Ziele

A

-> Weiterverarbeitungseigenschaften oder Endprodukteigenschaften erfordert oft, dass feinkörnige oder pulvrige Feststoffe zu größeren Stück-Zusammenballungen vereinigt werden

Ziele:
- Bindung von Stäuben
- Verbesserung der Rehydratisierbarkeit (z.B. Instantpulver)

34
Q

Welche Arten der Kornvergrößerung gibt es

A
  • Granulieren:
    Bindung von Körnchen aus einem pulverförmigen Gemisch durch Zugabe von Flüssigkeit und mechanische Bearbeitung
    -> Pressgranulation, Mischgranulation
  • Agglomerieren:
    Zusammenballung einzelner Pulverpartikelchen unter Einwirkung von Feuchtigkeit ohne mechanische Einwirkung
    -> Wirbelschichtagglomeration, Add-Back-Verfahren
35
Q

Was ist Emulgieren

A

disperse Vermengung von zwei nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten (Öl und Wasser) durch intensives Mischen (Rühren, Schlagen, statisches Mischen)

36
Q

Einflussfaktoren (3) für den Emulsionstyp

A
  • Emulgator
  • Verhältnis der Phasenanteile
  • Emulgiermethode
37
Q

3 Phasen bei der Herstellung von Emulsionen

A
  1. Vorbereiten der Phasen
    - Öllösliche Komponenten in der Ölphase mischen
    - Wasserlösliche Komponenten in der Wasserphase mischen
    - Phasen temperieren, ca. 2-4 °C oberhalb der höchstschmelzenden Komponenten
  2. Emulgieren der Phasen
    -> siehe andere Karten
  3. Nachbehandeln der Emulsionen
    - Hochdruck-Homogenisieren
    - Pasteurisieren
    - Kühlen
    - Mechanische Nachbehandlung während des Kühlens
38
Q

Welche diskontinuierliche Emulgationsverfahren gibt es

A

● die Wasserphase wird zur Ölphase gegeben
● die Ölphase wird zur Wasserphase gegeben
● Low-energy Methode
● alternierend die Öl- und Wasserphase zu einer wässerigen Emulgatorlösung geben
● Phaseninversion

39
Q

Welche anderen Emulgationsverfahren gibt es neben dem diskontinuierlichen Emulgieren noch

A
  • Alternierendes Verfahren:
    ● Emulgator wird in einem kleinem Teil der wässerigen Phase gelöst
    ● abwechselnd werden kleine Mengen an Öl und Wasser zugegeben
    ● besonders für Mayonnaisen mit einem hohen Ölanteil geeignet
  • Kontinuierliches Emulgieren:
    ● Zusammenführung der Phasen über Hochdruckdosierpumpen, eine Mischdüse oder über einen Rotor-Stator-Rührer (Kolloidmühle)
    ● Mischung zu einer Emulsion durch Turbulenz
    ● auch hier sind energiesparende Varianten möglich
40
Q

Welche Wirkung haben Kolloidmühlen und durch welche Kräfte

A

-> dispergierende, tropfenzerkleinernde Wirkung
=> durch Scherkräfte im konischen Ringspalt, der durch Rotor und Stator gebildet wird

41
Q

Was ist Homogenisieren (im engeren/weiteren Sinne)
-> Ziele der Hochdruck-Homogenisierung

A
  • Im engeren Sinne: Verkleinerung der Tröpfchengröße in Emulsionen
  • Im weiteren Sinne: Vereinheitlichen: allgemein durch Rühr- und Knetvorgänge erreichbar

Ziele der Hochdruck-Homogenisierung:
● Verkleinerung der Tröpfchengröße
● Einengung der polydispersen Teilchengrößenverteilung

42
Q

Von welchen 3 Faktoren ist die Tropfenzerkleinerung abhängig

A
  1. Deformation (D) des Tröpfchens durch Scherbeanspruchung
  2. Aufbruchstabilität des Tröpfchens
  3. Verhältnis der Viskosität zwischen disperser und kontinuierlicher Phase
43
Q
  1. Für welche Flüssigkeiten eignet sich die Hochdruckhomogenisierung
  2. Wodurch werden Kugeln deformiert
A
  1. Eignung: niedrigviskose Flüssigkeiten (z.B. Vollmilch)
  2. Deformation der Kugeln durch Scherkräfte und Kavitation
44
Q

Zweistufige Homogenisierung:
- worin unterschieden sich die Stufen
- was folgt daraus

A

Unterschiedliche Stufen:
- Hochdruckhomogenisieren 100 - 350 bar
- Niederdruckhomogenisieren 5 - 30 bar

-> Anwendung nacheinander
=> Zerteilung der Agglomerate durch Niederdruckhomogenisieren

45
Q

Was ist Kavitation

A

örtliche Dampfblasenbildung innerhalb der geförderten Flüssigkeit mit anschließender schlagartiger Implosion

46
Q

Wie funktioniert die Kavitation und wann tritt sie verstärkt auf

A
  • Ursachen: örtliche Unterdrücke durch bestimmte Strömungen, Verwirbelungen oder Ultraschallwellen:
    ● Gesetz von Bernoulli: je höher der dynamische Druck, desto geringer der statische Druck einer Flüssigkeit
    ● Fällt der statische Druck unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit, bilden sich Dampfblasen
    ● Erneutes Ansteigen des statischen Drucks über den Dampfdruck führt zur Kondensation des Dampfes in den Hohlräumen -> die Dampfblasen kollabieren schlagartig
    => es treten extreme Druck- und Temperaturspitzen auf

=> Verstärktes Auftreten bei erhöhter Temperatur und vermindertem Druck

47
Q

Schaumbildungsprozess:
- was ist es
- wodurch

A
  • Dispergieren eines Gases (meist Luft) in einem Lebensmittel von flüssiger, pastenartiger oder teigiger Beschaffenheit
  • Einarbeiten von Luft kann erfolgt je nach Beschaffenheit und Viskosität durch:
    ● Einschlagen (Schlagbesen mit vielen feinen Drähten)
    ● Injizieren (Einblasen unter Druck)
    ● Kneten
    ● Rühren
    ● Ziehen
48
Q

Was sind Konservierungsstoffe

A

Stoffe, die Mikroorganismen abtöten können

49
Q

Welche Maschinen sind für Margarineherstellung zuständig (4)

A
  • Kratzkühler / Rohrkühler /Kombinator
  • Kristallisator
50
Q

Wodurch können Schäume stabilisiert werden + Beispiele

A
  • proteinstabilisierte Schäume (z.B. Schaumzuckerwaren, Baiser)
  • fettstabilisierte Schäume (z.B. Eiscreme, Schlagsahne)
51
Q

Welche physikalischen Parameter beeinflussen die Koch-/Heißextrusion

A

◼ Mehl- bzw. Feststoffmenge
◼ Flüssigkeitsmenge
◼ Drehzahl
◼ Gehäusetemperierung
◼ Entlüftung bzw. Vakuum
◼ Produkttemperatur
◼ Produktfeuchte
◼ Produktdichte
◼ Schneckenfüllgrad
◼ Massendruck
◼ Düsendicke

5. Lebensmitteltechnologie (13 decks)

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