Zu meiner Person

Mein Interesse an der Lebensmittelverfahrenstechnik entdeckte ich während meines Studiums des Chemieingenieurwesens am KIT. In meiner Bachelorarbeit beschäftigte ich mich intensiv mit der Modellierung der Lebensmittelextrusion. Ein 6-monatiges Praktikum bei der Lorenz Bahlsen Snack World GmbH gewährte mir erste Einblicke in die Praxis der Lebensmittelindustrie. Um mein Profil weiter zu schärfen, forschte ich sechs Monate bei der australischen CSIRO in Melbourne an der numerischen Modellierung der Lebensmittelextrusion. Das Studium schloss ich mit einer Masterarbeit zum Thema „Proteinextrusion“ am LVT ab, wo ich seit Januar 2017 im Rahmen meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe „Extrusion von Biopolymeren“ promoviere.

Forschungsschwerpunkt

In der Extrusion von Biopolymeren werden z.B. Proteine oder Stärke mit Wasser versetzt, entlang zweier rotierender Schnecken durch ein beheiztes Gehäuse gefördert, währenddessen erhitzt und geschert und am Ende durch eine Düse gepresst. Der Eintrag thermischer und mechanischer Energie im Schneckenbereich führt dazu, dass Änderungen der molekularen Struktur und damit der Materialeigenschaften stattfinden. Im Düsenbereich des Extruders wird dann die abschließende Strukturierung realisiert, welche die Eigenschaften des Produkts maßgeblich definiert. So kann zum Beispiel durch den Einsatz einer kurzen, schmalen Düse eine knusprige Produkttextur erreicht werden, während eine lange, breite Düse zu faserartige und fleischähnliche Produktstrukturen führt. Dementsprechend ist für eine zielorientierte Produktentwicklung die Kenntnis der Vorgänge in der Extruderdüse notwendig.

In meiner Forschung beschäftige ich mich deshalb mit der Untersuchung der Strukturierungsmechanismen in der Extrusion von Biopolymeren, wobei der Schwerpunkt auf proteinbasierten Systemen liegt. In den vorliegenden, mehrphasigen Systemen bestimmen dabei molekulare, thermodynamische, rheologische und fluiddynamische Aspekte maßgeblich, wie die Strukturierung abläuft.

Methoden

Die Extrusionsversuche werden am institutseigenen gleichläufigen Doppelschneckenextruder durchgeführt. Der modulare Aufbau ermöglicht höchste Flexibilität bezüglich der Prozessbedingungen bei gleichzeitig bester Steuerbarkeit. Mithilfe eines Inline-Rheometers können rheologische Daten direkt im Prozess bestimmt werden. Unterstützend zur Inline -Rheometrie kann ein closed cavity rheometer (CCR) verwendet werden. Die Veränderung der rheologischen Eigenschaften in Abhängigkeit der thermomechanischen Belastung wird direkt abgebildet. Dadurch können modellhaft Aussagen über den Extrusionsprozess getroffen werden. Die Strömungscharakterisierung des Prozesses erfolgt durch numerische Strömungssimulation. Die nicht-isotherme und nicht-newtonsche Simulation liefert Informationen über Prozessvorgänge, welche durch konventionelle Messgeräte nicht bestimmbar sind.

Auszeichnungen:

SCI Seligman APV Award, 13th International Congress on Engineering and Food 2019, Melbourne, Australia