Untersuchung des Wärme- und Stofftransports in der Gefriertrocknung eines Gels aus Methylcellulose

LVT
Abbildung 1: v. l. n. r. gefriergetrocknetes Obst; Geftriertrocknungsanlage; Unvollständig getrocknetes Tylosegel.Textblock-Bild vertikal 2460

Motivation und Zielsetzung:

Die Gefriertrocknung (GT) ist ein etabliertes Verfahren in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Sie wird eingesetzt, um Produkten eine längere Haltbarkeit zu verleihen und spezielle Matrixeigenschaften einzustellen. Die Besonderheit der GT ist der direkte Übergang des gefrorenen Wassers in den gasförmigen Aggregatzustand bei niedrigen Drücken und Temperaturen. Dieser Vorgang wird als Sublimation bezeichnet. So können in der GT im Vergleich zu anderen Trocknungsverfahren besonders vorteilhafte Produkteigenschaften, wie ein hoher Erhalt wertvoller Inhaltsstoffe und eine besonders feinporöse Struktur, erzielt werden.
In der Lebensmittelindustrie werden zumeist Obst, Gemüse oder Pilze in der GT verarbeitet. Die Struktur der verschiedenen Lebensmittel unterscheidet sich stark voneinander. Die strukturellen Eigenschaften beeinflussen den Wärme- und Stofftransport innerhalb der Lebensmittel, der sich wiederum auf ihr Trocknungsverhalten auswirkt. Um ein grundlegendes Verständnis der thermodynamischen Vorgänge in der GT zu erzielen, bietet sich daher der Einsatz eines Modellproduktes an. Die Verwendung eines Gels aus Methylcellulose als Modellprodukt erwies sich in Vorgängerarbeiten als vielversprechend. So konnte eine voranschreitende Trocknungsfront beobachtet werden, die ein typisches Merkmal der Gefriertrocknung darstellt (siehe Abb. 1).

Ziel der Arbeit

Ziel der Arbeit ist die experimentelle und simulative Untersuchung der Trocknungs eines Modellprodukts während der Gefriertrocknung. Im experimentellen Teil der Arbeit soll der Fokus auf dem Vergleich der Trocknungskinetiken unterschiedlicher Produktgeometrien liegen. Die Ergebnisse der Trocknungsversuche sollen mit einem numerischen Modell in MatLab aus einer Vorgängerarbeit abgeglichen werden. Optional können weitere Produkteigenschaften des Trockenguts bestimmt und untereinander verglichen werden. Zu den zu untersuchenden Eigenschaften zählen bspw. Struktur sowie Inhaltsstoff- und Volumenretention.
Die Aufgabenstellung kann in Ihrem Schwerpunkt gerne an individuelle Interessen angepasst werden. Bei Interesse einfach melden bei:
M.Sc. Till Sickert
till.sickert∂kit.edu
Tel.: 0721/608-43614