ISBN 978-3-8439-1384-3

978-3-8439-1384-3, Reihe Verfahrenstechnik

Mario Horvat
Untersuchung zu den Mechanismen der direkten Expansion bei der Extrusion stärkebasierter Produkte

160 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Stärkebasierte Snacks und Frühstückszerealien werden durch Kochextrusion hergestellt. Bei diesem Prozess werden Mehle aus z.B. Weizen oder Mais in einem Extruder mit Wasser gemischt und thermomechanisch behandelt. Die gebildete Schmelze wird am Ausgang des Extruders durch eine Düse gepresst und häufig ohne weitere Verfahrensschritte direkt durch den entstehenden Wasserdampf expandiert. Die Besonderheit dieser Produkte liegt in ihrer Porosität, der spröden Struktur und der dadurch entstehenden Knusprigkeit. Da diese sensorische Eigenschaft hauptsächlich durch die an der Extruderdüse stattfindende Expansion gesteuert wird, ist die Kenntnis oder Vorhersage des Expansionsverhaltens von geschmolzenen stärkebasierten Matrizes unerlässlich. Der Expansionsvorgang wird in die Teilschritte Nukleation, Blasenwachstum, Schrumpfung und Verfestigung unterteilt. Bei allen Teilschritten sind die rheologischen Eigenschaften der Matrix von entscheidender Bedeutung.

In dieser Arbeit werden Methoden vorgestellt, um die einzelnen Teilschritte der Expansion, die entstehende Porenstruktur und den Einfluss einzelner Mechanismen und Parameter, wie der rheologischen Eigenschaften detailliert zu charakterisieren. Mit der in dieser Arbeit entwickelten Nukleationszone können die Nukleationsmechanismen erstmalig gezielt untersucht werden. Weiterhin wird mit entsprechenden Methoden gezeigt, dass das Blasenwachstum, die Schrumpfung und die Verfestigung in Modellierungsansätzen bislang häufig falsch eingeschätzt werden. Mit einem neuartigen Inline-Rheometer wird der Einfluss der Extrusionsparameter auf die Scherviskosität der Schmelze untersucht und beschrieben. Darüber hinaus wird eine Methode vorgestellt, auf deren Grundlage erstmalig auch die elastischen Eigenschaften identifiziert werden können.