Feststoffverfahrenstechnik von Lebensmitteln

Die Verarbeitung von Feststoffen ist ein wichtiger Teilschritt in diversen Prozessen der Pharma- und Lebensmitteltechnologie. Am Lehrstuhl kann experimentell die gesamte Verarbeitungskette vom Fördern, Vermahlung, Mischen, Granulieren bis hin zum Tablettieren experimentell abgebildet werden. Ebenso kann sie über Simulation (Strömungssimulation, Diskrete Elemente Methode) untersucht werden. Auch die analytische Untersuchung, von Laserbeugung, Elektronischer Kapazitanz-tomographie, Pyknometer, BET (Oberflächenadsorption), Mikro-Computertomograph, aw-Wert etc. ist mögli

Hot Melt Coating

Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Untersuchung des Hot Melt Coating. Dabei wird das Coating durch Aufschmelzen verflüssigt, und verfestigt (kristallisiert) durch Abkühlen auf dem Partikel. Dies ist auch mit Naturstoffen wie Bienen- oder Carnaubawachs möglich, die in den Lebensmitteln nicht als Zusatzstoff gekennzeichnet werden müssen. Im Gegensatz zum sonst üblichen, lösungsmittelbasierten Coating muss dabei kein weiterer Stoff verdampft werden, was den Prozess erheblich schneller und effizienter macht. Die Umsetzung ist jedoch durch den breiten Temperaturbereich der Kristallisation, die Bildung der Kristalle und das rheologische Verhalten während der Kristallisation komplexer. Für die Umsetzung wurde eine Labor-Wirbelschicht mit einer zusätzlichen Heizstrecke ausgestattet. Zusätzlich kann die Kristallisation am Einzelpartikel im Freistrahl (Levitator) direkt beobachtet und unter definierten Bedingungen umgesetzt werden. Coating-Schichtdicken können im Mikro-Computertomographen untersucht werden.

Laborwirbelschicht mit Heizstrecke (links); Partikel im Levitator (rechts)

Tablettierung

Ein Schwerpunkt der Forschungsgruppe ist die Untersuchung der Pressagglomeration in Experiment und Simulation. Es wird aktuell ein neuer Ansatz basierend auf der Diskreten Elemente Methode entwickelt, der es erlaubt Verpressung und Bruch mit dem gleichen Modell abzubilden.

DEM-Simulation einer Tablette im Bruch (links); Pulver vor der Verpressung und nach der Verpressung im Computertomographen und gebrochene Tablette (rechts)

Industry 4.0 - Intelligent Unit Operations

Diverse Prozesse werden industriell nicht optimal betrieben, sondern von Hand gefahren bzw. mit einfachen PID-Reglern auf bestimmte Sollwerte gesetzt. Die billige Verfügbarkeit von Mikrocontrollern und diversen Sensoren erlaubt es allerdings, erheblich mehr Informationen über den Prozess zu sammeln. Ziel der Arbeitsgruppe ist es, in industriellen Kooperationsprojekten (erstes Projekt ist gestartet) selektiv Unit Operations mit zusätzlicher, kostengünstiger Sensorik auszustatten und intelligent zu regeln. Dabei erkennt ein Microcontroller eigenständig gute Betriebsparameter und betreibt die Anlage entsprechend. Besonders eignen sich dafür instationäre Prozesse; sowie instabile Prozesse, die nicht über ein Optimum verfügen.

Pneumatische Dichtstromförderung

Die pneumatische Dichtstromförderung wird am Lehrstuhl untersucht. Dafür steht eine Förderstrecke im industriellen Maßstab zur Verfügung, die messtechnische gut ausgestattet ist. Zur Verfügung stehen dabei Feinst-differenzdrucksensoren für die Vermessung des Druckverlusts im einzelnen Pfropfen, Wandschubspannungssensoren in radialer und tangentialer Richtung, sowie ein elektronsicher Kapazitanz-Tomograph, der die Propfenporosität mit einer Auflösung von 4000 Werten / s auflöst.

Messeinrichtung der pneumatischen Förderanlage (links); Porositätsverteilung in der Anlage (rechts)

Für weitere Informationen bitte kontaktieren:

Dr.-Ing. Johannes Lindner
Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik
Gregor-Mendel-Str. 4
85354 Freising
Tel: 08161/71-3275
Fax: 08161/71-4510
Email: johannes.lindner@mytum.de