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Geschrieben von Dr. Amit Pratap Singh
Bewertet von Dr. Alidad Amirfazli
Geprüft: 28
Dies ist ein praktischer Leitfaden zur Oberflächenforschung für Forscher, die in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie arbeiten.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
Im hart umkämpften Bereich der Lebensmittel und Getränke gibt es immer wieder eine Vielzahl von Hindernissen. Profis in diesem Bereich stehen immer vor komplexen Herausforderungen, die von der optimalen Textur von Saucen bis hin zur Gewährleistung der Konservierung verpackter Produkte reichen.
Die Bedeutung von Oberflächenqualitäten wird in der Kunst der Lebensmittelkreation manchmal unterschätzt. Messungen der Oberflächenforschung wirken sich auf verschiedene Aspekte aus, die von der Textur von Schokolade bis zur Langlebigkeit von Getränken in den Regalen reichen. Durch ein tieferes Verständnis dieser Aspekte könnte man möglicherweise seinen Ansatz für die Lebensmittel- und Getränkeherstellung verändern, was zu einem außergewöhnlichen Qualitäts- und Geschmacksniveau führt.
Wir nutzen die folgenden wichtigen Oberflächeneigenschaften, um das Verhalten von Lebensmittel- und Getränkeprodukten zu verstehen und ihre Qualität zu verbessern.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Dynamischer Kontaktwinkel
Wenn wir einen Tropfen auf eine feste Oberfläche geben, besteht im Idealfall ein einzigartiger Winkel zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche. Den Wert dieses idealen Kontaktwinkels (den sogenannten Young-Kontaktwinkel) können wir mit Hilfe der Young-Gleichung berechnen. In der Praxis ist der Kontaktwinkelwert auf einer Oberfläche aufgrund der Oberflächengeometrie, Rauheit, Heterogenität, Verschmutzung und Verformung nicht unbedingt eindeutig, sondern liegt innerhalb eines Bereichs. Wir nennen die oberen und unteren Grenzen dieses Bereichs den fortschreitenden Kontaktwinkel bzw. den zurückweichenden Kontaktwinkel. Auch die Werte des vor- und zurückgehenden Kontaktwinkels für einen festen Untergrund sind sehr empfindlich. Sie können von vielen Parametern beeinflusst werden, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Homogenität und kleinste Verschmutzung der Oberfläche und der Flüssigkeit. So können z.B. der vor- und zurückgehende Kontaktwinkel einer Fläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein.
Praktische Oberflächen und Beschichtungen weisen von Natur aus eine Kontaktwinkelhysterese auf, die auf eine Reihe von Gleichgewichtswerten hinweist. Wenn wir statische Kontaktwinkel messen, erhalten wir einen einzigen Wert innerhalb dieses Bereichs. Sich ausschließlich auf statische Messungen zu verlassen, wirft Probleme auf, wie z. B. schlechte Wiederholgenauigkeit und unvollständige Oberflächenbewertung in Bezug auf Haftung, Sauberkeit, Rauheit und Homogenität.
In der Praxis müssen wir die Leichtigkeit der Flüssigkeitsverteilung (Vorschubwinkel) und die Entfernungsleichtigkeit (Rückzugswinkel) einer Oberfläche verstehen, z. B. beim Lackieren und Reinigen. Die Messung von Vorschub- und Rückzugswinkeln bietet eine ganzheitliche Sicht auf die Flüssig-Feststoff-Wechselwirkung, im Gegensatz zu statischen Messungen, die einen beliebigen Wert innerhalb des Bereichs liefern.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für reale Oberflächen mit Variationen, Rauheit und Dynamik und helfen Branchen wie Kosmetik, Materialwissenschaft und Biotechnologie bei der Gestaltung effektiver Oberflächen und der Optimierung von Prozessen.
Erfahren Sie, wie die Kontaktwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Kontaktwinkelmessung lesen Sie unsere Kontaktwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Dynamische Oberflächenspannung
Die dynamische Oberflächenspannung unterscheidet sich von der statischen Oberflächenspannung, die sich auf die Oberflächenenergie pro Flächeneinheit (oder die Kraft, die pro Längeneinheit entlang des Randes einer flüssigen Oberfläche wirkt) bezieht.
Die statische Oberflächenspannung charakterisiert den Gleichgewichtszustand der Grenzfläche von Flüssigkeiten, während die dynamische Oberflächenspannung die Kinetik von Änderungen an der Grenzfläche berücksichtigt. Diese Veränderungen können das Vorhandensein von Tensiden, Additiven oder Schwankungen in Temperatur, Druck und Zusammensetzung an der Grenzfläche beinhalten.
Die dynamische Oberflächenspannung ist essentiell für Prozesse, die schnelle Änderungen an der Flüssig-Gas- oder Flüssig-Flüssig-Grenzfläche beinhalten, wie z. B. Tröpfchen- und Blasenbildung oder Koaleszenz (Änderung der Oberfläche), Verhalten von Schäumen und Trocknung von Lacken (Änderung der Zusammensetzung, z. B. Verdampfung von Lösungsmittel). Wir messen es, indem wir die Form eines hängenden Tröpfchens im Laufe der Zeit analysieren.
Die dynamische Oberflächenspannung gilt für verschiedene Branchen, darunter Kosmetika, Beschichtungen, Pharmazeutika, Farben, Lebensmittel und Getränke sowie industrielle Prozesse, in denen das Verständnis und die Kontrolle des Verhaltens von Flüssigkeitsgrenzflächen für die Produktqualität und Prozesseffizienz unerlässlich ist.
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenspannung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenspannungsmessung: Der endgültige Leitfaden
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenenergie mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenenergiemessung: Der ultimative Leitfaden
Der Gleitwinkel misst den Winkel, in dem ein flüssiger Film über eine feste Oberfläche gleitet. Es wird häufig verwendet, um die Rutschhemmung einer Oberfläche zu beurteilen.
Erfahren Sie, wie die Gleitwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Gleitwinkelmessung lesen Sie unsere Gleitwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie gibt es mehrere Fallstudien, die die Vorteile der Durchführung von Messungen der Oberflächeneigenschaften veranschaulichen.
Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Chocolatier und streben danach, Schokoladen zu kreieren, die nicht nur exquisit schmecken, sondern auch eine faszinierende Ästhetik haben. Die Technik des Temperierens der Schokolade ist entscheidend, um die gewünschte Textur und das glänzende Aussehen zu erreichen. Traditionell erfordert das Temperieren eine präzise Temperaturregelung, aber oberflächenwissenschaftliche Messungen vereinfachen diesen Prozess erheblich.
Durch die genaue Messung der Oberflächenspannung und der Oberflächenenergie können Sie das optimale Temperament für Schokoladen erreichen. Die Manipulation dieser Oberflächeneigenschaften stellt sicher, dass Ihre Schokoladen eine reichhaltige, angenehme Textur und ein ansprechendes, glänzendes Aussehen haben, das die Verbraucher anzieht. Verabschieden Sie sich von den Inkonsistenzen traditioneller Temperiermethoden und entscheiden Sie sich für einen zuverlässigeren und effizienteren Ansatz, der die Qualität Ihrer Schokoladenkreationen auf ein neues Niveau hebt.
In der Getränkeindustrie ist die Erhaltung der Frische von größter Bedeutung. Für Hersteller von Säften, Erfrischungsgetränken und alkoholischen Getränken ist die Sicherstellung der Frische und Haltbarkeit der Produkte von entscheidender Bedeutung. Herkömmliche Verpackungstechniken greifen oft zu kurz, was zu Ressourcenverschwendung und erhöhten Kosten führt.
Die genaue Kontaktwinkelmessung ermöglicht eine kritische Bewertung der Benetzungseigenschaften von Getränkeverpackungsmaterialien. Dieses Wissen ermöglicht es Ihnen, Materialien auszuwählen, die das Eindringen von Feuchtigkeit effektiv verhindern und so die Qualität und Haltbarkeit Ihrer Getränke verlängern. Diese Praxis reduziert nicht nur den Produktabfall, sondern senkt auch die Verpackungskosten, was letztendlich die finanzielle Leistung des Unternehmens verbessert.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
Wohin wenden sich Lebensmittel- und Getränkehersteller in einer Branche, in der Präzision an erster Stelle steht, um sicherzustellen, dass ihre Produkte einer genauen Prüfung standhalten? Die Antwort liegt in Normen und Richtlinien: dem Kompass, der Kosmetikhersteller durch das komplexe Labyrinth von Qualität und Leistung führt.
Diese Norm bietet wichtige Standards für die Beurteilung, wie sich Verpackungen auf die Produktqualität und -sicherheit während der Lagerung auswirken. Diese Norm hilft Herstellern und Regulierungsbehörden zu garantieren, dass die Verpackung die Frische, den Geschmack und die Sicherheit der Produkte durch strenge Tests schützt. Es stärkt das Vertrauen der Kunden und fördert die Verbesserung der Lebensmittel- und Getränkeverpackungen.
Die ASTM E1871-17 liefert grundlegende Parameter für einheitliche und standardisierte sensorische Bewertungen von Lebensmitteln und Getränken. Dieser Standard bietet explizite Verfahren für die Auswahl, Vorbereitung und Bereitstellung von Proben für sensorische Panelisten, die genaue und wiederholbare Ergebnisse liefern. Durch die Einführung von ASTM E1871-17 können Fachleute fundierte Entscheidungen in Bezug auf Produktentwicklung, Qualitätsverbesserung und Kundenpräferenzen treffen, was zu attraktiveren Lebensmitteln und Getränken führt.
Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen gezeigt hat, wie Sie die Oberflächenwissenschaft in der Kosmetikindustrie anwenden können.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
Droplet Lab wurde 2016 von Dr. Alidad Amirfazli, Fakultätsmitglied an der York University, und zwei seiner Forscher, Dr. Huanchen Chen und Dr. Jesus L. Muros-Cobos, gegründet.
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One Response
Helpful post, especially for beginners like me.