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SCHUCHMANN ** 1 Problemstellung Wichtige Parameter, die viele Eigenschaften eines fluiddis- persen Systems bestimmen, sind der Dispersphasenanteil und die Partikelgröûenverteilung der dispersen Phase. Sol- che dispersen Systeme kommen in der Lebensmittelindu- strie sowohl als Suspensionen (z.B. Schokoladenmasse), als auch als Emulsionen (Saucen) in groûen Mengen vor. Zur Qualitätskontrolle in der kontinuierlichen Herstellung von Dispersionen ist eine schnelle Bestimmung der beiden Para- meter wichtig, eine Inline-Messung wäre dabei vorteilhaft. Etablierte Methoden zur Bestimmung des Di- spersphasenanteils, wie Endtrocknung, Wägung und chemi- sche Analyse oder Dichtebestimmung sind entweder zu langsam oder auf reine Zweikomponentensysteme be- schränkt. Noch problematischer ist die Inline-Partikelgrö- ûenmessung: Die Methode der Laserlichtbeugung arbeitet nur bei sehr hohen Verdünnungen. Zur Auswertung von Daten, die mittels Ultraschallspektroskopie gewonnen wer- den, benötigt man viele, oftmals nur aufwändig zu bestim- mende thermophysikalische Stoffgröûen der Dispersion. Sowohl der Volumenanteil als auch die Partikel- gröûe der dispersen Phase besitzen einen Einfluss auf die dielektrischen Eigenschaften und deren Frequenzverhalten, das mit der Methode der dielektrischen Spektroskopie be- stimmt werden kann. Hierzu wurden in dieser Arbeit die dielektrischen Eigenschaften von Dispersionen in einem Frequenzbereich zwischen 50 kHz und 6 GHz ermittelt. De- ren Abhängigkeit vom Volumenanteil und der Partikelgröûe werden durch eine Hauptkomponentenanalyse bestimmt und ausgenutzt, um mittels Kalibration auf die interessie- renden Eigenschaften zu schlieûen. 2 Material und Methoden 2.1 Dielektrische Spektroskopie Zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften über den Frequenzbereich zwischen 200 MHz und 6 GHz wurde das System HP85070B (Hewlett Packard) benutzt. Es besteht aus einem Netzwerkanalysator als Generator und Detektor elektromagnetischer Wellen definierter Frequenz und einer Koaxialleitung mit offenem Ende, das als Tastkopf ausgebil- det ist [1]. Um auch bei niedrigeren Frequenzen (bis zu 50 kHz) messen zu können, wurde ein zweiter Tastkopf mit gröûerer Streufeldkapazität entsprechend [2] entwickelt. An der Grenzfläche zwischen Tastkopf und der zu untersuchenden Substanz werden die elektromagneti- schen Wellen reflektiert. Die Reflexion in Amplitude und Phase ist für die dielektrischen Eigenschaften des Mediums charakteristisch. Sie wird vom Netzwerkanalysator gemes- sen, woraus ein angeschlossener Rechner die dielektrischen Eigenschaften ermitteln kann. Hierzu sind vorher Kalibrati- onsmessungen an der offenen und an der per Kurzschluss gebrückten Koaxialleitung sowie anWasser vorzunehmen. Die Messung der dielektrischen Spektren ist mit dieser Methode schnell durchzuführen, beispielsweise dau- ert die Messung der dielektrischen Eigenschaften zwischen 200 MHz und 6 GHz mit 201 Frequenzschritten weniger als 15 s. 2.2 Untersuchte Modellsysteme Als Modellsysteme zur Untersuchung des Potenzials der dielektrischen Spektroskopie zur Volumenanteilsbestim- mung wurden wässrige Suspensionen, (Pflanzen-)Öl-in- Wasser- (O/W-) und Wasser-in-Öl- (W/O-) Emulsionen so- wie Kalkstein- und Kieselsäuresuspensionen benutzt. Letztere Supensionen sowie die O/W-Emulsionen kamen ebenfalls zur Bestimmung der Partikelgröûe aus den dielektrischen Spektren zum Einsatz, die allerdings zu- nächst am einfacheren Beispiel der quasi-monodispersen Polystyrolsuspensionen getestetwurde. ....................................................................................... * VortraganlässlichdesFachausschusses ¹Lebensmittelsverfahrenstechnikª, 12.±14. März 2003 in Weihenstephan. ** Dr.-Ing. M. REGIER (Dipl.-Phys), Dir. u. Prof. Dr.-Ing. H. P. SCHUCHMANN,InstitutfürVer- fahrenstechnik, Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Haid-und-Neu-Straûe 9, D-76131Karlsruhe,Germany;Prof.Dr.-Ing. habil. H. SCHUBERT, Institut für Lebensmittel- verfahrenstechnik, Universität Karlsruhe, Kaiserstraûe 12, D-76131 Karlsruhe, Germany. WISSENSCHAFTLICHEKURZMITTEILUNGEN 1290 Chemie Ingenieur Technik (75) 9|2003 S. 1290±1293  2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 0009-286X/2003/0909-1290 $17.50+50/0 DOI: 10.1002/cite.200303234