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Abschlussbericht AiF-FV 13733N
Grenzflächenspannung / mN/m
80
75
70
65
60
55
50
45
c Protein : 5 %
0
0 50 100 150 200 250 300 350
Zeit/ s
Bild 4-5: Dynamische Oberflächenspannung von CMP- und WPI-Schäumen bei einer Proteinkonzentration
cProtein von 5 %
Während es für den Overrun in Abhängigkeit von der Proteinkonzentration ein Maximum
gibt, nimmt die Stabilität der Proteinschäume erwartungsgemäß mit steigender Proteinkonzentration
zu (Britten & Lavoie, 1992). In Bild 4-6 ist die Drainage und die Festigkeit als Kriterium
der Schaumstabilität in Abhängigkeit der Proteinkonzentration dargestellt. Wie zu erkennen,
nimmt die Drainage der Schäume mit zunehmender Proteinkonzentration ab. Wenn
die Konzentration an grenzflächenaktivem Material hoch ist, werden mehrschichtige Grenzflächenfilme
gebildet, die gegenüber Koaleszenz resistent sind (Kinsella, 1981). Weiterhin
intensivieren sich die Interaktionen zwischen den Proteinmolekülen, wodurch die Grenzflächenviskosität
erhöht wird. Zudem steigt das Wasserbindevermögen innerhalb der Schaumlamellen,
was der Drainage entgegen wirkt (Britten & Lavoie, 1992). Die Drainage der CMP-
Schäume lag im gesamten untersuchten Konzentrationsbereich niedriger als bei den WPI-
Schäumen, was durch eine bessere Wasserbindungskapazität von CMP zu erklären ist. Die
Schaumfestigkeit verhielt sich erwartungsgemäß gegensätzlich zur Drainage. Mit zunehmender
Proteinkonzentration nahm die Festigkeit zu. Ein zusätzlicher Effekt einer höheren
Proteinkonzentration ist die Abnahme der prozentualen Löslichkeit der Proteine. Somit können
die Grenzflächen durch unlösliche Proteine stabilisiert werden, so dass sich die
Schaumlamellen gegenseitig stützen und so eine sterische Stabilisierung der Grenzflächen
erfolgt. Die ermittelten Festigkeiten für CMP lagen dabei unter den erzielten Werten für WPI.
Dies lässt sich dadurch erklären, dass es bei Molkenproteinen zu einer so genannten Grenzflächendenaturierung
kommt. Adsorbierte Proteinmoleküle verändern ihre Konformation nach
der Grenzflächenbesetzung, um die freie Grenzflächenenergie zu reduzieren. Dies hat eine
Stabilisierung der Grenzflächen zur Folge, die sich in einer erhöhten Festigkeit wiederspiegelt
(Britten & Lavoie, 1992, Dickinson, 1991, Richert, 1979).
WPI
CMP
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