Rheo-Raman | Kombination von Rheologie und Raman-Spektroskopie: Kristallinität von Palmöl

Die Kombination aus Rheologie und Raman-Spektroskopie bietet einzigartige Möglichkeiten, sowohl physikalische als auch chemische Eigenschaften eines Systems gleichzeitig zu analysieren. Die Überwachung der Kristallisation in Palmöl demonstriert die Möglichkeiten einer solchen Gerätekombination.

Palmöl ist nach Sojaöl die zweitwichtigste erneuerbare Lipidquelle und findet sich in Produkten wie Lippenstift, Pizzateig, Instantnudeln, Shampoo, Reinigungsmittel, Eiscreme, Schokolade, Biodiesel und verpacktem Brot, um nur einige zu nennen. Palmöl besteht hauptsächlich aus verschiedenen Arten von Triacylglycerinen (TAGs), d. h. Glycerin, das mit drei der folgenden Hauptfettsäuren verestert ist: Myristin-, Palmitin-, Stearin-, Öl- oder Linolsäure. Die Fettsäuren, aus denen sie bestehen, unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Bei Raumtemperatur ist Palmöl ein fester oder halbfester Schlamm, ein Zustand, der durch viele winzige kristalline Domänen verursacht wird, die in einer flüssigen Matrix schwimmen. Da die verschiedenen TAGs leicht unterschiedliche Schmelzpunkte haben, ist die Separation der Ölphasen relativ einfach und kann in groß angelegten Fraktionierungsprozessen bei der Raffination von rohem Palmöl eingesetzt werden. Dabei werden die kristallisierten Bestandteile in eine hochschmelzende Fraktion, das so genannte Stearin, das vor allem in oleochemischen Anwendungen (Seifen, Emulgatoren, Schmierstoffe) verwendet wird, und eine niedrigschmelzende Fraktion (Olein), die vor allem zum Kochen und Braten verwendet wird, getrennt. Rheometer sind hervorragende Instrumente, um die Veränderung der viskoelastischen Parameter während des Schmelzens und Erstarrens zu verfolgen. Im Fall von Palmöl und anderen Speiseöle können durch die gleichzeitige Erfassung chemischer Informationen mit einem Raman-Spektrometer weitere Erkenntnisse gewonnen werden. Während die rheometrischen Daten Aufschluss über die physikalischen Eigenschaften der Masseprobe geben, werden mit dem Raman-Spektrum die Schwingungszustände der Moleküle untersucht, welche die chemische Struktur und die Mikroumgebung widerspiegeln. Beim Schmelzprozess von Palmöl kommt es zu einer allmählichen Veränderung der Viskosität und Elastizität als direkte Folge des Übergangs von einer festen zu einer flüssigen Probe. Die hier vorgestellte Kombination aus Rheologie und Raman-Spektroskopie bietet den Vorteil gleichzeitiger Messungen derselben Probe.  

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