Particles shape our world and everyday life: Macroscopic material and product properties are determined by interactions and processes at the microscopic level, such as agglomeration and breakage. When multiple materials come together, the resulting heterogeneous structures (hetero-agglomerates) are more than just the sum of their parts. One example is the microstructure in lithium-ion batteries, where active material and carbon black particles are combined and structured to provide both high capacity and good electrical conductivity.  Describing these heterogeneous systems poses its own challenges: Under what conditions do hetero-agglomerates form? How can they be characterized? How are the surface properties of a hetero-agglomerate defined? How and when do hetero-agglomerates break? The recently founded research group “Particle Dynamics in Heterogeneous Systems” (www.pdhs-group.com/) aims to answer these questions both theoretically and experimentally. This talk gives an overview of our current projects and future ideas. It focuses on challenges, solution strategies, but above all on questions that still need to be answered. Selected (more specific) areas include population balance equations (PBE), data integration via machine learning (hybrid models), continuous extrusion of battery slurries, spray flame synthesis, and multi-scale characterization of hetero-aggregates. Vortragssprache: deutsch

In vielen Lebensmitteln sind sowohl wässrige als auch ölige Phasen enthalten. Da diese sich nicht ineinander lösen, liegt die ölige Phase meist als Tropfen vor, umgeben von der wässrigen Phase. In der Natur sind diese dispersen Systeme auf unterschiedliche Weise stabilisiert. Pflanzen lagern ihre Fette in Oleosomen. In der Milch von Säugetieren liegen mit Proteinen stabilisierte Öltropfen vor. In tierischem Fleisch befinden sich eingelagerte Fette vor allem im Perimysium zwischen den Muskelfaserbündeln. Für haltbare, kostengünstige und schmackhafte Lebensmittel aus alternativen Rohstoffen muss die Verteilung und Stabilisierung von Lipiden entsprechend beherrscht werden, um für den Verbraucher gewohnte Produkteigenschaften zu erzeugen. Die Herstellung von Emulsionen oder die Anpassung natürlich vorkommender Emulsionen an die Anforderungen der Verbraucher ist dabei eine komplexe Herausforderung. Die Grenzflächen in den Systemen benötigen bei ihrer Herstellung Energie und sind während der Lagerung thermodynamisch instabil. In diesem Vortrag geht es um verschiedene Aspekte der Emulgiertechnik aus der Forschungsgruppe „Verkapselungsmethoden für Lebensmittel- und Biotechnologieanwendungen“. Dabei werden aktuelle Forschungsbeispiele aus der Emulsionsherstellung, der Untersuchung der Stabilität von Emulsionen und dem Zusammenhang zwischen der Emulsion und den vom Verbraucher gefragten Produkteigenschaften beleuchtet:   -       Trägt eine Minimierung der Grenzflächenspannung zur Herstellung stabilerer Emulsionen bei und wie unterscheidet sich die Stabilität von Öltropfen und Wassertropfen bei ähnlichen Grenzflächeneigenschaften? -       Verändert sich das Mundgefühl, wenn das im Kühlschrank feste Milchfett durch ein flüssiges Pflanzenöl ersetzt wird und ist das einer der Gründe, weshalb Milchalternativprodukte weniger vollmundig wahrgenommen werden? -       Wie kann die mikrofluidische Herstellung von Tropfen und Kapseln im Gramm-Maßstab helfen, Hochdruckhomogenisationsprozesse für den Tonnen-Maßstab zu optimieren? -       Welche Herausforderungen für das Einbringen von Öltropfen in eine wässrige Phase ergeben sich, wenn die kontinuierliche Phase im Falle von Fleischersatzprodukten hochviskos bis fest ist?