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Massgeschneidert zum Trockengut

Mittels Wirbelschichttechnologie können die Merkmale von Lebensmittelinhaltsstoffen optimiert und standardisiert werden.

von PD

Produkte aus der Wirbelschichttrocknung lassen sich im Gegensatz zur Produkten aus der Sprühtrocknung in Flüssigkeiten besser dispergieren.

Das Wirbelschichtverfahren ist ein formgebender Trocknungsvorgang, bei dem die physikalischen und anwendungstechnischen Merkmale fester und flüssiger Substanzen gezielt beeinflusst werden können. Aufgrund der schonenden Verarbeitung und der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten hat diese Technologie im Lebensmittelbereich an Bedeutung gewonnen. Von leicht dispergierbaren Milchpulvern und entmischungsfreien Compounds bis hin zu oxidationsgeschützten Aromagranulaten entstehen so Produkte mit genau definierten Eigenschaften.

Kontrollierte Bedingungen im Wirbelschichtbett
In der Prozesskammer wird das Produkt in einer kontrollierten Umgebung getrocknet. Temperierte, entfeuchtete und gefilterte Luft wird über einen Siebboden von unten in den Materialbehälter der Anlage geführt. Dieser spezielle Boden sorgt dafür, dass die Luft eine bestimmte Strömungscharakteristik bekommt – eine Wirbelschicht entsteht. Hier sind die Partikel mit ihrer gesamten Oberfläche dem jeweiligen zuzuführenden Medium ausgesetzt und können bis zur gewünschten Endfeuchte getrocknet werden. Die Ausgangsstoffe werden dabei so effektiv durchmischt, dass die Temperatur über die gesamte Höhe der Wirbelschicht konstant ist. Dies ermöglicht einen schnellen Trocknungsvorgang und eine schonende Verarbeitung hitzeempfindlicher Stoffe. Durch die verfahrensbedingte Entkopplung von Trocknungstemperatur und -zeit kommt es in der Regel nur zu einer moderaten Produkterwärmung zwischen 30 und 50?°C. So werden die funktionellen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von sensiblen Substanzen wie Enzymen, Proteinen, Aromen oder Vitaminen aufrechterhalten.

Feststoffe aus flüssigen Produkten

Bei derWirbelschichttrocknung geht es nicht nur darum, einem Produkt die Feuchtigkeit zu entziehen. Ziel ist es, ein Trockengut mit genau definierten Strukturen und Parametern zu erhalten. Durch Sprühgranulation werden feststoffhaltige Flüssigkeiten zerstäubt, die in Tropfenform auf die Granulationskeime treffen. Dabei verdunstet die Flüssigkeit, der Feststoff wird auf den Keim aufgezogen und bildet einen Mantel. Dies wiederholt sich im Wirbelschichtbett laufend, sodass schalenartig aufgebaute Granulate entstehen. Ein Beispiel aus der Praxis: Konzentrierter Malzextrakt kann auf diese Weise in ein Trockengranulat überführt werden. Dadurch wird er gegenüber der flüssigen Form stabiler, haltbarer und vielseitiger verwendbar. Parameter wie Korngrösse, Restfeuchte und Feststoffgehalt können hierbei genau eingestellt werden.

Leicht lösliche Pulver
Zudem ist das Wirbelschichtbett ein idealer Mischer, sodass mehrere pulverförmige Substanzen auf der Anlage gemischt und im selben Schritt agglomeriert werden können. Mit der Befeuchtung der Partikeloberfläche und dem gleichzeitigen Abtrocknen kleben die Pulverteilchen zu rieselfähigen, brombeerartigen Agglomeraten zusammen. Im Gegensatz zu feinem Pulver aus der Sprühtrocknung lassen sich Produkte aus der Wirbelschichttrocknung in Flüssigkeiten viel besser lösen und dispergieren wie beispielsweise Instant-Kakaopulvergetränke und löslicher Kaffee. Auf diese Weise verbessert sich auch das Handling der Ware, denn die hergestellten Agglomerate sind deutlich staub­ärmer und durch ihre verbesserte Fliessfähigkeit auch leichter zu dosieren. So entstehen zum Beispiel optimal dosierbare Pulver für Getränkeautomaten oder Kapselmaschinen. Die Agglomeration verhindert, dass sich einzelne Komponenten bei der Verarbeitung wieder entmischen. Verbindungen aus Milchpulver, Zucker, Instantkaffee und Aromen werden so zu einem gut löslichen, entmischungsfreien Compound. Ausserdem können verschiedenste Rezepturen umgesetzt werden, indem man die Sprühflüssigkeit variiert. So lassen sich in einer Anlage Getränkespezialitäten wie «3 in 1», also Kaffee inklusive Milch und Zucker herstellen. Zum anderen sind die Aromastoffe fest im Agglomerat verkapselt und dadurch besser vor Oxidation und Geschmacksverlust geschützt.

Coating in der Wirbelschicht
Beim Coaten werden die einzelnen Partikel mit einer feinen Schicht überzogen, die dem Produkt eine spezifische Funktionalität gibt. Das Coating-Material wird abhängig von der zu erfüllenden Aufgabe des «Mantels» ausgewählt: schützen, maskieren oder kontrolliert freisetzen. Es besteht meist aus feststoffhaltigen Flüssigkeiten, die die Oberfläche der Partikel benetzen und einen dichten Film ausbilden. In der Lebensmittelindustrie werden häufig Schmelzen-Coatings verwendet, unter anderem für Süsswaren, Gewürze, Fleischerzeugnisse und Backwaren. Das Verfahren kommt auch bei hygroskopischen Substanzen zum Einsatz, um die Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu reduzieren. So schützen beispielsweise geschmolzene Fette bei der Brezelherstellung Salz vor Feuchtigkeit. Im Süsswarenbereich verhindern sie ein Verklumpen von Streuseln auf Gelee-Konfekt. Bei Wurstwaren werden Coatings eingesetzt, um Zitronen- oder Milchsäure zur Reifung gezielt freizusetzen. Auch zur optischen Aufwertung, Verbesserung der Lagerstabilität oder Geschmacksmaskierung können Partikel mit einem Coating ummantelt werden.

Stabil gegen äussere Einflüsse
Anders als beim Coating lassen sich durch die Mikroverkapselung feste oder flüssige Aktivstoffe homogen in ein Trägermaterial einbinden. Die entstandenen Partikel sind stabil gegen äussere Einflüsse. Die Mikroverkapselung schützt eingeschlossene Flüssigkeitströpfchen kann so die Lagerstabilität des Produkts verbessern. Auch flüchtige Substanzen wie Aromen können mittels Mikroverkapselung fixiert und gezielt zeitversetzt freigesetzt werden. Bei Zitronenöl etwa wird das flüssige Zitronenaroma durch Sprühgranulation und Mikroverkapselung in eine feste Matrix eingebettet und homogen verteilt. Es entsteht ein staubfreies, licht- und oxidationsgeschütztes Aromagranulat.

Produktionsauslagerung

Die Einsatzmöglichkeiten des Wirbelschichtverfahrens sind sehr vielfältig. Der Lohnhersteller SternMaid macht diese Technologie zugänglich. So können auch kleinere Firmen oder Hersteller mit häufig wechselndem Portfolio modernste Technologien nutzen, ohne selbst investieren zu müssen. Die Auslagerung der Produktion kann daher eine sinnvolle Lösung sein. Als Spezialist für massgeschneiderte Lösungen beim Mischen, Veredeln und Abfüllen pulvriger Stoffe bietet SternMaid ausserdem die gesamte Servicekette aus einer Hand: von der reinen Lohnabpackung bis hin zum Komplettangebot inklusive Rohstoffeinkauf, Qualitätssicherung, Lagerhaltung und Auslieferung. www.sternmaid.de
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