Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)

AiF 18462 N: Untersuchungen zu Schmelzemulsionen mit kristalliner Dispersphase

Zusammenfassung

Suspensionen mit kleinen Partikeln im Bereich einiger µm, welche ausschlaggebend für eine hohe Produktqualität sind, werden häufig durch zeit- und energieaufwändige Nassmahlverfahren hergestellt. Ein neuartiges und kostengünstigeres Verfahren ist das Schmelzemulgieren. Hierbei werden die Partikel durch Wärmezufuhr aufgeschmolzen, dann emulgiert und anschließend durch Abkühlen in Feststoffpartikel überführt. Neben der Senkung der Energiekosten ist durch dieses Vorgehen eine Verbesserung von Produkteigenschaften wie Partikelgröße und Stabilität zu erwarten. Im Fokus des Forschungsvorhabens stand insbesondere der Abkühlschritt, bei dem es gelingen muss, aus feinen Schmelzetropfen kristalline Partikel herzustellen.
Das Kristallisationsverhalten von kleinen Tropfen im Kollektiv unterscheidet sich signifikant von dem Verhalten einer zusammenhängenden Phase (Bulk) und wurde bislang nur vereinzelt untersucht. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden neuartige Messmethoden entwickelt. Diese erlauben das Kristallisationsverhalten sehr kleiner Tropfen in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter (Unterkühlung, Abkühlrate, Dispersphasenanteil, Tropfengröße, Scherrate, …) zu untersuchen. Messmethoden wie die Dynamische Differenzkalorimetrie sind für diese Zwecke weitgehend ungeeignet.
Anhand der erzielten Ergebnisse konnte ein Zusammenhang zwischen der Prozessführung beim Schmelzemulgieren und dem Kristallisationsverhalten der Tropfen hergestellt werden. Mit diesem wurde eine innovative Prozessführungsstrategie für die Herstellung von Schmelzemulsionen basierend auf der SHM-Technologie (Simultanes Homogenisieren und Mischen) erarbeitet. Der Prozess bietet eine effizientere Zerkleinerung und erlaubt eine Steuerung der Partikelform. Flexibilität, Kapazitätssteigerung, Energieeinsparung und Sicherstellung von Produkteigenschaften werden dadurch möglich. Dies kann zu einer Steigerung der Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit dt. KMU beitragen.