Coaten, Agglomerieren, Granulieren – viele Anwen-dungen in der Lebensmittelindustrie erfordern die Umwandlung flüssiger Substanzen in frei fließende Pulver. Doch was macht die Wirbelschichttrock-nung zu einem so spannenden Verfahren für Pro-duktentwickler? „Der Einsatz von Techniken, die das fluidisierte Pulver mit Flüssigkeitssystemen besprühen, lässt die Formulierung funktioneller Eigenschaften zu“, meint Mark Riemer von Stern-maid. Von Thomas Wiese

Die Wirbelschicht zeichnet sich als thermisches Behand-lungsverfahren für körnige Feststoffe durch eine sehr hohe Kontaktfläche zwischen den Partikeln und dem

umströmenden Fluid aus und ist für hohe Wärme-, Stoff- und Impulsaustauschkoeffizienten bekannt. Wie aber profitie-ren Produktentwickler davon? „Zahlreiche Prozesse laufen dadurch intensiver ab“, meint Mark Riemer, Betriebsleiter bei Sternmaid in Wittenburg. Das Prinzip des Verfahrens ist ebenso effizient wie einfach: Im Wirbelschichtbett wird die warme, filtrierte Luft über einen Wirbelboden in den Materi-albehälter der Anlage geblasen. Eine Verteilerplatte sorgt für eine auf das Produkt abgestimmte Strömungscharakteristik, wodurch die eigentliche Wirbelschicht entsteht, in der die Aus-gangsstoffe intensiv durchmischt werden. Da die Trocknung schonend im niedrigen Temperaturbereich erfolgt, kommt es in der Regel nur zu einer moderaten Produkterwärmung auf 30 bis 50 Grad Celsius. Auf diese Weise bleiben auch die funktionellen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von hitzeempfindlichen Inhaltsstoffen wie Enzymen, Aromen oder Vitaminen erhalten.

„Wir begleiten die Produktentwickler aus der Lebens-mittelindustrie ab der ersten Idee“, betont Mark Riemer. Mit seiner multifunktionalen Wirbelschichtanlage sieht sich der Lohnhersteller aus Wittenburg für die Veredelung pulvriger Lebensmittel und Getränke bestens aufgestellt: „Wir können zahlreiche Prozessparameter variabel anpassen – von der Zu-lufttemperatur bis hin zur Sprührate des Binders. So lassen sich Produktmerkmale wie die Schüttdichte individuell ein-stellen und standardisieren.“ Er gibt ein Beispiel: „Wenn ein Produkt voluminöser werden soll, um die Verpackung besser auszufüllen, ist ein geringes Schüttgewicht gefordert.“ Soll stattdessen mehr Produkt in einem kleineren Volumen unter-gebracht werden, gilt es „ein hohes Schüttgewicht zu erzeugen“, erläutert der Experte. Riemer weist auf eine weitere Eigen-

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22 | 2 - 2017

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dWirbelschichtverfahren sind für Sternmaid-Betriebsleiter Mark Riemer State of the Art, wenn es um Pulver geht: „Sie lassen sich nicht nur zum effizienten Trocknen einsetzen, sondern auch für intensive Mischvorgänge.“

Die Sprühagglomeration in der Wirbel-schicht erschließt neue Möglichkeiten für die Produktentwicklung

Stabil gegen äußere Einflüsse

Features wie Inline-Siebung und Vermahlung wappnen die Wirbel-schichtanlage in Wittenburg für (fast) alle Aufgaben.

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schaft hin: die Partikelgrößenverteilung im Pulver. Denn der Zerstäubungsdruck und die Sprührate pro Düse beeinflussen die Tröpfchengröße des Binders – und folglich die Partikelgröße des Endproduktes. „Je größer die Tröpfchen, desto gröber das Erzeugnis“, so Riemer. Mit steigender Partikelgröße verbessert sich die Fließeigenschaft. „Je nach Kundenwunsch entstehen Agglomerate, Instantgranulate oder mikroverkapselte Partikel mit funktionellen Eigenschaften“, fasst der Experte die Vorteile des Verfahrens gegenüber food design zusammen.

In der Lebensmittelindustrie kommen wirbelschichtgetrock-nete Pulver für Instantprodukte wie Suppen, Soßen, Getränke oder Sportlernahrung zum Einsatz. Allerdings benetzt Wasser Partikel mit einer Größe von unter 100 Mikrometern schlecht, was einer guten und schnellen Löslichkeit entgegensteht. Für ein sicheres Handling und optimale Verarbeitungseigenschaften müssen sie daher in der Wirbelschicht instantisiert werden. Mit der Befeuchtung und dem gleichzeitigen Abtrocknen werden die feinen Partikel zu bis zu drei Millimeter großen, brombeer-artigen Agglomeraten verbunden, die sich leichter lösen und dispergieren lassen. Anwendung findet das Verfahren beim Instantisieren von Kakaopulverdrinks und löslichem Kaffee.

Häufig stehen Produktentwickler vor der Herausforderung, die Stabilität oxidationsempfindlicher Vitamine oder Aromen über die Haltbarkeitsdauer zu gewährleisten. Mittels Mikrover-kapselung lassen sich feste oder flüssige Aktivstoffe homogen in ein Trägermaterial einbinden und vor äußeren Einflüssen schützen. Das Ergebnis ist ein Pulver oder Granulat, in dem der funktionelle Inhaltsstoff von millimeter- beziehungsweise nur mikrometerdünnen Schichten aus Stärkederivaten, Le-cithin, Gelatine oder anderen Stoffen ummantelt ist. „Diese Hülle schützt eingeschlossene Flüssigkeitströpfchen effizient gegen äußere Einflüsse und verbessert die Lagerstabilität des Produkts“, erklärt Mark Riemer.

Bei der Mikroverkapselung von Zitrusaroma wird das flüs-sige Zitronenöl mit Trägerstoffen wie Maltodextrin oder Stärke in Wasser dispergiert und anschließend in der Wirbelschicht zerstäubt. Die Tropfen treffen auf Granulationskeime, das Was-ser verdunstet und der in der Sprühflüssigkeit enthaltene Fest-stoff legt sich um den Keim – es entsteht ein staubarmes und oxidationsgeschütztes Aromagranulat. In Teebeuteln bleiben die in Stärke eingehüllten Aromen monatelang erhalten und werden erst in Kontakt mit dem heißen Wasser freigesetzt. Ähnliches gilt für Instantsuppen, mit einem Unterschied: „Hier werden die Aromen kontinuierlich freigesetzt, damit die Produkte ohne Geschmackseinbußen für längere Zeit servierbereit bleiben“, so der Experte zum Abschluss des Gesprächs.

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