Technologien und Trends

Die Granulation und die Agglomeration sind zwei zentrale Prozesse der Pulververedelung, die sich hinsichtlich des Aggregatzustands des Ausgangsmaterials und der resultierenden Partikeleigenschaften unterscheiden. Bei der Sprühagglomeration werden als Ausgangsmaterial ein oder mehrere feinkörnige Pulver mit einem Binder zusammengesetzt, um eine poröse „Himbeerstruktur“ (siehe Abb. 1) zu erzeugen. Die Wahl des Binders muss sowohl mit dem Produkt als auch mit der Anwendung kompatibel sein, zum Beispiel in Bezug auf den Fettgehalt oder die Deklaration. Für Lebensmittel kommen meist Wasser und organische Bindemittel wie Hydrocolloide, Caseine, Gummi arabicum oder Zucker zum Einsatz, betonte Dr. Georg Fröhlich, Sales Manager der Firma Glatt Ingenieurtechnik GmbH. Das Ergebnis sind leicht benetzbare, poröse Agglomerate mit guter Löslichkeit und verbessertem Fließverhalten, die durch reduzierten Staubanteil und minimierte Entmischungseffekte überzeugen.

Im Gegensatz dazu ist für die Sprühgranulation eine Flüssigkeit als Ausgangsmaterial notwendig. Es entsteht eine kompakte „Zwiebelstruktur“ (siehe Bild 2), indem Flüssigkeitsschichten nacheinander auf Partikel aufgesprüht und getrocknet werden. Dies ermöglicht eine gezielte Einstellung von Produkteigenschaften wie Partikelgröße und Schüttdichte. Aufgrund ihrer runden und gleichmäßigen Form eignen sich Granulate hervorragend für anschließende Coating-Prozesse. Sie zeichnen sich zudem durch eine hohe Partikelhärte und -dichte aus, was das Transportvolumen und die Hygroskopizität reduziert.

Agglomerate sind fragiler, leicht in Flüssigkeiten dispergierbar und ideal für Komprimaten wie Tabletten. Granulate hingegen überzeugen durch Staubarmut, hohe Fließfähigkeit und präzise maschinelle Dosierbarkeit, erklärt Frank Hellerung, Head of Sales der SternMaid GmbH, Contract Manufacturing Services, Wittenburg.

Die Anforderungen an Pulverprodukte gehen über die richtigen physikalischen Eigenschaften hinaus: Viele Produkte bestehen aus empfindlichen Inhaltsstoffen wie Aromen, Vitaminen oder Probiotika. Die Wirbelschichttechnologie ist ein effizientes Verfahren zur Pulververedelung, bei dem Partikel durch einen Luftstrom aufgewirbelt, gleichmäßig mit einer Flüssigkeit besprüht und anschließend getrocknet werden. Dadurch entstehen beschichtete oder verkapselte Partikel. Diese Technologie bietet die Möglichkeit, empfindliche Inhaltsstoffe (wie, Enzyme oder Omega-3-Fettsäuren) vor Feuchtigkeit, Sauerstoff oder Licht zu schützen. Die Inhaltsstoffe können effizient (durch Mikroverkapselung) verkapselt und beschichtet (das Coating) werden, um eine kontrollierte, pH-Wert oder zeitgesteuerte (sofortig/ oder zeitverzögert) Freisetzung zu gewährleisten, betonte Frank Hellerung.

Beim Coating werden Partikel in der Wirbelschicht fluidisiert, gleichmäßig mit einem Film überzogen und getrocknet. So beschichtete Partikel, bieten die Möglichkeit, empfindliche Inhaltsstoffe vor Umwelteinflüssen schützen. Ein Beispiel ist das Aufbringen von Fettschichten auf Gewürzpulvern, um Aromen während der Kaltlagerung zu schützen und beim Backen freizusetzen, erklärte Dr. Georg Fröhlich.

Beim Verkapseln werden empfindliche Inhaltsstoffe wie Omega-3-Fettsäuren und Beta-Carotin in einer Matrix eingeschlossen. Wird für die Trocknung dieser Matrix der Prozess Sprühgranulation gewählt, entstehen Mikrogranulate, die durch ihren kompakten Aufbau einen zusätzlichen Schutz und eine Freisetzungssteuerung der Inhaltsstoffe bieten. Coating und Mikroverkapselung spielen eine zentrale Rolle, um empfindliche Inhaltsstoffe haltbar, lagerfähig und verfügbar zu machen und werden oft für Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt, dort aber i.d.R. nicht mit Fetten, sondern mit bspw. Hydrokolloiden, Zuckerderivaten oder hochwertigen Polymercoatings, ergänzte Frank Hellerung.

Die Pulverherstellung in der Lebensmittelindustrie setzt zunehmend auf nachhaltige und effiziente Ansätze, um sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Anforderungen zu erfüllen. Energieeffiziente Prozesse, wie Wärmerückgewinnung bei der Sprühtrocknung, und die Reduzierung von Abfällen durch Staub-Agglomeration tragen dazu bei, Ressourcen zu schonen. Gleichzeitig ermöglicht die Verpackungsoptimierung durch höhere Schüttdichte eine Senkung der Transportkosten. Nicht zuletzt, so Frank Hellerung von SternMaid, tragen Pulverprodukte auch dazu bei, den Wassertransport zu reduzieren, da sie durch ihre längere Haltbarkeit und bessere Verarbeitbarkeit weniger Flüssigkeit erfordern.

Führende Unternehmen wie die Glatt Ingenieurtechnik GmbH und die SternMaid GmbH treiben diese nachhaltigen Entwicklungen mit innovativen Ansätzen voran.

Die Glatt Ingenieurtechnik GmbH setzt auf energieeffiziente Anlagen mit Wärmerückgewinnung, die Verwertung von Nebenprodukten durch Staub-Agglomeration sowie die Reduzierung der Verpackungsgröße dank höherer Schüttdichte. Darüber hinaus wird durch verbesserte Löslichkeit eine schnellere Verarbeitung ermöglicht, wie Dr. Georg Fröhlich betonte.

Auch die SternMaid GmbH, Teil der Stern-Wywiol Gruppe, verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz zur Nachhaltigkeit. Seit 2023 integriert das Unternehmen strategisch zentralisierte Nachhaltigkeitsmaßnahmen in alle Geschäftsprozesse, unterstützt durch Corporate Sustainability und lokale Botschafter. Mit neuen Strukturen und einer Wesentlichkeitsanalyse gemäß der CSRD werden langfristige Ziele festgelegt. Bereits heute setzt SternMaid auf recyclingfähige Verpackungen und die Verwendung nachwachsender, hochwertiger Rohstoffe, ergänzte Frank Hellerung.

Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Löslichkeit tierischer und pflanzlicher Proteine, die Nutzung von Nebenprodukten zur Ressourcenschonung sowie die Herstellung staubfreier Produkte für eine sichere Verarbeitung. Zudem gewinnt die Integration recycelbarer Verpackungstechnologien zunehmend an Bedeutung. Diese Maßnahmen und die kontinuierliche Optimierung etablierter Verfahren stärken die Wettbewerbsfähigkeit der Hersteller und erfüllen die wachsenden Anforderungen der Verbraucher an nachhaltige Produkte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Pulververedelung eine Schlüsselrolle in der Lebensmittelindustrie spielt. Sie ermöglicht die Herstellung hochwertiger Produkte, die den Ansprüchen von Verbrauchern und Verarbeitern gleichermaßen gerecht werden. Die Experten sind sich einig, dass die Eigenschaften von Pulvern an die jeweiligen Verwendungszwecke angepasst werden müssen.

Dr. Georg Fröhlich
Sales Manager – Process Technology Food, Feed & Fine Chemicals
Georg.Froehlich@glatt.com
Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Nordstr. 12, 99427 Weimar, Germany

Frank Hellerung
Head of Sales
fhellerung@stern-wywiol-gruppe.de
SternMaid GmbH & Co. KG, Contract Manufacturing Services
Am Mühlenberg 4, 19243 Wittenburg, Germany