Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schmelzcoating feiner Pulver zur Erreichung einer geschlossenen homogenen Schicht

Das Coaten ist in der Pharmaindustrie ein wichtiges Verfahren zum Schutz der Inhaltsstoffe und für kleine Produktmengen und hohe Stückkosten etabliert. In der Lebensmittelindustrie hingegen werden an das Coating andere Anforderungen gestellt, da hier hohe Produktmengen bei niedrigen Chargenkosten, d.h. kostengünstig, verarbeitet werden müssen. Während sich bei suspensionsbasierten Coatingmaterialien eine homogene Schicht leicht einstellen lässt, ist dies für schmelzbasierte Naturprodukte durch andere Beschichtungseigenschaften, wie z.B. die Benetzbarkeit, Kristallisation und höhere Kohäsionsneigung des gecoateten Produkts, erheblich schwieriger.

Ziel des Vorhabens ist es, Prozessstrategien zu entwickeln, mit denen Coatingschichten mit vorgegebener Dicke und Homogenität erreicht werden können. Dabei soll v.a. auch die tatsächlich erreichte Schutzwirkung das Qualitätsmerkmal berücksichtigt werden. Angestrebt wird, die Prozessierbarkeit über die Kohäsionsneigung sowie den Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf das Spreiten zu quantifizieren. Durch Nachführen der Luftgeschwindigkeit soll der Coatingprozess verbessert werden. Anschließend soll die Homogenität des Coatings in Wirbelschicht und Pflugscharmischer sowie die Schutzwirkung unter Einbeziehung spezifischer Materialeigenschaften und der Zusammensetzung des Coatingmaterials (Fette und Wachse) untersucht und validiert werden. Zusätzlich soll die erreichbare Homogenität des Coatings sowie das Minimum der erreichbaren geschlossenen Coatingdicke quantifiziert werden.

Mit den Erkenntnissen wird KMU eine Methode zur Verfügung gestellt, die es ihnen ermöglicht, mit definiert gecoateten, feinen pulverförmigen Produkten wachsenden Anforderungen an die Produktqualität zu genügen und sich hierdurch neue Applikationsbereiche zu erschließen.

Ergebniszusammenfassung:

Forschungsergebnisse

• Bestimmung und Quantifizierung des Fließverhaltens und Fluidisierungsverhaltens von Schmelzcoating-Produkten in einem fluidisierten Rheometer

• Bestimmung von Schmelzverhalten und Kristallisationsverhaltens von natürlichen Coatingmaterialien

• Quantifizierung der Prozesstemperatur auf die Schichtstrukturbildung in einer Einzelpartikelcoatinganlage mit Palmfett

• Bestimmung des Benetzungsverhaltens verschiedener Materialien inklusive der Oberflächenenergien, Oberflächenspannung und temperaturabhängigen Dichte

• Bestimmung und Identifikation von Prozessbedingungen auf die Qualität der Endprodukte

• Entwicklung einer Bildauswertungsmethode zur Bestimmung der schichtdickenbeeinflussenden Prozessparameter

• Bestimmung der Delaminationswahrscheinlichkeit verschiedener Materialien in Abhängigkeit von Prozessbedingungen

• Schmelzcoating-Verfahrensvergleich mit sehr feinem Material auf drei verschiedenen Anlagen (vibrierte Wirbelschicht, Pflugscharmischer und Luftgleitschicht)

Die Ergebnisse sind vor allem für die Lebensmittelindustrie von Relevanz. Verfahren müssen in der Lebensmittelproduktion kostengünstig und für große Produktmengen geeignet sein. In der Lebensmittelindustrie werden gecoatete Produkte insbesondere in der Süßwaren-, Gewürz-, Fleisch- und Backwarenbranche eingesetzt. Mit den Erkenntnissen wird KMU eine Methode zur Verfügung gestellt, die es ihnen ermöglicht, mit definiert gecoateten, feinen pulverförmigen Produkten wachsenden Anforderungen an die Produktqualität zu genügen und eröffnet ihnen damit einen innovativen Markt. Die Ergebnisse ermöglichen eine sofortige Umsetzung oder eine Verkürzung der Entwicklungszeiten von neuen Produkten sowie eine zeitnahe Verbesserung von bestehenden Prozessen. Langfristig gesehen eröffnet sich ein innovativer Markt für neue Produkte, bei denen eine dünne, definierte Schichtdicke, hohe Haltbarkeit, gezielte Schutzwirkung, gezielte Freisetzung oder hohe Durchsätze von Bedeutung sind.