Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss des molekularen Aufbaus von Emulgatoren, Fettkugelgröße und Temperaturführung im Abkühlschritt auf die Fettkristallinität und Texturstabilität von Produkten aus emulgierten Triglyceriden

Viele Milchprodukte bestehen aus Triglyceriden, die in proteinreichen kontinuierlichen Phasen emulgiert sind. Sie werden flüssig oder in Form von Pulvern vermarktet; Beispiele sind Sahneprodukte oder sprühgetrocknete Babynahrung. Ihnen ist gemein, dass sie über mehrere Monate bis Jahre stabil bleiben müssen und dabei ihre Produktfunktionalität nicht verlieren dürfen. Bei Lagerung und Transport kann es jedoch aufgrund von Temperaturschwankungen zu Aggregationen und Koaleszenzvorgängen der Fettpartikel sowie zur Rekristallisation der Lactose kommen.

Ziel des Vorhabens ist es zu untersuchen, wie durch eine Kombination eines strukturell ausgewählten Emulgators und eine an die Fettkugelgröße angepasste Temperaturführung auch bei niederschmelzenden Triglyceriden ein hoher Anteil an stabilen kristallinen Fettpartikeln erreicht werden kann. Es sollen Handlungsempfehlungen für die Formulierung von Produkten und das Prozessdesign abgeleitet werden. Die Ergebnisse werden es insbesondere exportorientierten KMU ermöglichen, Produkte mit gleichbleibender Qualität und Funktionalität herzustellen, die sich auch für den Export in heiße Länder eignen.

Ergebniszusammenfassung:

In AP 1 wurde u.a. festgestellt, dass die eingesetzten Emulgatoren als Template fungierten und die Ausbildung eines kristallinen Netzwerkes an der Grenzfläche begünstigten. Durch die gezielte Auswahl des Emulgators kann somit die Stabilität einer Emulsion beeinflusst werden. In AP 2 zeigte sich u.a., dass mit steigender Unterkühlung der Anteil kristallisierter Tropfen stark ansteigt. Beim vollständigen Aufschmelzen kristallisierter Partikel kann es zur Selbstemulgierung kommen. Wurde zusätzlich zu ß-lg ungesättigtes PL verwendet, wurde die Kristallisation gehemmt. Wurde zusätzlich gesättigtes PL genutzt, konnte der Festfettgehalt gesteigert werden. Es wird vermutet, dass hierfür Komplexbildung verantwortlich ist. In AP 3 konnte mit Lagerversuchen u.a. gezeigt werden, dass durch den zusätzlichen Einsatz von PL die kolloidale Stabilität verbessert wird. Die polymorphen Übergänge konnten nicht mit der beobachteten kolloidalen Stabilität korreliert werden. In AP 4 wurde bestätigt, dass eine Formulierung mit hohem Anteil an Kristallen stabil bleiben. Ein Zusatz an PL sorgte nicht für eine nennenswerte Änderung der Selbstemulgierung. Durch zusätzliche gesättigte PL erhöht sich die Stabilität der Pulver. Bei Verwendung zusätzlicher ungesättigter PL wird der Anteil an freiem Oberflächenfett erhöht. In AP 5 wurde anhand von Säuglingsanfangsnahrung bestätigt, dass durch Emulgierung die Kristallisation stark reduziert wird. Auch konnte u.a. bestätigt werden, dass bei kleiner Kopfgruppe mehr Emulgator in die Grenzfläche eingebaut wird, wodurch die Prozessstabilität der Grenzfläche steigt. Zusätzliche gesättigte PL führen zu elastischen Grenzflächen, die Prozessstabilität der Emulsion steigt. Zusätzliche ungesättigte PL führen zu viskosen Grenzflächen, die Prozessstabilität sinkt. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde eine Datengrundlage geschaffen, mit deren Hilfe KMUs die Auswahl an Formulierungshilfsstoffen deutlich vereinfacht wird.