Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Sprühtrocknung von Emulsionen zur Mikroverkapselung: Auswirkung der Material- und Prozessparameter im Trocknungsprozess auf die Ölverkapselungseffizienz und die Verarbeitungseigenschaften ölhaltiger Pulverprodukte

Ein gängiges Verfahren für die Erzeugung von Pulverprodukten mit mikroverkapselten lipophilen Substanzen ist die Sprühtrocknung von Emulsionen. So werden bioaktive Substanzen, sowie Farbstoffe oder essentielle Öle verkapselt, die besonders oxidationsanfällig sind. Die Struktur der trockenen Pulverpartikel, v. a. der Anteil an unverkapseltem Öl und die Öltropfengrößenverteilung (ÖTGV), bestimmen wichtige Qualitäts- und Verarbeitungseigenschaften des Produktes. Diese Struktur wird während der Trocknung fixiert und ist vom Zusammenspiel zwischen zahlreichen Formulierungs- und Prozessparametern abhängig. Wegen des bisher ungenügenden Kenntnisstandes dieser Zusammenhänge, ist eine gezielte Produktgestaltung aufgrund einer passenden Prozessauslegung nur in sehr engen Grenzen möglich. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher, diese Zusammenhänge aufzuklären und auf den industriellen Prozess übertragbare Prozess-Struktur-Eigenschaftsfunktionen zu erstellen. Hierbei soll gezeigt werden, wie durch geeignete Kombinationen der Formulierungsparameter (v. a. des Matrixmaterials) und der Trocknungsbedingungen (v. a. der Trocknungstemperatur) Produkte mit hoher Ölverkapselungseffizienz und kontrollierter ÖTGV auch bei hohem Ölgehalt hergestellt werden können. Dafür werden zahlreiche Sprühtrocknungsversuche im Pilotmaßstab durchgeführt, sowie begleitende Einzeltropfenversuche, mit denen die Trocknungskinetik und die strukturbildenden Abläufe während der Trocknung ermittelt werden. Darauf basierend werden allgemeine Lösungskonzepte aufgestellt, deren Anwendung am Beispiel von realen Produkten veranschaulicht wird. Besonders KMU, deren finanzielle Möglichkeiten für F&E Vorhaben beschränkt sind, können von diesen Lösungskonzepten stark profitieren und ihre Wettbewerbsfähigkeit deutlich erhöhen. Z. B. werden KMU durch Anwendung der Ergebnisse hochpreisige Nischenprodukte an den Markt bringen und sich somit von internationalen Großunternehmen absetzen können.