Erarbeitung der Grundlagen zur Erzeugung von definierten amorph-kristallinen Core-Shell Partikeln während der konvektiven Trocknung

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Petra Först
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 346774683

Die Trocknung, das Handling und die Lagerung von zuckerreichen Pulvern stellt immer noch eine große Herausforderung dar. Die Ursache hierfür ist, dass Zucker in verschiedenen physikalischen Zuständen vorliegen können, dem Glaszustand, Rubbery-Zustand (gummiartiger Zustand) und kristallinem Zustand. Zudem kann das Pulver im amorphen Zustand klebrig werden (sticky). Der physikalische Zustand beeinflusst maßgeblich die Pulvereigenschaften, z.B. das Rehydratisierungsverhalten und die chemische oder biologische Stabilität. Insbesondere beim Übergang von einem physikalischen Zustand in einen anderen kann es zu unerwünschten Veränderungen der Pulvereigenschaften kommen, z.B. zum sogenannten Caking, dem Verklumpen des Pulvers. Durch eine kontrollierte Kristallisation der Zucker während der Trocknung kann das Caking der Pulver verhindert werden. Allerdings verschlechtern sich dadurch die Rehydratisierbarkeit und die Stabilität der Pulver (Wachstum von Mikroorganismen, Degradierungsreaktionen) sowie die Bioverfügbarkeit der Inhaltsstoffe ist im Glaszustand besser. Partikel mit einem Kern im Glaszustand und einer dünnen kristallinen Oberfläche vereinen die Vorteile der beiden physikalischen Zustände. Die Herstellung von Partikeln mit solch definierten Eigenschaften setzt jedoch ein sehr detailliertes Prozess- und Produktverständnis voraus, welches bislang noch nicht vorhanden ist. Hier setzt das vorliegende Projekt an. Folgende Zusammenhänge müssen untersucht werden: 1. Erforschung des Zusammenhangs zwischen der Glasübergangstemperatur, dem sticky point, dem Kristallisationsverhalten und der Zusammensetzung der Zucker2. Untersuchung des Einfluss der Trocknungskinetik und der Produkttemperatur auf das Kristallisationsverhalten und dem physikalischen Zustand der ZuckermischungenZiel dieses Projektes ist es, die Wechselwirkungen und das Verhalten von Zuckern hinsichtlich des physikalischen Zustandes in Zuckermischungen während der konvektiven Trocknung besser zu verstehen. Die der Trocknung von Zuckermischungen zu Grunde liegenden Mechanismen sollen mittels Dünnfilmtrocknung und Lagerung aufgeklärt werden. Neben der Trocknungskinetik soll die Stabilität und Charakterisierung der so erzeugten Filme im Fokus stehen. Der Zusammenhang zwischen dem Glasübergang und der resultierenden Lagerstabilität (Hygroskopizität, Stickiness, kristalliner Anteil, molekulare Mobilität) soll untersucht werden. Auf diese Weise soll ein tieferes Verständnis der Mechanismen in Zuckermischungen erzielt werden, die zur Entstehung spezifischer Pulvereigenschaften führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr.-Ing. Iris Schmitz-Schug