Einfluss der Düsengeometrie und Prozessführung auf die Öltropfengröße im Zerstäubungsschritt bei der Sprühtrocknung von Emulsionen

Die Sprühtrocknung von Emulsionen ist eine weitverbreitete Technik zur Herstellung von lipidhaltigen Pulverprodukten. Hierbei wird eine Öl-in-Wasser Emulsion in feine Tropfen zerstäubt, die durch anschließenden Kontakt mit heißer Luft zu Partikeln getrocknet werden. Auf diese Weise können Pulver mit verkapselten Öltropfen hergestellt werden. Die Größe der Öltropfen im resultierenden Pulver beeinflusst die physikalische Stabilität des Pulvers, die Verkapselungseffizienz, die sensorischen Eigenschaften und die Bioverfügbarkeit des rekonstituierten Lebensmittels und ist daher von sehr großer Bedeutung. In der Lebensmittelindustrie werden zur Zerstäubung oft Hohlkegeldruckdüsen verwendet. Bei dieser Druckzerstäubung wird die Flüssigkeit durch einen engen Spalt stark beschleunigt und ist starken Scher- und Dehnungsspannungen ausgesetzt. Die auf die Flüssigkeit wirkenden Spannungen können zu einer Verformung und zum Aufbrechen der dispergierten Öltropfen führen.

In der Literatur wurde bereits über ein Aufbrechen der Öltropfen während der Zerstäubung berichtet. Es wurden keine Studien in der Literatur gefunden, die sich auf den Einfluss der Düsengeometrie bei der Zerstäubung von Emulsionen mittels Hohlkegeldruckdüsen konzentriert haben. ... mehrDie vorliegende Studie untersucht daher den Einfluss der Zerstäubungsgeometrie und der Prozessführung auf die Öltropfengröße auf die Druckzerstäubung von Öl-in-Wasser-Emulsionen.. Für die Untersuchungen wurde eine Modellemulsion aus Maltodextrin, Molkenproteinisolat und MCT-Öl (Medium Chain Triglycerides) verwendet. Die Zerstäubung wurde in einem Sprühstand durchgeführt, der mit einem Laserbeugungsspektrometer zur inline Bestimmung der Sprühtropfengröße ausgerüstet ist. Es wurden Proben des Sprays bei unterschiedlichen Prozessparametern erzeugt und offline mittels Laserbeugungsspektroskopie die Öltropfengröße gemessen.

Ein Aufbrechen der Öltropfen war bei allen Zerstäubungsbedingungen sichtbar. Die Öl- und Sprühtropfengröße zeigten kaum eine Veränderung in Abhängigkeit von der verwendeten Zerstäubergeometrie. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Spannungen, die zum Aufbrechen der Öltropfen im Zerstäuber führen, in allen Geometrien bei konstantem Druck ähnlich sind.