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Abbildung 1: Löslichkeiten von MPC 85 nach verschiedenen
Dispergierzeiten in Abhängigkeit der Dispergiertemperatur
Abbildung 2: Löslichkeiten von MPC 85 (A) und notwendige
Dispergierzeiten für eine Produktlöslichkeit von 80 % (B) in
Abhängigkeit der Ablufttemperatur und Trocknungsart
pergiert und nach verschiedenen Zeiträumen hinsichtlich der Trockenmasse
(TM) im Überstand nach einer Zentrifugation (3.800 g,
5 min) analysiert. Die Löslichkeit (Solubility Index, SI) ergibt sich aus
dem Verhältnis von Trockenmasse Überstand zu Trockenmasse
Suspension 13.
Die optimale Dispergiertemperatur wurde aus Vorversuchen mit
einem kommerziellen MPC 85 ermittelt. Wie in Abbildung 1 ersichtlich
ist, wurden im Temperaturbereich um 50 °C die höchsten
Löslichkeiten erzielt. Höhere Temperaturen führten aufgrund einer
einsetzenden Molkenproteindenaturierung zur Verringerung
der Löslichkeiten. Bei Raumtemperatur betrugen die Löslichkeiten
selbst nach 1-stündiger Dispergierdauer nur 50 %. Die Lösungsversuche
wurden dementsprechend bei 50 °C durchgeführt.
Zur Untersuchung der Lagerstabilität in Bezug auf die Löslichkeit
wurden die MPC im verpackten Zustand (Alu-Verbund Flachbeutel)
bei 30 °C für bis zu 90 d ausgelagert. Die Bestimmung der Löslichkeit
erfolgte nach 30 d, 60 d und 90 d.
Einfluss Trocknungstemperatur
Wie aus Abbildung 2 A hervorgeht, verringerten sich die Löslichkeiten
nach der Herstellung (nach 120 min Dispergierzeit) mit Erhöhung
der Ablufttemperaturen um bis zu 20 % (einstufige Trocknung)
bzw. 40 % (zweistufige Trocknung). Die Löslichkeitsabnahme
im Temperaturbereich von 78–90 °C betrug ca. 1,7 %/°C für die
einstufige Trocknung und 3,3 %/°C für die zweistufige Trocknung.
Entsprechend sind bei der zweistufigen Trocknung mit höheren
Löslichkeitsverlusten infolge einer Ablufttemperaturerhöhung zu
rechnen.
Im Diagramm B ist der Effekt der Ablufttemperatur auf die notwendigen
Dispergierzeiten zur Erzielung einer Löslichkeit von 80 %
dargestellt. Ersichtlich wird, dass hohe Ablufttemperaturen eine
erhebliche Zunahme der Dispergierzeiten erfordern, um gleiche
Produktlöslichkeiten wie bei niedrigen Ablufttemperaturen zu
erhalten. Während bei 80 °C Ablufttemperatur eine 20-minütige
Dispergierung ausreicht, sind bei 90 °C bereits 120–180 min an
Dispergierzeit aufzubringen, um eine hohe Löslichkeit zu erzielen.
Die durch steigende Ablufttemperaturen hervorgerufene erschwerte
Auflösung der Pulverpartikel kann auf eine zunehmende
reversible Caseinzusammenlagerung zurückgeführt werden. Da
Laktose als Füllmaterial während der Dehydrierung fehlt, können
die Mizellen über hydrophobe Wechselwirkungen interagieren und
ein Netzwerk ausbilden 14. Höhere Partikeltemperaturen in der
ersten Trocknungsstufe beschleunigen diese Fusionierung der Mizellen
15.
Neben den Löslichkeiten nach der Herstellung wurde auch die
Lagerstabilität der hergestellten MPC-Pulver untersucht. Die Entwicklung
der Löslichkeiten über einen Lagerzeitraum von 90 d bei
30 °C gibt Abbildung 3 A wieder. Bei 78 °C Ablufttemperatur fiel
die Löslichkeitsabnahme bei einstufiger Trocknung innerhalb der
ersten 30 d geringer aus als bei der zweistufigen Trocknung. Bei
90 °C Ablufttemperatur waren die lagerbedingten Löslichkeitsverluste
vergleichbar. Im Diagramm B sind die Lagerzeiten zusammengefasst,
die eine 20%-ige Abnahme der Löslichkeiten nach