Lebensmittelbeschichtung

Dieser Artikel behandelt Beschichtungsanwendungen in der Lebensmittelindustrie. Es gibt viele Ähnlichkeiten zwischen Beschichtungsprozessen und zahlreiche Beispiele für Technologietransfer in und aus der Lebensmittelindustrie.

Beschichten in der Lebensmittelindustrie ist das Aufbringen einer Schicht aus Flüssigkeiten oder Feststoffen auf ein Produkt. Der Betrieb beruht im Wesentlichen auf mechanischer Energie. Es besteht meist darin, die Produktteilchen in Bewegung zu setzen und gleichzeitig den Beschichtungsbestandteil in einem bestimmten Muster aufzubringen, um einander auszusetzen. Es geht um Phänomene wie Adhäsion, Reibung, Viskosität, Oberflächenspannung und Kristallisation. Lebensmittelbeschichtung ist keine „harte“ Wissenschaft wie Trocknen oder Kühlen, die durch Gleichungen beschrieben werden kann und vorhersehbar ist. Lebensmittelbeschichtung ist eher ein „weiches“ Wissen, das aus der Anhäufung von Know-how stammt. Ein Grund dafür ist, dass das Produkt und die betrachteten Inhaltsstoffe komplexe Eigenschaften, Variationen und Wechselwirkungen aufweisen.

Verkapselung ist das Aufbringen einer Flüssigkeitsschicht auf sehr kleine Partikel. Es beruht auf einer Reihe von Prinzipien: einschluss eines Moleküls in eine Matrix, chemische Bindung und Polymerisation. Die Verkapselung zielt auf den Schutz und die kontrollierte Freisetzung aktiver Moleküle beim Eintauchen in eine Umgebung ab. Als Faustregel gilt, dass die Partikelgröße zwischen „Verkapselung“ (unter 300 µm bis 1000 µm) und „Lebensmittelbeschichtung“ (über dieser Grenze) unterscheiden kann. Bloße mechanische Bewegung ist nicht ausreichend und ausreichend, um die richtige Beschichtung von winzigen Partikeln zu erfüllen.

Beispiele für beschichtete Produkte

Fertiges Produkt	Basis	Bestandteil	Nachbehandlung	Rate, %	Ziel
Verzehrfertiges Getreide	Expandiertes Getreide	Zuckersirup	Trocknen	20-50%	Geschmacks- und Erscheinungsverbesserung
Dragees	Nüsse, Schokolade, Süßigkeiten	Zucker	Schwenken	10-100%	Geschmack, Aroma
Schokolade	Haselnüsse, mandeln	Schokolade	Kühlung	30-50%	Geschmack, Aroma
Zubereitetes Gemüse	Tiefkühlgemüse	Wasser, Fette, Aromen	Einfrieren	15-100%	Geschmack, Bequemlichkeit
Schmelzkäse	Geriebener/geschredderter Käse	Antibacken	Keine	<2%	Agglomeration verhindern
Nuggets	Fleisch	Teig und Krümel	Braten	30-50%	Schmackhaftigkeit, Kosten, aussehen
Snacks	Expandiertes Mehl	Öl und Gewürze	Keine	5-40%	Schmackhaftigkeit
Knusprige Nüsse	Erdnuss	Mehl, Bindemittel, Gewürz	Braten, Backen	30-100%	Schmackhaftigkeit

Bilder

• Mit Zucker überzogener Reis.

• IQF Gemüse mit Sahne überzogen.

• Dragees mit Zuckerüberzug.

Beschichtungen können zur Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften eines Lebensmittelprodukts hinzugefügt werden.Aussehen und Schmackhaftigkeit können durch Hinzufügen von Farbe (weißes Dragee, braune Schokolade), Ändern des Oberflächenaspekts (glasierte Süßigkeiten oder raue, knusprige Nuggets), Ändern oder Hinzufügen von Geschmack (süßes Dragee, gesalzener Snack) oder Aromen (fruchtglasierte Süßwaren) oder Textur (panierte knusprige Nuggets) verbessert werden.

Beschichtungen können auch verwendet werden, um Vitamine und Mineralien (angereicherter weißer Reis) oder Nahrungsenergie hinzuzufügen.

Beschichtung vermittelt funktionelle Eigenschaften wie Partikelabscheidung (geölte Trockenfrüchte, geriebener Käse), antioxidative Wirkung (Fruchtwürfel) oder Barrierewirkung . Barriereeffekte sind oft schwer zu erreichen.

Eine Zutat kann billiger sein als das Produkt, das sie enthält, und ermöglicht somit eine leichte Kostensenkung.

Der Beschichtungsprozessbearbeiten

Der Beschichtungsprozess beginnt mit dem Auftragen der Beschichtung auf das Lebensmittelprodukt, aber das Endprodukt muss während seiner gesamten Haltbarkeit stabil sein. Daher wird ein Beschichtungsprozess durch einen Stabilisierungsprozess vervollständigt, entweder durch Einfrieren, Abkühlen, Erhitzen oder Trocknen. Die Sequenzen dieses Prozesses sind:

1. Anwendung: Um winzige Mengen eines Inhaltsstoffs aufzutragen, wird zuerst gesprüht, um ihn zu dispergieren, anstatt ihn nur zu gießen. Dies beschleunigt die Dispersion auf der gesamten Oberfläche des Produkts. Für größere Verhältnisse von Beschichtung zu Substrat kann Mischen oder Tauchen verwendet werden. Mehrere stufen können auch verwendet werden; paniertes Fleisch kann beispielsweise eine trockene Anwendung (Vorstaub) haben, gefolgt von einem nassen Teigtauch und dann einer weiteren trockenen Krümelanwendung.
2. Haftung: Die Beschichtung muss am Produkt haften, d.h. es muss eine gewisse Affinität zwischen dem Inhaltsstoff und dem Produkt bestehen.
3. Koaleszenz: Im Falle einer Flüssigkeit können die mehreren Tröpfchen zu einer gleichmäßigen kontinuierlichen Schicht verschmelzen. Eigenschaften des Inhaltsstoffs in Bezug auf das Produkt, wie Viskosität und Oberflächenspannung, die mit einem mechanischen Effekt (Reibung) verbunden sind, sind kritisch.
4. Stabilisierung : je nach Art der Beschichtungszutat (en) und des Substratprodukts wird die Zutat durch Eliminierung des Lösungsmittels (Trocknen und Verdampfen von Wasser, Alkohol), Kristallisation (Zucker kristallisiert, wenn Wasser verdampft, Fett kristallisiert, wenn es abgekühlt wird) oder thermische Behandlung (Proteine setzen sich beim Erhitzen irreversibel ab) stabilisiert.

Ein Beschichtungsprozess kann in folgende Elemente unterteilt werden:

• Inputs: Basisprodukt, Zusatzstoffe und Inhaltsstoffe
• Zusatzströme: luft als Träger von Produkt oder Zutat oder zum Trocknen, Energie in mechanischer (Bewegung, Übertragung, Reibung) oder thermischer Form (Konvektion, Leitung oder Strahlungsheizung)
• Ausgänge: Endprodukt, Überschuss an Beschichtungsbestandteil, verloren oder recycelt werden

Kollateralen treten entlang des Prozesses auf:

• Bruch des Produkts
• Bildung von Feinstaub (kleine Partikel)
• Agglomeration von Produkten
• Verstopfung der Systemoberflächen mit Produkt oder Inhaltsstoff
• Luftverschmutzung, flüchtige organische Komponente

Diese Effekte sind im Allgemeinen zu vermeiden, es sei denn, das Endprodukt wird wünschenswerter gemacht.

Parameter, die das System beeinflussen, werden nach Herkunft aufgelistet:

Anfängliche Eigenschaften.

Basisprodukt	Endprodukt	Produktion
Form, Größe, Verteilung, Schüttdichte, Beschaffenheit, Oberflächenaspekt, Widerstand, Zusammensetzung, Fließverhalten, Feinanteile, Hygroskopizität, Temperatur	Kapazität, Endaspekt, Gewichtszunahme, Lagerverhalten, Widerstand	Rezepturwechsel, Dauer, Reinigung

Dieser erste Kriterienkatalog regelt die Wahl des Beschichtungsbestandteils. Die Beschichtung besteht entweder aus einer einzigen Zutat oder einer Mischung. Diese Mischung hat verschiedene physikalische Formen: lösung, Emulsion, Suspendierung, Pulver, etc. Es hat seine eigenen Eigenschaften. Zusätzlich kann ein Fluid wie Sprüh-, Kühl-, Heizungs- oder Trocknungsluft erforderlich sein.

Eigenschaften der Inhaltsstoffe.

Additiv	Flüssigkeit.
Wasser- oder Fettbasis, Zusammensetzung, Konzentration, Viskosität, Temperatur, Schmelzpunkt, Oberflächenspannung, Abbindeverhalten	Natur, Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit

Die Kombination der oben genannten Eigenschaften bestimmt die Wahl des Prozessprinzips. Es muss dann genau beschrieben werden.

Prozesseigenschaften.

Prozess	Maschine
Kontinuierlich, Batch, Verweilzeit, Inhaltsstofftemperatur, Fluidtemperatur, Systemtemperatur, Durchflussmengen, Variationstoleranz, Anzahl der zu erfüllenden Funktionen (Zuführen, Dosieren, Recyceln, Trocknen)	Form, Innenfläche, Innenvolumen, Größe, mechanisches Uhrwerk, Geschwindigkeit, Temperatur

Die Auswahl des richtigen Prozesses und seine Kontrolle beruhen auf der Sammlung präziser und zuverlässiger Informationen.

Der Einfluss einiger Phänomene und ihrer Parameter ist kritisch: Kristallisation, Wasserentfernung (Trocknung), Glasübergang, Viskosität oder Oberflächenspannung.

Unter den Parametern hat die Temperatur eine Wahl. Sie beeinflusst Viskosität, Oberflächenspannung, Trocknung oder Kristallisationsverhalten. Letztendlich beeinflusst es die Beschichtungsrate (Dicke, Gewichtszunahme) und die Beschichtungsbeständigkeit. Es beeinflusst daher den Grad der Verstopfung von Produkt und Inhaltsstoff im System.Beispielsweise neigt Fett dazu, sich vorzugsweise auf einem kühlen Produkt abzusetzen, wenn die Systemwand auf einer höheren Temperatur gehalten wird.