DE102004038442A1

DE102004038442A1 - Verfahren zur Herstellung nicht klebender Phospholipid-Granulate

Info

Publication number: DE102004038442A1
Application number: DE102004038442A
Authority: DE
Inventors: Hans Henning Dr. Wenk; Katrin Häser
Original assignee: Bioghurt Biogarde GmbH and Co KG
Current assignee: Cargill Texturizing Solutions Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2006-03-16
Also published as: WO2006015841A1

Abstract

Beansprucht wird ein Verfahren zur Herstellung nicht klebender Phospholipid-Granulate, das dadurch gekennzeichnet ist, dass a) in einem ersten Schritt das pulverförmige Phospholipid(-Gemisch) mit 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines wasserhaltigen Hydrokolloid-basierten Bindemittels agglomeriert wird, dann b) bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines pulverförmigen Trennmittels homogen zugesetzt werden, und abschließend c) das Produkt getrocknet wird. Als Ausgangsmaterialien kommen insbesondere Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin in Frage, aber auch alle anderen geeigneten Vertreter von Phospholipiden sowie deren Mischungen. Bevorzugte Bindemittel sind beispielsweise Alginsäure, Alginate, Guarkern- und Johannisbrotkernmehl sowie Gummi arabicum. Nachdem im Verfahrensschritt a) die Agglomerierung vorzugsweise mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer vollzogen wurde, wird das pulverförmige Trennmittel beispielsweise als Siliciumdioxid, Talcum oder Bienen-, Candelilla- und Carnauba-Wachs zugesetzt. Die Trocknung des Produktes erfolgt bei Temperaturen zwischen 30 und 70 DEG C, wodurch stabile nicht klebende Phospholipid-Granulate erhalten werden, denen zusätzlich in den Verfahrensschritten a) und/oder b) weitere physiologisch aktive Komponenten oder Formulierungshilfsmittel zugesetzt worden sein können. Die so erhältlichen Phospholipid-Granulate, die eine durchschnittliche Partikelgröße zwischen 500 und 5000 mum aufweisen, ...

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein spezielles Verfahren zur Herstellung nicht klebender Phospholipid-Granulate.
Bei Phospholipiden handelt es sich bekanntlich um eine natürlich vorkommende Stoffklasse der Lipide, die im Wesentlichen aus einem Glyceringrundgerüst und damit veresterten Fettsäureseitenketten bestehen. Trägt der C₃-Kohlenstoff der Acylglyceride lediglich einen Phosphatrest, handelt es sich um Phosphatidsäuren; falls der Phosphatrest zusätzlich einen Aminoalkohol trägt, spricht man von Phosphatiden. Zur letzten Gruppe zählen die bekannten Vertreter Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin. Ferner zählt man zu den Phospholipiden Phosphatidylglycerin, Phosphatidylinositol sowie die Phosphatidylsäure. Insgesamt verwendet man für die Stoffklasse der Phospholipide das Synonym Lecithin, wobei es sich bei den Lecithinen um unterschiedlich zusammengesetzte Phospholipid-Gemische handelt, die bspw. aus Soja- und Raps-Samen oder aus Eigelb gewonnen werden.
Lecithine werden vorrangig als Emulgatoren bspw. bei der Herstellung von künstlichen Doppelmembranen eingesetzt, wie sie in Liposomen Verwendung finden. Lecithine spielen aber auch eine bedeutende Rolle als Nahrungsergänzungsmittel und in der klinischen Spezialernährung sowie in der Babykost und zunehmend auch in Funktionsnahrungsmitteln, wo sie ebenfalls als Emulgatoren oder physiologisch aktive Bestandteile Verwendung finden.
Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und der damit verbundenen physikalischen Eigenschaften neigen Lecithine insbesondere bei deren Weiterverarbeitung zu Pulvern zum Zusammenkleben, was die Fließ- und Rieseleigenschaften derartiger Lecithinpulver jedoch signifikant negativ beeinflusst.
Zwar gab es in der Vergangenheit immer wieder Ansätze, Lecithine in Pulver- oder Granulatform mit weitgehend reduzierten Klebeeigenschaften herzustellen, was aber auch bei relativ technisch hohem Aufwand leider immer noch nicht befriedigend gelungen ist.

Als nächstkommender Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang die deutsche Offenlegungsschrift DE 2 834 851 A1 zu zitieren, die zwar vorrangig ein diätetisches Lebensmittel in Granulatform beschreibt, welches hauptsächlich Lecithin und darüber hinaus einen physiologisch unbedenklichen, nicht klebenden und pulverförmigen Trägerstoff enthält. Beschrieben ist aber auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Lebensmittels, das als Granulat verwendbar ist, wobei das Lecithin mit dem physiologisch unbedenklichen und nicht klebenden, pulverförmigen Trägerstoff gemischt und dann das so erhaltene Gemisch anschließend einer Trockengranulation unterzogen wird. Es ist angegeben, dass die so erhaltenen Granulate eine Teilchengröße zwischen 0,5 und 5 mm aufweisen und im Wesentlichen porenfrei sind. Auf diese Weise wurde offensichtlich die Aufgabenstellung erfüllt, ein stabiles und leicht einnehmbares Lecithinprodukt zu erhalten, wofür sich offensichtlich die Granulatform anbot. Zwar wurde zur Erreichung dieses Zieles ein nicht klebender, pulverförmiger Trägerstoff bei der trockenen Granulation des vorgelegten Gemisches eingesetzt, wobei im Wesentlichen auch eine für eine Weiterverarbeitung ausreichend feste Granulatform erhalten wird, jedoch hat sich die diesen Granulaten zugeschriebene "praktisch nicht vorhandene Verklebungstendenz" in der Praxis als nicht ausreichend gezeigt. Als nachteilig hat sich bei diesem Verfahren insbesondere auch herausgestellt, dass die Trägerstoffe in Form von Proteinen, aber auch die ebenfalls geeigneten Kohlenhydrate und Salze insbesondere aufgrund des fehlenden Trocknungsschrittes die dauerhafte Klebefreiheit nicht gewährleisten können. Zudem treten unter den beschriebenen Bedingungen der Trockengranulation mittels einer Granulierwalze Verfärbungen des Produktes auf.

Aufgrund der nach wie vor bestehenden Unzulänglichkeiten des Standes der Technik hat sich für die vorliegende Erfindung deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung nicht klebender Phospholipid-Granulate bereitzustellen, das sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die erhaltenen Phospholipid-Granulate auch über längere Zeit der Lagerung ihre nicht klebenden Eigenschaften bewahren und das vor allen Dingen die Granulate in einstellbaren Partikelgrößen zugänglich macht.

Gelöst wurde diese Aufgabe mit einem entsprechenden Verfahren, bei dem

a) in einem ersten Schritt das pulverförmige Phospholipid(-Gemisch) mit 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung eines wasserhaltigen Hydrokolloid-basierten Bindemittels, agglomeriert wird, dann
b) bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines pulverförmigen Trennmittels homogen zugesetzt werden, und abschließend
c) das Produkt getrocknet wird.

Überraschend hat sich herausgestellt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Aufgabenstellung vollständig erfüllt werden konnte, sondern dass die so zugänglichen Phospholipid-Granulate neben der lang anhaltenden und stabilen Klebefreiheit sowie einstellbaren Granulatgröße auch in Partikelgrößen zugänglich sind, die sie leichter verarbeitbar machen. Insbesondere zeichnen sich die nicht klebenden Phospholipid-Granulate gemäß Erfindung durch ein homogenes Kornspektrum aus, das im Gegensatz zu Granulaten, die mit den bekannten Trennmitteln hergestellt werden, nicht nur in kleiner Korngröße vorliegen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Trennmittel beeinflussen das Agglomerationsverhalten der eingesetzten Phospholipide in der Weise, dass sie homogene Granulate bei einer gleichmäßigen Partikelgröße bilden, die keinerlei Verklebungstendenzen zeigen. Diese Resultate waren in dieser Kombination und Ausprägung so nicht vorher zu sehen.

Neben den eben dargelegten überraschenden Effekten zeichnet sich das Verfahren gemäß Erfindung auch dadurch aus, dass es nicht auf spezielle Ausgangsmaterialien bzw. Granulierhilfsmitteln beschränkt ist. Dennoch empfiehlt die folgende Erfindung als Phospholipid-Komponente Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylinositol und Phosphatidylglycerin, die selbstverständlich auch in allen beliebigen Mischungen eingesetzt werden können. Insbesondere Lecithine sind für das vorliegende Verfahren besonders geeignet.

Als Bindemittel für den Verfahrensschritt a) sieht die vorliegende Erfindung Alginsäure, Alginate, Guarkernmehl, Johannisbrotkernmehl, Gummi arabicum, Cellulose, Carboxymethylcellulose, modifizierte Stärken, Xanthan, Carrageenane und/oder Pektine als bevorzugt an. Als insbesondere geeignet hat es sich erwiesen, wenn die Bindemittel-Komponente im Verfahrensschritt a) in Form einer wässrigen Lösung und insbesondere in angedicktem Zustand eingesetzt wird. Vor allem, wenn das Bindemittel als wässrige Lösung zugesetzt wird, sollte diese Bindemittelanteile von 5 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt von 8 bis 12 Gew.-% aufweisen. Empfohlen wird ebenfalls eine Verfahrensvariante, nach der die Bindemittel-Komponente einen Hydrokolloid-Gehalt von 1 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-% aufweist, wobei das Verfahren besonders gut mit Hydrokolloid-Gehalten durchgeführt werden kann, die zwischen 10 bis 15 Gew.-% liegen.

Im Zentrum von Teilverfahrensschritt a) steht die Agglomerierung der eingesetzten Phospholipid-Komponente, die mit Hilfe eines wasserhaltigen Hydrokolloid-basierten Bindemittels durchgeführt wird. Prinzipiell kann dieser Teilverfahrensschritt zwar mit allen geeigneten Agglomerierungsmaßnahmen durchgeführt werden; allerdings sieht die Erfindung vor, die Agglomerierung vorzugsweise in einem Mischer und hier insbesondere in einem Hochgeschwindigkeitsmischer durchzuführen, wofür sich Rotationszahlen als besonders geeignet erwiesen haben, die zwischen 100 und 5000 Umdrehungen pro Minute liegen.

Teilverfahrensschritt b) gemäß Erfindung besteht im Wesentlichen aus der homogenen Zugabe eines pulverförmigen Trennmittels. Hierfür kommen insbesondere Siliciumdioxid, Magnesium- und Calciumcarbonat, aber auch (Erd-)Alkalisalze von Speisefettsäuren, Magnesiumoxid, Hexacyanoferrate, Talkum, Calciumgluconat, Bienen-, Candelilla- und Karnauba-Wachse sowie Schellack in Frage. Besonders geeignete Formen des Siliciumdioxids sind Microsilica sowie kolloidales und amorphes SiO₂. Vorzugsweise sollten die jeweils eingesetzten pulverförmigen Trennmittel in Anteilen von 0,1 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere 0,5 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt werden. Bzgl. Siliciumdioxid als Trennmittel beansprucht die vorliegende Erfindung eine Verfahrensvariante, bei der die SiO₂-Komponente unter Mischen zugegeben wird.

Als abschließenden Teilverfahrensschritt c) sieht die vorliegende Erfindung die Trocknung des Produktes vor, wofür Temperaturbereiche empfohlen werden die zwischen 30 und 70° C liegen. In Abhängigkeit von der jeweils eingesetzten Phospholipid-Komponente, dem Hydrokolloid-basierten Bindemittel sowie dem Trennmittel können sich die Trocknungstemperaturen selbstverständlich auch den jeweils angegebenen Extremata annähern. Empfohlen werden allerdings Trocknungstemperaturen, die zwischen 40 und 60° C liegen, wobei der Temperaturbereich um 50° C als besonders geeignet anzusehen ist. In bestimmten Anwendungsfällen kann es auch hilfreich sein, den Trocknungsschritt im Vakuum und/oder in Gegenwart eines Inertgasstromes durchzuführen, was die vorliegende Erfindung ebenfalls vorsieht. Geeignete Inertgase sind die üblicherweise eingesetzten Vertreter Stickstoff und Edelgase.

Vorrangig sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren natürlich Phospholipid-Granulate hergestellt werden, deren Einsatzgebiet im physiologischen Bereich liegt. Zu diesem Zweck können in den Verfahrensschritten a) und/oder b) auch weitere Zusätze bspw. in Form zusätzlicher physiologisch aktiver Komponenten, aber auch in Form von bloßen Formulierungshilfsmitteln zugesetzt werden. Als besonders geeignete weitere physiologisch aktive Zusätze sieht die vorliegende Erfindung Vertreter von Vitaminen, Aminosäuren, Phytosterolen, Triglyceriden, Fettsäuren, Tocopherolen, Tocotrienolen, Pro-, Prä- und Synbiotika sowie natürliche Extrakte vor, die insbesondere pflanzlichen Ursprungs sein sollten. Aromen, Farbstoffe und Texturantien sind geeignete Formulierungshilfsmittel.

Wie bereits mehrfach angesprochen, zeichnen sich die mit dem Verfahren gemäß Erfindung herstellbaren Phospholipid-Granulate durch eine homogene Korngrößenverteilung aus, wobei Feinkornanteile üblicherweise vernachlässigt sind. Vorzugsweise werden mit dem beanspruchten Verfahren Phospholipid-Granulate erhalten, deren durchschnittliche Partikelgrößen zwischen 500 und 5000 μm liegen, wobei Bereiche zwischen 1000 und 3000 μm als bevorzugt anzusehen sind. Sollten aufgrund der gewählten Verfahrensvariante größere Anteile an Über- bzw. Unterkorn anfallen, so können diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung praktischerweise in mindestens einen der Verfahrensschritte a) und b) zurückgeführt werden, wodurch Materialverluste vermieden werden.

Aufgrund der bekannt guten physiologischen Eigenschaften vor allem der natürlichen Phospholipide, umfasst die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der gemäß dem beanspruchten Verfahren herstellbaren Granulate in diätetischen Lebensmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln, aber auch in Funktionsnahrungsmitteln und insbesondere als Zusatz in der klinischen Ernährung. Die so erhältlichen Phospholipid-Granulate können aber auch Anwendung in Futtermitteln finden. Zwar werden physiologische Anwendungen bevorzugt, doch sind die gemäß Erfindung herstellbaren Phospholipid-Granulate auch technischen Verwendungsmöglichkeiten zugänglich, in denen Phospholipid-Granulate mit gleichmäßiger Korngrößenverteilung und stabilen, nicht klebenden Eigenschaften benötigt werden.

Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Vorteile des Verfahrens gemäß Erfindung und der damit hergestellten Phospholipid-Granulate.

Vergleichsbeispiel
500 g Lecithinpulver (Epikuron^TM 100 P von Degussa Food Ingredients GmbH) wurden mit 25 g einer Lösung bzw. Suspension von 20 Gew.-% Alginsäure in 10 Gew.-% Citronensäure versetzt und 3 min in einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei 3000 U/min behandelt. Nachfolgend wurde das Produkt 1 h bei 50 °C getrocknet. Es wurde nur sehr feines Produkt (max. Korngröße: 1 mm) erhalten, das zudem stark klebte.
Erfindungsbeispiel 1
500 g Lecithinpulver (Epikuron^TM 100 P von Degussa Food Ingredients GmbH) wurden mit 25 g einer Lösung bzw. Suspension von 20 Gew.-% Alginsäure in 10 Gew.-% Citronensäure versetzt und 3 min in einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei 3 000 U/min behandelt. Danach wurden 2.5 g Siliciumdioxid (Sipernat 50S von Goldschmidt AG) zugesetzt und weitere 30 s gemischt. Nachfolgend wurde das Produkt 1 h bei 50 °C getrocknet. Das so erhaltene Granulat klebte nicht und wies einen Korngrößen-Anteil von 45 % > 1 mm auf.
Erfindungsbeispiel 2
500 g Lecithinpulver (Epikuron^TM 100 P von Degussa Food Ingredients GmbH) wurden mit 50 ml einer Lösung von 20 Gew.-% Gummi arabicum in Wasser versetzt und 1 min in einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei 3 000 U/min behandelt. Danach wurden 2,5 g Magnesiumstearat zugesetzt und weitere 30 s gemischt. Nachfolgend wurde das Produkt 1 h bei 50 °C getrocknet. Das erhaltene Granulat hatte einen Korngrößen-Anteil von 70 % > 1 mm.
Erfindungsbeispiel 3
500 g Lecithinpulver (Epikuron^TM 100 P von Degussa Food Ingredients GmbH) und 166 g Phytosterole (Cholestatin^TM von Degussa Food Ingredients GmbH) wurden mit 75 ml einer 7 %igen Alginatlösung versetzt und 3 min in einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei 4 000 U/min behandelt. Danach wurden 3.5 g Magnesiumstearat zugesetzt und weitere 30 s gemischt. Nachfolgend wurde das Produkt 1 h bei 50 °C getrocknet. Das Granulat wies eine Korngrößenverteilung von [20 % ≤ 1000 μm; 70 % 1000 bis 3000 μm; 10 % ≥ 3000 μm] auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung nicht klebender Phospholipid-Granulate, dadurch gekennzeichnet, dass a) in einem ersten Schritt das pulverförmige Phospholipid(-Gemisch) mit 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines wasserhaltigen Hydrokolloid-basierten Bindemittels agglomeriert wird, dann b) bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines pulverförmigen Trennmittels homogen zugesetzt werden, und abschließend c) das Produkt getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Phospholipid-Komponente Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylinositol, Phosphatidylglycerin oder beliebige Mischungen daraus und vorzugsweise Lecithin eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Alginsäure, Alginate, Guarkernmehl, Johannisbrotkernmehl, Gummi arabicum, Cellulose, Carboxymethylcellulose, modifizierte Stärken, Xanthan, Carrageenane und/oder Pektine, besonders bevorzugt als wässrige Lösung und insbesondere in angedicktem Zustand, verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung oder Suspension zugesetzt wird, die insbesondere Bindemittel-Anteile von 5 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt von 8 bis 12 Gew.-% enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittel-Komponente einen Hydrokolloid-Gehalt von 1 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerierung in einem Mischer und bevorzugt in einem Hochgeschwindigkeitsmischer, vorzugsweise bei 100 bis 5000 Umin^–1, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als pulverförmiges Trennmittel Siliciumdioxid, insbesondere in Form von Mikrosilica, kolloidalem oder amorphem SiO₂, Magnesium- und Calciumcarbonat, (Erd-)Alkalisalzen von Speise-Fettsäuren, Magnesiumoxid, Hexacyanoferraten, Talkum, Calciumgluconat, Bienen-, Candelilla- und Carnauba-Wachs sowie Schellack zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Trennmittel in Anteilen von 0,1 bis 2,0 Gew.-% und insbesondere 0,5 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die SiO₂-Komponente unter Mischen zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt bei Temperaturen zwischen 30 und 70 °C, vorzugsweise zwischen 40 und 60 °C und insbesondere bei ca. 50 °C, getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungs-Schritt im Vakuum und/oder in Gegenwart eines Inertgasstromes durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) und/oder b) weitere Zusätze in Form von weiteren physiologisch aktiven Komponenten und Formulierungshilfsmitteln zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als physiologisch aktive Zusätze mindestens ein Vertrer der Reihe Vitamine, Aminosäuren, Phytosterole, Triglyceride, Fettsäuren, Tocopherole, Tocotrienole, Pro-, Prä- und Synbiotika sowie natürliche und insbesondere pflanzliche Extrakte und als Formulierungshilfsmittel Aromen, Farbstoffe und Texturantien zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulate in durchschnittlichen Partikelgrößen zwischen 500 und 5000 μm und vorzugsweise 1000 und 3000 μm erhalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass evtl. anfallendes Über- bzw. Unterkorn in mindestens einen der Verfahrensschritte a) und b) zurückgeführt wird.
Verwendung der nach einem der Ansprüche 1 bis 11 herstellbaren Granulate als diätetische Lebensmittel, Nahrungsergänzungsmittel, in Funktionsnahrungsmitteln und als Zusatz in der klinischen Ernährung sowie in Futtermitteln.