WO2020038540A1 - Fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foamed product and apparatus for producing a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foamed product and method for producing such a foamed product - Google Patents

Fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foamed product and apparatus for producing a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foamed product and method for producing such a foamed product Download PDF

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WO2020038540A1
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oil
wax
foam product
cosmetic
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Heiko Spitzbarth
Claudia REGENASS WANNER
Kim MISHRA
Lea POKORNY
Erich J. Windhab
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Mifa Ag Frenkendorf
Chocolat Frey Ag
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    • B01F25/3142Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31421Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction the conduit being porous

Definitions

  • the invention relates to a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product.
  • the invention relates to a device for producing such a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product and a method for producing such a foam product.
  • foams are used in the food, cosmetics or pharmaceutical industries, since these have special flow, texture and sensory properties which are desired when applied to the skin, as well as when chewing and swallowing.
  • the high specific surface area, generated by the foamed structure, leads to an increased contact area with the skin or the palate, whereby active ingredients or aroma components are released faster compared to non-foamed products.
  • the prior art describes many methods and devices for the production of food, cosmetic or pharmaceutical foam products which are based on aqueous systems and contain foam-stabilizing additives or foam auxiliaries which are increasingly viewed by consumers as undesirable.
  • Another prior art describes individual fat-containing foam products, which are produced with the aid of foam-stabilizing additives or foaming agents, since the stability and foamability are improved by the additives used.
  • foam-stabilizing additives or foaming agents since the stability and foamability are improved by the additives used.
  • There are no processes and / or devices described in the prior art which make it possible, by setting the process parameters, to produce a wide range of fatty foam products which have defined flow properties, texture and sensor properties, since the processes and devices used were designed for aqueous systems.
  • WO 2016/150978 A1 describes the production of fat foams, based on mixtures of high-melting fats with oils, which are gel-like solidified by static cooling for 5 to 20 hours and are then foamed using conventional rotor-stator machines. This creates gas bubbles with a gas bubble diameter of up to 100 micrometers. These foams have a stability of seven days.
  • WO 2016/150977 A1 describes the production of foamed clothing systems based on mixtures of high-melting fats with oils, monoglycerides or particles, which are gel-like solidified by static cooling for 5 to 20 hours and then by means of conventional rotor-stator Machines are foamed, producing gas bubbles that are up to 100 micrometers in diameter.
  • EP 2 052 628 A1 describes foamed, fat-continuous products which are produced by using hydrophobins (hydrophobic proteins) and rotor-stator devices. The gas bubble sizes are between 500 and 1,000 micrometers.
  • Oleofoams Properties of Crystal-Coated Bubbles from Whipped Oleogels Evidence for Pickering Stabilization. Langmuir, 33 (6), 1563-1575.
  • the invention has for its object to produce a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product with the smallest possible bubble sizes and a narrow bubble size distribution, the greatest possible temporal, thermal and mechanical stability.
  • the invention is based on the object of providing a suitable device for producing such a foam product.
  • the invention has for its object to provide a method for producing such a foam product.
  • a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added foam stabilizing additives or foaming agents, the maximum gas bubble diameter x (90.0) being less than 30 microns, preferably less than 15 microns , and the gas bubble interface by the respective gas bubble mechanically stabilizing, shell-like, closed layer of fat or wax crystals is formed.
  • This fat or wax crystal-like layer is shifted to higher temperatures in its melting temperature interval compared to the continuous fat or wax phase and thus above a temperature at which the continuous fat wax phase is completely solidified by crystallization, there is no mechanically induced deformation of the foam product Deformation or destruction of the gas bubbles possible.
  • the gas bubbles can be produced with any gas, the fat or wax matrix consisting of palm fat, palm oil, cocoa butter, coconut fat, shea butter, sal butter, palm kernel fat, algae fat, insect fat, pig fat, beef fat, milk fat, sunflower oil, rapeseed oil, safflower oil , Soybean oil, corn oil, peanut oil, olive oil, herring oil, cottonseed oil, grape seed oil, wheat germ oil, walnut oil, sesame oil, hemp oil, pumpkin seed oil, linseed oil, poppy seed oil, algae oil, apricot kernel oil, argan oil, avocado oil, babassu oil, casene oil, beech oil, Buchandel oil Rosehip seed oil, hazelnut oil, camellia oil, kukuin nut oil, lallemaneia oil, macadamia oil, almond oil, para nut oil, pistachio nut oil, rice oil, castor oil, sea buckthorn oil, black cumin oil, mustard oil, beeswa
  • the foams presented in this invention can be made without foam stabilizing additives or foaming agents such as sugar glycerides (E473, E474), polyglycerol esters of fatty acids (E475), polyglycerol polyricinoleate (E476), propylene glycol esters of fatty acids (E477), lecithins Sodium, potassium and calcium salts of fatty acids (E470a), magnesium salts of fatty acids (E470b), mono- and diglycerides of fatty acids (E471), acid esters of mono- and diglycerides (E472a-f), sugar esters of fatty acids (E473), polyglycerol esters of fatty acids (E475), sorbitol esters (E491-E495) because the gas bubble diameters are so small that the foam is protected against instability mechanisms such as coalescence, creaming or mechanical destruction and the foam is stable even when conveyed through a nozzle or mixed using a blade stirrer remains.
  • Another property of the foams is that at a temperature at which the fat or wax phase is completely solidified by crystallization, the gas bubbles prevent the formation of a dense crystal network and thus reduce the hardness compared to the pure unfoamed fat or wax phase, what the fat compared to pure fat or wax systems makes foams more creamy and spreadable.
  • the bowl-like arrangement of the fat or wax crystals around the gas bubble ensures that the hardness of the foam does not increase during storage, whether the pure, non-foamed fat or wax phase hardens during this time, since the formation of a continuous, dense fat - or wax crystal network is prevented by the discontinuous bowl-like arranged fat or
  • this fat or wax-based foam product is characterized by the fact that the fat or wax matrix of palm fat, palm oil, kaobutter, coconut fat, shea butter, salbutter, palm kernel fat, algae fat, insect fat, pork fat, beef fat, milk fat, sunflower oil, rapeseed oil , Safflower oil, soybean oil, corn germ oil, peanut oil, olive oil, herring oil, cottonseed oil, grape seed oil, wheat germ oil, walnut oil, sesame oil, hemp oil, pumpkin seed oil, linseed oil, poppy seed oil, algae oil, apricot seed oil, argan oil, avocado oil, babassu oil, chick oil, behen oil, behen oil cashew Oil, Erdmandelöl, rosehip seed oil, hazelnut oil, camellia oil, Kukuinutöl, Lalle-maneiaöl, macadamia oil, almond oil, Brazil nut oil, pistachio nut oil, rice oil, castor oil, sea buckthorn oil, black cum
  • This diverse selection of fat or wax matrices offers the advantage of producing fat or wax-based foam products that are used in the food industry as well as in the pharmaceutical and cosmetic industries.
  • the use of waxes in particular is often used in the pharmaceutical and cosmetics industries.
  • the possibility of foaming these waxes opens up a new product range of foamed ointments, creams and makeups for the pharmaceutical and cosmetics industry.
  • Foamed argan oil or avocado oil is suitable for use in hair care products
  • foamed hemp oil is suitable for ointments with a calming effect
  • foamed almond oil is suitable for creams with a skin-care effect.
  • Claim 3 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that an aqueous phase with a proportion of 20%, preferably 40%, further preferably 60%, is emulsified in the fat or wax matrix.
  • Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that not only fat- or wax-soluble, but also water-soluble flavors, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures are incorporated into the fat or wax matrix.
  • the foam product thus serves as a carrier system for sensitive water-soluble aromas, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures, which would be decomposed by enzymes or by low pFI values in the stomach, so that they enter the intestine without impairing their functionality to become.
  • a probiotic culture of lactobacilli strains containing water-soluble vitamin C can be emulsified into a spread consisting of olive oil and milk fat.
  • the foam product is further characterized in that the fat matrix consists of butter - claim 4.
  • the fat matrix consists of butter - claim 4.
  • Such a foam product has the advantage that it can bear the protected name "butter", since the fat matrix of the foam product is only obtained from milk cream or siren cream.
  • This protected designation has the particular advantage that consumers associate the designation “butter” with a natural product and do not express any health concerns about the product, as is the case with margarines with hardened vegetable fats and / or aqueous phases containing emulsifiers.
  • a foam product whose fat matrix consists exclusively of butter made from milk cream or siren cream can be called “butter”, with the advantage that the volume-related number of calories is significantly lower than conventional "butter” without the use of hardened Vegetable fats or emulsifiers containing aqueous phases, as is usually the case with "calorie-reduced” margarines and butter derivatives.
  • the invention is further characterized in that further lipophilic substances are incorporated into the fat or wax matrix that do not have a foam-forming or foam-enhancing effect.
  • Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that fat- and wax-soluble aromas, medicinal substances and fragrances are incorporated into the fat or wax matrix.
  • a fat or wax-based foam product is possible, which is enriched with vitamins E, A, D, K and additionally has a rosemary aroma so that it can be used, for example, as a frying foam for meat products.
  • Claim 6 describes a fat or wax-based foam product in which a phase reversal takes place during manufacture.
  • a phase inversion means that fat- or wax-continuous emulsions are converted into water-continuous emulsions in fractions of a second. This is particularly relevant for the cosmetics industry, which uses these properties of emulsions for the manufacture of various products.
  • the phase inversion causes the existing aqueous phase to wet the gas bubble, which is encased by a mechanically stabilizing, shell-like, closed layer of fat or wax crystals, so that the water-soluble aromas, active pharmaceutical ingredients, fragrances or other active ingredients such as probiotics contained therein cultures before the intestinal tract become available.
  • Such a fat or wax-based foam product has the advantage that water-soluble aromas, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures are released when chewing on the palate or when applying the skin.
  • a further advantageous embodiment is described in claim 7, in which the fat or wax-based foam product is characterized in that the maximum gas bubble diameter x (90.0) during storage at room temperature (22 ° C.) above 30, preferably above 60, is further preferred over 120 days, not more than 30 microns, preferably 15 microns.
  • Such a fat or wax-based foam product has the advantage that no complex cold chain is required for the transport and distribution as well as for the storage of the foam product, since the stability of the gas bubbles does not affect the structural integrity of the foam product without cooling and thus the optical , textural and sensory properties remain unchanged for 120 days.
  • Claim 8 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that, compared to the fet wax phase, the hardness of the fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product at the same temperature is further preferably around 30%, preferably around 50% 80%, is reduced.
  • Such a fat or wax-based foam product has the advantage that the hardness reduction improves the spreadability and the ability to be applied to the skin of the foam product.
  • the foam product enables improved spreadability at the same temperature, which enables the foam product to be applied with less mechanical effort.
  • a foam product consisting of butter can be spread evenly on a slice of bread at a temperature of 4 ° C, which is unthinkable with conventional butter.
  • the improved applicability to the skin enables fat or wax-based foam products that are used as ointments or creams to be applied more evenly and thinner to the skin with less mechanical effort. Thus, with less mass of ointment or cream, more area of skin is covered.
  • Claim 9 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that at constant storage temperature, the hardness of the fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product compared to the fat wax phase over 30, preferably over 60, further preferably over 120 days remains constant after production date.
  • Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that the structural integrity of the foam product is not impaired by the stability of the gas bubbles and thus the spreadability and applicability on the skin remain unchanged for 120 days. Compared to conventional fats or waxes, this enables a longer shelf life, as these usually harden and then be subjected to extensive temperature control in order to regain the original textural properties.
  • the invention solves the problem by a device, the first unit is designed as a continuous crystallizer, preferably as a continuous shear crystallizer, with wall scraping internals, and through a second unit, which is used as a continuous membrane foaming device, preferably as a dynamic membrane foaming device is preferably designed as a dynamic membrane foaming device, with a concentric cylinder gap flowing through between a rotating inner or outer cylinder and a fixed outer or inner cylinder, the inner and / or outer cylinder being / are designed as a membrane.
  • a device has the advantage that the partial crystallization of the fat or wax matrix takes place independently of the gas dispersion in the dynamic membrane foaming device.
  • the heat dissipation in the crystallizer which is required for a partial crystallization, is independent of the energy input during gas dispersion in the dynamic membrane foaming device. This enables fats and / or waxes with a fixed fat content between 5 to 50% to be foamed at shear rates of up to 10 4 s 1 without the fat crystals being completely melted.
  • Claim 11 describes a device in which the first device unit is designed as a continuous crystallizer, preferably as a continuous shear crystallizer with wall scraping internals.
  • Such a device has the advantage that the wall scraping internals locally on the scraping wall, which is cooled well below the crystallization temperature of the fat or wax, can produce shear rates of 10 4 -10 5 s 1 , which leads to the fact that fat or wax crystals are generated in a medium diameter Water range x (50.0) from 1 to 5 micrometers.
  • the smallest possible fat or wax crystals are preferred for the stabilization of gas bubbles, since the closed layer of fat or wax crystals arranged in a bowl-like manner is formed more quickly by the smallest possible crystals
  • an advantageous device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product is characterized in that the second device unit as a continuous membrane foaming device, preferably as a dynamic membrane foaming device, more preferably as a dynamic membrane foaming device, with a concentric cylinder gap flowing through it between a rotating inner or outer cylinder and a fixed inner or outer cylinder, is performed, the inner and / or outer cylinder being designed as a membrane.
  • Such a device has the advantage that a defined flow field is set in the cylinder gap and thus each gas bubble experiences the same shear stresses, as a result of which the gas bubble diameter distribution density function q 0 is very narrow, which protects the foam product from instability mechanisms such as Ostwald ripening.
  • the decoupling of the shear stress, generated by the rotation of the cylinder, from the gas supply through the membrane, and from the axial flow causes the total gas volume fraction, the gas bubble diameter and the flow rate of foam product to be set independently of one another.
  • Claim 13 describes a device for producing a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product, which is characterized in that the second device unit has an average membrane pore size distribution of 10, preferably 5, further preferably 2 micrometers, and the gap width between the membrane and opposite the wall is 2 to 20 millimeters, preferably 5 to 10 millimeters.
  • Such a device has the advantage that the gas pore diameter size distribution is significantly influenced by the membrane pore size distribution.
  • the gas bubble When torn from the membrane, the gas bubble has a diameter in the order of magnitude of the membrane pore, as a result of which small membrane pores with a narrow size distribution also produce small gas bubbles with a narrow size distribution.
  • the small gap between the membrane and the opposite wall allows gas bubbles to be detached from the membrane pore in a defined flow field with a small volumetric energy input.
  • the volumetric energy input causes the partially crystalline fat or wax matrix to melt.
  • the volumetric energy input is too high, it is not possible to stabilize the gas bubble through a shell-like, closed layer of fat / wax crystals.
  • the percentage of solid fat describes the percentage of solid fat in a fat matrix that is measured by low-resolution magnetic resonance according to ISO 8292-1.
  • the total gas volume fraction describes the volume fraction of the dispersed gas in relation to the continuous fat.
  • a total gas volume fraction of 50% means that 50% of the foam volume consists of gas bubbles and 50% of the foam volume consists of continuous fat.
  • the maximum gas bubble diameter x (90.0) describes the gas bubble diameter xi for which 90% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 10% of the number of gas bubbles have a larger diameter.
  • the average gas bubble diameter x (50.0) describes the gas bubble diameter xi for which it applies that 50% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 50% of the number of gas bubbles have a larger diameter.
  • the minimum gas bubble diameter x (10.0) describes the gas bubble diameter xi for which the following applies: 10% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 90% of the number of gas bubbles have a larger diameter.
  • the SPAN describes the gas bubble diameter distribution width by the following equation:
  • the hardness describes the measured variable that is determined according to AOCS Methoce Cc 16-60.
  • Such a process has the advantage that the solid fat contents in the first process step, achieved by the cooling water temperature and the speed of rotation of the first device unit, can be set so that a partially crystalline fat / wax matrix is formed, the viscosity of which generates a wall shear stress, the gas bubbles at medium Diameters x (50.0) of 5 to 10 microns detaches from the membrane pores and at the same time the gas bubbles, with a total gas volume fraction of 5 to 80%, in a shell-like closed layer of fat / wax crystals due to the yield point of the partially crystalline fat / wax matrix stabilized.
  • the percentage of solid fat is too low, the viscosity is reduced and the yield point of the semi-crystalline fat / wax matrix is lowered, which leads to large gas bubbles which cannot be stabilized sufficiently and an unstable foam is formed. If the solid fat content is too high, the viscosity and the yield point of the semi-crystalline fat / wax matrix are increased, which does not allow the gas bubbles to penetrate into the semi-crystalline fat / wax matrix and a foam product with a low total gas volume fraction is created. The generation of a suitable proportion of solid fat is therefore of decisive importance for a stable foam product with the smallest gas bubbles and sufficient total gas volume.
  • Claim 15 describes a method for producing a fat or wax based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances, which is characterized in that using the second unit of the device described in a defined shear field with an average shear rate of 100 to 10,000 1 / s, the introduction of gas bubbles with mean diameters x (50.0) from 5 to 100 micrometers, preferably from 5 to 30 micrometers, and more preferably from 5 to 10 micrometers, takes place.
  • Such a method has the advantage that the shear rate in the cylinder gap can be set precisely by the rotational speed of the rotating cylinder of the second device unit.
  • Such a method has the advantage that instability mechanisms such as Ostwald ripening are excluded due to the narrow gas bubble diameter distribution, which significantly extends the shelf life of the foam product.
  • Example 1 Fat foam consisting of milk fat
  • Milk fat (Mibelle group) with a melting interval between 0 and 40 ° C was melted at 50 ° C overnight to erase any crystallization history.
  • the liquid fat was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 20 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit.
  • Foams with a total gas volume of between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
  • Example 3 Fat foam consisting of palm core fat
  • Palm kernel fat with a melting interval between 0 and 40 ° C was melted at 50 ° C overnight to erase any crystallization history.
  • the liquid fat was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 15 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit. Foams with a total gas volume fraction between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
  • Example 4 Fat foam consisting of cocoa butter, cocoa particles and sugar particles
  • Cocoa butter, cocoa particles and sugar particles were mixed at 50 ° C. overnight using a blade stirrer.
  • the fat mass was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 15 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit.
  • Foams with a total gas volume fraction between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
  • FIG. 2 shows a radial section through a dynamic membrane foaming device with a concentric cylinder gap flowing through it
  • FIG. 3 shows a schematic polarization microscopy image of a palm kernel oil fat foam
  • Fig. 8 is a flow chart.
  • the reference numeral 1 overall designates a shear crystallizer, to which a cooling jacket 2 is assigned, which consists of two walls 3 and 4 which are heat-insulating to the outside and are arranged with a ring spacing from one another, for example made of steel alloy or the like, the annular interior 5
  • Coolant for example ammonia or the like
  • a motor-driven pump 18 via a line 19 and is also discharged via the line 20.
  • a closed circuit is shown in the drawing for the sake of simplicity.
  • the coolant can also be supplied to a heat exchanger or the like in order to cool it to the desired cooling temperature after flowing through the annular interior 5.
  • the coolant can, for example, be supplied to the annular interior 5 via the line 19 at a temperature of approximately 5 ° C.
  • the shear crystallizer 1 is preferably operated in a continuous process.
  • a rotor 6 Arranged in the interior 5 of the shear crystallizer 1 is a rotor 6, possibly reversibly driven, driven by a control or regulable electric motor, which in the embodiment shown forms an approximately flat oval shape in the front view.
  • the shape of the rotor 6 is formed in the embodiment shown from the long sides of a rectangle which is delimited by circular arcs on its end faces.
  • the rotor 6 can also be designed differently if necessary.
  • wing-like wall scraping fixtures 7 and 8 are indicated on diametrically opposite sides, which effectively co-exist with the inside of the cylindrical lateral surface or wall 4.
  • the wall scraping internals 7 and 8 are connected to the rotor 6 functionally or in one piece in terms of material or material, preferably radially adjustable and removable.
  • the direction of rotation of the motor-driven rotor 6 can be reversible.
  • the wall scraping internals 7 and 8 are made of stainless steel or plastic in the embodiment shown.
  • the lips that scratch the wall 4 are also made of stainless steel or plastic and are fixed in their radial position, but can also be radially adjustable or adjustable with respect to the inner surface of the cylinder, with which they interact positively.
  • the liquid fat or a liquid wax matrix is continuously fed from a storage container 21 via a line 22 and a motor-driven pump 23. This enables the shear crystallizer 1 to work continuously.
  • the crystallized fat From the shear crystallizer 1, the crystallized fat, after it has been scraped off by the wall scraping internals 7 and 8 from the cylindrical inside of the wall 4, continuously via a line 24 and a motor driven pump 25 into a downstream, also continuously operating membrane foaming device 10, which is indicated schematically in FIG. 2.
  • the crystallized fat introduced from the shear crystallizer 1 via the line 24 is fed to a gap-like, annular interior 11 with a gap width of approximately 2 to 20 millimeters, to which a motor-driven, rotating inner cylinder 12 and a fixed outer cylinder 13 is assigned.
  • a motor-driven, rotating inner cylinder 12 and a fixed outer cylinder 13 is assigned.
  • the arrangement can also be reversed, that is to say the inner cylinder 12 can be stationary and the outer cylinder 13 can be driven by a motor. If necessary, both the inner cylinder 12 and the outer cylinder 13 can be driven in opposite directions if necessary.
  • the outer cylinder 13 is designed as a membrane cylinder, with a membrane pore size distribution of 2 to 10 micrometers, through which the gas introduced into the interior 1 releases gas bubbles from the pores and at the same time is enclosed by the fat or wax crystals of a closed, shell-like shell.
  • Average shear rates from 10 2 to 10 4 s 1 produce gas bubbles with average gas bubble diameters of x (50.0) from 5 to 10 micrometers.
  • the crystallized fat previously generated in the shear crystallizer 1 is continuously processed into fat foam and processed from the membrane frothing device 10 via a line 26 by a motor-driven pump 27 as a finished product or as a semi-finished product for further processing or for storage continuously through lines and pumps, for example, into a storage room 28.
  • FIG. 3 is a schematic polarization microscope image of a palm kernel oil foam can be seen, taken immediately after foaming by means of the membrane foaming device 10, which was operated at 3,000 revolutions per minute, in Fig. 1 the scale shown corresponds to a length of 0 to 100 microns.
  • gas bubbles 14 which are enclosed by a schalenarti gene, closed fat or wax crystal layer 15 and ben of a liquid fat or wax matrix 16 with fat or wax crystals 17 are.
  • the gas bubble diameter distribution sum function Qo and the gas bubble diameter distribution density function qo were obtained by gas bubble diameter counting of a digital polarization microscopy image with the aid of image evaluation software.
  • the hardness H in N / m 2 measured according to AOCS Methoce Cc 16-60, represents Darge.
  • the storage time t is shown on the ordinate in days, while on the abscissa a butter in which the membrane foaming device 10 was set without gas supply and at a rotational speed of 0 / min (unexpanded), and a butter in which the membrane foaming device 10 with gas supply and set at a rotation speed of 3,000 / min, with a resulting total gas volume fraction of 50% (foamed).
  • Both types of butter were stored at 4 ° C and measured after 1, 7, 30 and 60 days to determine the influence of the membrane frother 10 on the To examine hardness.
  • Hardness serves as an inversely proportional measure of the spreadability of food.
  • the maximum gas bubble diameter x (90.0) in micrometers is shown on the ordinate as a function of the storage time t in days and on the abscissa a foam consisting of milk fat, which at a rotation speed of 3,000 / min in the membrane foaming device 10 was produced with a resultant total gas volume fraction of 50%.
  • the foam was applied to a microscope slide and stored at 22 ° C. After 1, 7, 14, 30 and 60 days, digital polarization microscopy images of the same samples were taken in order to measure the gas bubble diameter distribution sum function Q 0 and gas bubble diameter distribution density function qo by means of gas bubble diameter counting using an image evaluation software.
  • the maximum gas bubble diameter x (90.0) was derived from the gas bubble diameter distribution function Qo.
  • the error bars in the diagram reflect the standard deviation of the triple measurement.
  • Oleofoams Properties of Crystal-Coated Bubbles from Whipped Oleogels Evidence for Pickering Stabilization. Langmuir, 33 (6), 1563-1575.

Abstract

The invention relates to a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foamed product. The invention further relates to an apparatus and to a method for producing such a foamed product.

Description

Fett- oder wachsbasiertes Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukt und Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schaumproduktes  Fat or wax based food, cosmetic or pharmaceutical foam product and device for producing a fat or wax based food, cosmetic or pharmaceutical foam product and method for producing such a foam product
Beschreibung description
Gattung genus
Die Erfindung betrifft ein fett- oder wachsbasiertes Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukt. The invention relates to a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines derartigen fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Schaumproduktes. Stand der Technik Furthermore, the invention relates to a device for producing such a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product and a method for producing such a foam product. State of the art
Nach dem Stand der Technik werden in der Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmain dustrie Schäume eingesetzt, da diese besondere Fließ-, Textur- und Sensorikeigen schaften aufweisen, die beim Aufträgen auf die Haut, sowie beim Kauen und Schlu cken erwünscht sind. Die hohe spezifische Oberfläche, generiert durch die geschäumte Struktur, führt zu einer erhöhten Kontaktfläche mit der Haut oder dem Gaumen, wobei Wirkstoffe oder Aromakomponenten schneller freigesetzt werden, verglichen zu ungeschäumten Produkten. According to the state of the art, foams are used in the food, cosmetics or pharmaceutical industries, since these have special flow, texture and sensory properties which are desired when applied to the skin, as well as when chewing and swallowing. The high specific surface area, generated by the foamed structure, leads to an increased contact area with the skin or the palate, whereby active ingredients or aroma components are released faster compared to non-foamed products.
Der Stand der Technik beschreibt viele Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukten, die auf wässrigen Systemen basieren und schaumstabilisierende Additive oder Schäumungshilfsstoffe enthalten, die vermehrt von Konsumenten als unerwünscht betrachtet werden. The prior art describes many methods and devices for the production of food, cosmetic or pharmaceutical foam products which are based on aqueous systems and contain foam-stabilizing additives or foam auxiliaries which are increasingly viewed by consumers as undesirable.
Ein weiterer Stand der Technik beschreibt einzelne fetthaltige Schaumprodukte, die mit Hilfe von schaumstabilisierenden Additiven oder Schäumungshilfsstoffen herge stellt werden, da die Stabilität und Schäumbarkeit durch die verwendeten Additive verbessert wird. Es werden keine Verfahren und/oder Vorrichtungen im Stand der Technik beschrie ben, die es ermöglichen durch Einstellen der Verfahrensparameter, eine breite Pa lette an fetthaltigen Schaumprodukten herzustellen, die definierte Fließeigenschaf ten, Textur und Sensorik-Eigenschaften aufweisen, da die verwendeten Verfahren und Vorrichtungen für wässrige Systeme konzipiert wurden. Another prior art describes individual fat-containing foam products, which are produced with the aid of foam-stabilizing additives or foaming agents, since the stability and foamability are improved by the additives used. There are no processes and / or devices described in the prior art which make it possible, by setting the process parameters, to produce a wide range of fatty foam products which have defined flow properties, texture and sensor properties, since the processes and devices used were designed for aqueous systems.
Die WO 2016/150978 A1 beschreibt die Herstellung von Fettschäumen, basierend auf Mischungen von hochschmelzenden Fetten mit Ölen, die durch statisches Kühlen während 5 bis 20 Stunden gelartig verfestigt werden und danach mittels herkömmli cher Rotor-Stator-Maschinen geschäumt werden. Dabei entstehen Gasblasen mit einem Gasblasendurchmesser bis zu 100 Mikrometer. Diese Schäume weisen eine Stabilität von sieben Tagen auf. WO 2016/150978 A1 describes the production of fat foams, based on mixtures of high-melting fats with oils, which are gel-like solidified by static cooling for 5 to 20 hours and are then foamed using conventional rotor-stator machines. This creates gas bubbles with a gas bubble diameter of up to 100 micrometers. These foams have a stability of seven days.
Die WO 2016/150977 A1 beschreibt die Herstellung von geschäumten Konfektions systemen basierend auf Mischungen von hochschmelzenden Fetten mit ölen, Mo- noglyceriden oder Partikeln, die durch das statische Kühlen während 5 bis 20 Stun den gelartig verfestigt werden und danach mittels herkömmlicher Rotor-Stator-Ma schinen geschäumt werden, wobei Gasblasen entstehen, die bis zu 100 Mikrometer im Durchmesser betragen. Die EP 2 052 628 A1 beschreibt geschäumte, fettkontinuierliche Produkte, die durch die Verwendung von Hydrophobinen (hydrophobe Proteine) und Rotor-Stator-Vor- richtungen hergestellt werden. Die Gasblasengrößen liegen zwischen 500 und 1.000 Mikrometern. WO 2016/150977 A1 describes the production of foamed clothing systems based on mixtures of high-melting fats with oils, monoglycerides or particles, which are gel-like solidified by static cooling for 5 to 20 hours and then by means of conventional rotor-stator Machines are foamed, producing gas bubbles that are up to 100 micrometers in diameter. EP 2 052 628 A1 describes foamed, fat-continuous products which are produced by using hydrophobins (hydrophobic proteins) and rotor-stator devices. The gas bubble sizes are between 500 and 1,000 micrometers.
Relevante wissenschaftliche Literatur: Relevant scientific literature:
Binks, B. P., & Marinopoulos, I. (2017). Ultra-stable self-foaming oils. Food Research International, 95, 28-37.  Binks, B.P., & Marinopoulos, I. (2017). Ultra-stable self-foaming oils. Food Research International, 95, 28-37.
Gunes, D. Z., Murith, M., Godefroid, J., Pelloux, C., Deyber, H., Schäfer, O., & Breton, O. (2017). Oleofoams: Properties of Crystal-Coated Bubbles from Whipped Ole- ogels Evidence for Pickering Stabilization. Langmuir, 33(6), 1563-1575.  Gunes, D.Z., Murith, M., Godefroid, J., Pelloux, C., Deyber, H., Schäfer, O., & Breton, O. (2017). Oleofoams: Properties of Crystal-Coated Bubbles from Whipped Oleogels Evidence for Pickering Stabilization. Langmuir, 33 (6), 1563-1575.
Mishima, S., Suzuki, A., Sato, K., & Ueno, S. (2016). Formation and microstructures of whipped oils composed of vegetable oils and high-melting fat crystals. Journal of the American Oil Chemists' Society, 93(11), 1453-1466.  Mishima, S., Suzuki, A., Sato, K., & Ueno, S. (2016). Formation and microstructures of whipped oils composed of vegetable oils and high-melting fat crystals. Journal of the American Oil Chemists' Society, 93 (11), 1453-1466.
Binks, B. P., Garvey, E. J., & Vieira, J. (2016). Whipped oil stabilised by Surfactant crystals. Chemical Science, 7(4), 2621-2632.  Binks, B.P., Garvey, E.J., & Vieira, J. (2016). Whipped oil stabilized by surfactant crystals. Chemical Science, 7 (4), 2621-2632.
Fameau, A. L., Lam, S., Arnould, A., Gaillard, C., Velev, O. D., & Saint-Jalmes, A. (2015). Smart nonaqueous foams from lipid-based oleogel. Langmuir, 31(50), 13501- Fameau, A.L., Lam, S., Arnould, A., Gaillard, C., Velev, O.D., & Saint-Jalmes, A. (2015). Smart nonaqueous foams from lipid-based oleogel. Langmuir, 31 (50), 13501-
13510. Aufgabe 13,510th task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fett- oder wachsbasiertes Lebensmit tel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukt mit möglichst kleinen Blasengrößen und einer engen Blasengrößenverteilung, größtmöglicher zeitlicher, thermischer und me chanischer Stabilität, herzustellen. The invention has for its object to produce a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product with the smallest possible bubble sizes and a narrow bubble size distribution, the greatest possible temporal, thermal and mechanical stability.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Schaumproduktes bereitzustellen. Furthermore, the invention is based on the object of providing a suitable device for producing such a foam product.
Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaumproduktes zu schaffen. Finally, the invention has for its object to provide a method for producing such a foam product.
Lösung der Aufgabe betreffend ein fett- oder wachsbasiertes Solution of the task regarding a fat or wax based
Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukt  Food, cosmetic or pharmaceutical foam product
Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 durch ein fett- oder wachsbasiertes Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukt ohne zugesetzte schaumstabilisierende Additive oder Schäumungshilfsstoffe gelöst, wobei der maximale Gas blasendurchmesser x(90,0) kleiner als 30 Mikrometer, bevorzugt kleiner als 15 Mikrometer, beträgt, und die Gasblasengrenzfläche durch eine die jeweilige Gas- blase mechanisch stabilisierende, schalenartig angeordnete, geschlossene Schicht aus Fett- bzw. Wachskristallen gebildet wird. This object is achieved according to claim 1 by a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added foam stabilizing additives or foaming agents, the maximum gas bubble diameter x (90.0) being less than 30 microns, preferably less than 15 microns , and the gas bubble interface by the respective gas bubble mechanically stabilizing, shell-like, closed layer of fat or wax crystals is formed.
Diese fett- bzw. wachskristallartige Schicht ist gegenüber der kontinuierlichen Fett- bzw. Wachsphase in ihrem Schmelztemperaturintervall zu höheren Temperaturen verschoben und somit ist oberhalb einer Temperatur, bei welcher die kontinuierliche Fet Wachsphase durch Kristallisation komplett verfestigt ist, eine mechanisch indu zierte Verformung des Schaumproduktes ohne Verformung oder Zerstörung der Gasblasen möglich. This fat or wax crystal-like layer is shifted to higher temperatures in its melting temperature interval compared to the continuous fat or wax phase and thus above a temperature at which the continuous fat wax phase is completely solidified by crystallization, there is no mechanically induced deformation of the foam product Deformation or destruction of the gas bubbles possible.
Die Gasblasen können mit einem beliebigen Gas hergestellt werden, wobei die Fett- bzw. Wachsmatrix aus Palmfett, Palmöl, Kakaobutter, Kokosfett, Sheabutter, Sal- butter, Palmkernfett, Algenfett, Insektenfett, Schweinefett, Rinderfett, Milchfett, Son nenblumenöl, Rapsöl, Distelöl, Sojaöl, Maiskeimöl, Erdnussöl, Olivenöl, Heringsöl, Baumwollsaatöl, Traubenkernöl, Weizenkeimöl, Walnussöl, Sesamöl, Hanföl, Kürbis kernöl, Leinöl, Mohnöl, Algenöl, Aprikosenkernöl, Arganöl, Avocadoöl, Babassuöl, Behenöl, Bucheckernöl, Chiaöl, Cashewöl, Erdmandelöl, Hagebuttenkernöl, Hasel nussöl, Kamelienöl, Kukuinussöl, Lallemaneiaöl, Macadamiaöl, Mandelöl, Para nussöl, Pistazienkernöl, Reisöl, Rizinussöl, Sanddornöl, Schwarzkümmelöl, Senföl, Bienenwachs, Carnaubawachs, Zuckerrohrwachs, Candelillawachs, Japanwachs, Chinawachs, Wollwachs, Paraffinwachse, Silikonöle, Silikonwachse, Jojobalöl, Jojo- bawachs, Cetyl-Fettsäureester, Cetearyl-Carbonsäureester, andere Alkohol-Carbon- säureester, synthetisch bzw. biotechnologisch hergestellten Triglyceriden, unhydro- geniert, vollständig oder teilweise hydrogeniert, deren Mischungen, deren Umesterungsprodukten oder deren Fraktionen besteht. The gas bubbles can be produced with any gas, the fat or wax matrix consisting of palm fat, palm oil, cocoa butter, coconut fat, shea butter, sal butter, palm kernel fat, algae fat, insect fat, pig fat, beef fat, milk fat, sunflower oil, rapeseed oil, safflower oil , Soybean oil, corn oil, peanut oil, olive oil, herring oil, cottonseed oil, grape seed oil, wheat germ oil, walnut oil, sesame oil, hemp oil, pumpkin seed oil, linseed oil, poppy seed oil, algae oil, apricot kernel oil, argan oil, avocado oil, babassu oil, casene oil, beech oil, Buchandel oil Rosehip seed oil, hazelnut oil, camellia oil, kukuin nut oil, lallemaneia oil, macadamia oil, almond oil, para nut oil, pistachio nut oil, rice oil, castor oil, sea buckthorn oil, black cumin oil, mustard oil, beeswax, carnauba wax, sugar cane wax, china wax, china wax oil, silicone wax, china wax oil, silicone wax, japan wax wax, japan wax wax Jojo oil, jojo wax, cetyl fatty acid esters, cetearyl carboxylic acid esters, others Alcohol-carbon acid esters, synthetically or biotechnologically produced triglycerides, unhydrogenated, completely or partially hydrogenated, their mixtures, their transesterification products or their fractions.
Die Schäume, die in dieser Erfindung vorgestellt werden, können ohne schaumstabilisierende Additive oder Schäumungshilfsstoffe wie Zuckerglyceride (E473, E474), Polyglycerinester von Speisefettsäuren (E475), Polyglycerin-Polyricinoleat (E476), Propylenglycolester von Speisefettsäuren (E477), Lecithine (E322), Natrium-, Kalium- und Calciumsalze von Speisefettsäuren (E470a), Magnesiumsalze der Speisefettsäuren (E470b), Mono- und Diglyceride von Speisefettsäuren (E471), Säureester von Mono- und Diglyceriden (E472a-f), Zuckerester von Speisefettsäuren (E473), Polyglycerinester von Speisefettsäuren (E475), Sorbitester (E491-E495) hergestellt werden, da die Gasblasendurchmesser derart klein sind, dass der Schaum vor Instabilitätsmechanismen wie Koaleszenz, Aufrahmung oder mechanischer Zerstörung geschützt ist und der Schaum auch bei Förderung durch eine Düse oder Mischen mittels Blattrührer stabil bleibt. The foams presented in this invention can be made without foam stabilizing additives or foaming agents such as sugar glycerides (E473, E474), polyglycerol esters of fatty acids (E475), polyglycerol polyricinoleate (E476), propylene glycol esters of fatty acids (E477), lecithins Sodium, potassium and calcium salts of fatty acids (E470a), magnesium salts of fatty acids (E470b), mono- and diglycerides of fatty acids (E471), acid esters of mono- and diglycerides (E472a-f), sugar esters of fatty acids (E473), polyglycerol esters of fatty acids (E475), sorbitol esters (E491-E495) because the gas bubble diameters are so small that the foam is protected against instability mechanisms such as coalescence, creaming or mechanical destruction and the foam is stable even when conveyed through a nozzle or mixed using a blade stirrer remains.
Eine weitere Eigenschaft der Schäume ist, dass bei einer Temperatur, bei der die Fett- bzw. Wachsphase durch Kristallisation komplett verfestigt ist, die Gasblasen die Ausbildung eines dichten Kristallnetzwerkes verhindern und somit im Vergleich zur reinen ungeschäumten Fett- bzw. Wachsphase die Härte reduzieren, was die Fett- schäume im Vergleich zu reinen Fett- bzw. Wachssystemen cremiger und streichfä higer macht. Another property of the foams is that at a temperature at which the fat or wax phase is completely solidified by crystallization, the gas bubbles prevent the formation of a dense crystal network and thus reduce the hardness compared to the pure unfoamed fat or wax phase, what the fat compared to pure fat or wax systems makes foams more creamy and spreadable.
Die schalenartige Anordnung der Fett- bzw. Wachskristalle um die Gasblase herum bewirken, dass die Härte des Schaums während der Lagerung nicht zunimmt, ob wohl die reine, ungeschäumte Fett- bzw. Wachsphase in dieser Zeit aushärtet, da die Ausbildung eines kontinuierlichen, dichten Fett- bzw. Wachskristallnetzwerkes ver hindert wird durch die diskontinuierlichen schalenartig angeordneten Fett- bzw.The bowl-like arrangement of the fat or wax crystals around the gas bubble ensures that the hardness of the foam does not increase during storage, whether the pure, non-foamed fat or wax phase hardens during this time, since the formation of a continuous, dense fat - or wax crystal network is prevented by the discontinuous bowl-like arranged fat or
Wachskristalle. Wax crystals.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen Further inventive configurations
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 be schrieben. Further inventive configurations are described in claims 2 to 9 be.
Gemäß Patentanspruch 2 ist dieses fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt da durch gekennzeichnet, dass die Fett- bzw. Wachsmatrix aus Palmfett, Palmöl, Ka kaobutter, Kokosfett, Sheabutter, Salbutter, Palmkernfett, Algenfett, Insektenfett, Schweinefett, Rinderfett, Milchfett, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Distelöl, Sojaöl, Mais keimöl, Erdnussöl, Olivenöl, Heringsöl, Baumwollsaatöl, Traubenkernöl, Weizen keimöl, Walnussöl, Sesamöl, Hanföl, Kürbiskernöl, Leinöl, Mohnöl, Algenöl, Apriko senkernöl, Arganöl, Avocadoöl, Babassuöl, Behenöl, Bucheckernöl, Chiaöl, Cashew öl, Erdmandelöl, Hagebutenkernöl, Haselnussöl, Kamelienöl, Kukuinussöl, Lalle- maneiaöl, Macadamiaöl, Mandelöl, Paranussöl, Pistazienkernöl, Reisöl, Rizinussöl, Sanddornöl, Schwarzkümmelöl, Senföl, Bienenwachs, Carnaubawachs, Zuckerrohr wachs, Candelillawachs, Japanwachs, Chinawachs, Wollwachs, Paraffinwachse, Silikonöle, Silikonwachse, Jojobalöl, Jojobawachs, Cetyl-Fetsäureester, Cetearyl- Carbonsäureester, andere Alkohol-Carbonsäureester, synthetisch bzw. biotechnolo gisch hergestellten Triglyceriden, unhydrogeniert, vollständig oder teilweise hydroge- niert, deren Mischungen, deren Umesterungsprodukten oder deren Fraktionen besteht. According to claim 2, this fat or wax-based foam product is characterized by the fact that the fat or wax matrix of palm fat, palm oil, kaobutter, coconut fat, shea butter, salbutter, palm kernel fat, algae fat, insect fat, pork fat, beef fat, milk fat, sunflower oil, rapeseed oil , Safflower oil, soybean oil, corn germ oil, peanut oil, olive oil, herring oil, cottonseed oil, grape seed oil, wheat germ oil, walnut oil, sesame oil, hemp oil, pumpkin seed oil, linseed oil, poppy seed oil, algae oil, apricot seed oil, argan oil, avocado oil, babassu oil, chick oil, behen oil, behen oil cashew Oil, Erdmandelöl, rosehip seed oil, hazelnut oil, camellia oil, Kukuinutöl, Lalle-maneiaöl, macadamia oil, almond oil, Brazil nut oil, pistachio nut oil, rice oil, castor oil, sea buckthorn oil, black cumin oil, mustard oil, beeswax, carnauba wax, China wax, canda wax, sugar wax, sugar wax, sugar wax, sugar wax , Silicone oils, silicone waxes, jojoba oil, jojoba wax, cetyl fatty acid esters, cetearyl carboxylic acid esters, other alcohol carboxylic acid esters, synthetically or biotechnologically produced triglycerides, unhydrogenated, fully or partially hydrogenated, their mixtures, their transesterification products or their fractions.
Diese vielfältige Auswahl an Fet- bzw. Wachsmatrizen bietet den Vorteil fet- oder wachsbasierte Schaumprodukte herzustellen, die in der Lebensmitelindustrie, wie auch in der Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden. Besonders auf den Einsatz von Wachsen wird in der Pharma- und Kosmetikindustrie oft zurückgegriffen. Die Möglichkeit, diese Wachse zu schäumen eröffnet für die Pharma- und Kosmetik industrie eine neue Produktgatung der geschäumten Salben, Cremes und Makeups. Geschäumtes Arganöl oder Avocadoöl eignet sich für den Einsatz in Haarpflegepro dukten, geschäumtes Hanföl eignet sich für Salben mit beruhigender Wirkung und geschäumtes Mandelöl eignet sich für Cremes mit hautpflegender Wirkung. Patentanspruch 3 beschreibt ein fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt, das da durch gekennzeichnet ist, dass in die Fett- bzw. Wachsmatrix eine wässrige Phase mit einem Anteil von 20%, bevorzugt von 40%, weiterhin bevorzugt von 60%, emul giert ist. This diverse selection of fat or wax matrices offers the advantage of producing fat or wax-based foam products that are used in the food industry as well as in the pharmaceutical and cosmetic industries. The use of waxes in particular is often used in the pharmaceutical and cosmetics industries. The possibility of foaming these waxes opens up a new product range of foamed ointments, creams and makeups for the pharmaceutical and cosmetics industry. Foamed argan oil or avocado oil is suitable for use in hair care products, foamed hemp oil is suitable for ointments with a calming effect and foamed almond oil is suitable for creams with a skin-care effect. Claim 3 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that an aqueous phase with a proportion of 20%, preferably 40%, further preferably 60%, is emulsified in the fat or wax matrix.
Ein derartiges fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass nicht nur fett- oder wachslösliche, sondern auch wasserlösliche Aromen, Arzneiwirk stoffe, Duftstoffe oder sonstige aktive Ingredienzien wie probiotische Kulturen in die Fett- oder Wachsmatrix eingearbeitet werden. Somit dient das Schaumprodukt als Trägersystem für empfindliche wasserlösliche Aromen, Arzneiwirkstoffe, Duftstoffe oder sonstige aktive Ingredienzien wie probiotische Kulturen, die durch Enzyme oder durch tiefe pFI-Werte im Magen zersetzt werden würden, damit diese in den Darm trakt gelangen, ohne in ihrer Funktionalität beeinträchtigt zu werden. Somit kann zum Beispiel in einen Brotaufstrich, bestehend aus Olivenöl und Milchfett, eine probioti- sche Kultur von Lactobacillen-Stämmen mit wasserlöslichem Vitamin C emulgiert werden. Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that not only fat- or wax-soluble, but also water-soluble flavors, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures are incorporated into the fat or wax matrix. The foam product thus serves as a carrier system for sensitive water-soluble aromas, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures, which would be decomposed by enzymes or by low pFI values in the stomach, so that they enter the intestine without impairing their functionality to become. For example, a probiotic culture of lactobacilli strains containing water-soluble vitamin C can be emulsified into a spread consisting of olive oil and milk fat.
Vorteilhafterweise ist das Schaumprodukt weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Fettmatrix aus Butter besteht - Patentanspruch 4. Ein derartiges Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass es die geschützte Bezeichnung„Butter“ tragen darf, da die Fettmatrix des Schaumproduktes nur aus Milchrahm oder Sirtenrahm gewonnen wird. Diese geschützte Bezeichnung besitzt insbesondere den Vorteil, dass Konsumenten mit der Bezeichnung„Butter“ ein naturbelassenes Produkt assoziieren und keine gesundheitlichen Bedenken gegenüber dem Produkt äußern wie dies bei Margarinen mit gehärteten Pflanzenfetten und/oder Emulgatoren haltigen wässrigen Phasen der Fall ist. Somit kann ein Schaumprodukt, dessen Fettmatrix ausschließlich aus Butter, die aus Milchrahm oder Sirtenrahm gewonnen wurde, besteht, als„Butter“ bezeichnet werden, mit dem Vorteil, dass die volumenbezogene Kalorienanzahl deutlich erniedrigt ist gegenüber konventioneller„Butter“, ohne die Verwendung von gehärteten Pflanzenfetten oder Emulgatoren haltigen wässrigen Phasen, wie dies üblicherweise bei„kalorienreduzierten“ Margarinen und Butterderivaten der Fall ist. Advantageously, the foam product is further characterized in that the fat matrix consists of butter - claim 4. Such a foam product has the advantage that it can bear the protected name "butter", since the fat matrix of the foam product is only obtained from milk cream or siren cream. This protected designation has the particular advantage that consumers associate the designation “butter” with a natural product and do not express any health concerns about the product, as is the case with margarines with hardened vegetable fats and / or aqueous phases containing emulsifiers. Thus, a foam product whose fat matrix consists exclusively of butter made from milk cream or siren cream can be called "butter", with the advantage that the volume-related number of calories is significantly lower than conventional "butter" without the use of hardened Vegetable fats or emulsifiers containing aqueous phases, as is usually the case with "calorie-reduced" margarines and butter derivatives.
Gemäß Patentanspruch 5 ist die Erfindung weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass in die Fett- bzw. Wachsmatrix weitere lipohile Stoffe eingearbeitet sind, die nicht schaumbildend oder schaumverstärkend wirken. According to claim 5, the invention is further characterized in that further lipophilic substances are incorporated into the fat or wax matrix that do not have a foam-forming or foam-enhancing effect.
Ein derartiges fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass fett- und wachslösliche Aromen, Arzneiwirkstoffe und Duftstoffe in die Fett- oder Wachsmatrix eingearbeitet werden. Somit werden Raucharomen, Gewürzaromen sowie Röstaromen und auch die fettlöslichen Vitamine E, A, D, K als auch ätherische öle als Duftstoffe in die Fett- oder Wachsmatrix eingearbeitet. Somit ist ein fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt möglich, das mit den Vitaminen E, A, D, K angerei chert ist und zusätzlich mit Rosmarinaroma versehen, damit es zum Beispiel als Brat schaum für Fleischerzeugnisse verwendet wird. Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that fat- and wax-soluble aromas, medicinal substances and fragrances are incorporated into the fat or wax matrix. Thus, smoke flavors, spice flavors as well as roasted flavors and also the fat-soluble vitamins E, A, D, K as well as ethereal oils incorporated as fragrances in the fat or wax matrix. This means that a fat or wax-based foam product is possible, which is enriched with vitamins E, A, D, K and additionally has a rosemary aroma so that it can be used, for example, as a frying foam for meat products.
Patentanspruch 6 beschreibt ein fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt, bei wel chem während der Herstellung eine Phasenumkehrung erfolgt. Claim 6 describes a fat or wax-based foam product in which a phase reversal takes place during manufacture.
Eine Phasenumkehrung bedeutet, dass fett- oder wachskontinuierliche Emulsionen in Sekundenbruchteilen in wasserkontinuierliche Emulsionen umgewandelt werden. Dies ist vor allem für die Kosmetikindustrie relevant, welche diese Eigenschaften von Emulsionen für die Herstellung diverser Produkte verwendet. Die Phasenumkehrung bewirkt, dass die vorhandene wässrige Phase die Gasblase, die durch eine mecha nisch stabilisierende schalenartig angeordnete geschlossene Schicht aus Fett- bzw. Wachskristallen umhüllt ist, benetzt, so dass die darin enthaltenen wasserlöslichen Aromen, Arzneiwirkstoffe, Duftstoffe oder sonstige aktive Ingredienzien wie probioti sche Kulturen vor dem Darmtrakt verfügbar werden. Ein derartiges fett- oder wachs basiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass wasserlösliche Aromen, Arznei wirkstoffe, Duftstoffe oder sonstige aktive Ingredienzien wie probiotische Kulturen beim Kauen im Gaumen oder bei der Hautauftragung freigesetzt werden. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 7, bei welcher das fett- oder wachsbasierte Schaumprodukt dadurch gekennzeichnet ist, dass der maximale Gasblasendurchmesser x(90,0) während der Lagerung bei Raumtempe ratur (22°C) über 30, bevorzugt über 60, weiterhin bevorzugt über 120 Tage, nicht mehr als 30 Mikrometer, bevorzugt 15 Mikrometer, beträgt. A phase inversion means that fat- or wax-continuous emulsions are converted into water-continuous emulsions in fractions of a second. This is particularly relevant for the cosmetics industry, which uses these properties of emulsions for the manufacture of various products. The phase inversion causes the existing aqueous phase to wet the gas bubble, which is encased by a mechanically stabilizing, shell-like, closed layer of fat or wax crystals, so that the water-soluble aromas, active pharmaceutical ingredients, fragrances or other active ingredients such as probiotics contained therein cultures before the intestinal tract become available. Such a fat or wax-based foam product has the advantage that water-soluble aromas, medicinal substances, fragrances or other active ingredients such as probiotic cultures are released when chewing on the palate or when applying the skin. A further advantageous embodiment is described in claim 7, in which the fat or wax-based foam product is characterized in that the maximum gas bubble diameter x (90.0) during storage at room temperature (22 ° C.) above 30, preferably above 60, is further preferred over 120 days, not more than 30 microns, preferably 15 microns.
Ein derartiges fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass keine aufwendige Kühlkette für den Transport und Vertrieb sowie für die Lagerung des Schaumproduktes benötigt wird, da durch die Stabilität der Gasblasen die struk turelle Integrität des Schaumproduktes ohne Kühlung nicht beeinträchtigt wird und somit die optischen, texturellen und sensorischen Eigenschaften während 120 Tagen unverändert bleiben. Such a fat or wax-based foam product has the advantage that no complex cold chain is required for the transport and distribution as well as for the storage of the foam product, since the stability of the gas bubbles does not affect the structural integrity of the foam product without cooling and thus the optical , textural and sensory properties remain unchanged for 120 days.
Patentanspruch 8 beschreibt ein fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Vergleich zur Fet Wachsphase die Härte des fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes bei gleicher Temperatur um 30%, bevorzugt um 50%, weiterhin bevorzugt um 80%, reduziert wird. Claim 8 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that, compared to the fet wax phase, the hardness of the fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product at the same temperature is further preferably around 30%, preferably around 50% 80%, is reduced.
Ein derartiges fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass durch die Härtereduktion die Streichbarkeit, sowie die Auftragbarkeit auf der Haut, des Schaumproduktes verbessert wird. Bei einer Temperatur, bei der die Fett- oder Wachsmatrix normalerweise als nicht streichbar gilt, ermöglicht das Schaumprodukt bei gleicher Temperatur eine verbesserte Streichbarkeit, die das Aufträgen des Schaumproduktes mit weniger mechanischem Aufwand ermöglicht. So kann ein Schaumprodukt, bestehend aus Butter, bei einer Temperatur von 4 °C gleichmäßig auf eine Scheibe Brot gestrichen werden, was bei einer konventionellen Butter un denkbar ist. Die verbesserte Auftragbarkeit auf der Haut ermöglicht, dass fett- oder wachsbasierte Schaumprodukte, die als Salben oder Cremes eingesetzt werden, mit weniger mechanischem Aufwand gleichmäßiger und dünner auf der Haut aufge tragen werden. Somit wird mit weniger Masse an Salbe oder Creme mehr Fläche an Haut bedeckt. Such a fat or wax-based foam product has the advantage that the hardness reduction improves the spreadability and the ability to be applied to the skin of the foam product. At a temperature at which the fat or Wax matrix is normally considered to be non-spreadable, the foam product enables improved spreadability at the same temperature, which enables the foam product to be applied with less mechanical effort. For example, a foam product consisting of butter can be spread evenly on a slice of bread at a temperature of 4 ° C, which is unthinkable with conventional butter. The improved applicability to the skin enables fat or wax-based foam products that are used as ointments or creams to be applied more evenly and thinner to the skin with less mechanical effort. Thus, with less mass of ointment or cream, more area of skin is covered.
Patentanspruch 9 beschreibt ein fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei konstanter Lagertemperatur die Härte des fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes im Vergleich zur Fet Wachsphase über 30, bevorzugt über 60, weiterhin bevorzugt über 120 Tage nach Produktionsdatum konstant bleibt. Claim 9 describes a fat or wax-based foam product, which is characterized in that at constant storage temperature, the hardness of the fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product compared to the fat wax phase over 30, preferably over 60, further preferably over 120 days remains constant after production date.
Ein derartiges fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt besitzt den Vorteil, dass durch die Stabilität der Gasblasen die strukturelle Integrität des Schaumproduktes nicht beeinträchtigt wird und somit die Streichbarkeit und Auftragbarkeit auf der Haut während 120 Tagen unverändert bleiben. Im Vergleich zu konventionellen Fetten oder Wachsen ermöglicht dies eine längere Haltbarkeit, da diese gewöhnlich aus- härten und danach aufwändig temperiert werden, um die ursprünglichen texturellen Eigenschaften zurückzuerlangen. Such a fat- or wax-based foam product has the advantage that the structural integrity of the foam product is not impaired by the stability of the gas bubbles and thus the spreadability and applicability on the skin remain unchanged for 120 days. Compared to conventional fats or waxes, this enables a longer shelf life, as these usually harden and then be subjected to extensive temperature control in order to regain the original textural properties.
Lösung der Aufgabe betreffend die Vorrichtung Solution of the problem regarding the device
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst, der eine Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfsstoffe beschreibt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass diese aus zwei Vorrichtungseinheiten besteht, wobei die eine Einheit einer Kristallisatoreinheit entspricht und die andere Einheit einer dynamischen Membranvorrichtung. This object is achieved by the features of claim 10, which describes a device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances, which is characterized in that it consists of two device units, one unit corresponds to a crystallizer unit and the other unit to a dynamic membrane device.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung, deren erste Einheit als konti nuierlicher Kristallisator, bevorzugt als kontinuierlicher Scherkristallisator, mit Wand abschabungseinbauten ausgeführt ist, sowie durch eine zweite Einheit, die als kon tinuierliche Membran-Aufschäumvorrichtung, bevorzugt als dynamische Membran- Aufschäumvorrichtung, weitergehend bevorzugt als dynamische Membran-Auf schäumvorrichtung, mit durchströmtem konzentrischem Zylinderspalt zwischen ei nem rotierenden Innen- oder Außenzylinder und einem fixierten Außen- oder Innen zylinder ausgeführt ist, wobei der Innen- und/oder Außenzylinder als Membran aus geführt ist/sind. Eine derartige Vorrichtung besitzt den Vorteil, dass die Teilkristallisation der Fett oder Wachsmatrix unabhängig von der Gasdispergierung in der dynamischen Membran-Aufschäumvorrichtung stattfindet. Somit ist die Wärmeabfuhr im Kristalli sator, die bei einer Teilkristallisation benötigt wird, unabhängig vom Energieeintrag während der Gasdispergierung in der dynamischen Membran-Aufschäumvorrichtung. Dies ermöglicht, dass Fette und/oder Wachse mit Festfettgehalten zwischen 5 bis 50% bei Scherraten von bis zu 104 s 1 aufgeschäumt werden, ohne dass die Fett kristalle komplett aufgeschmolzen werden. The invention solves the problem by a device, the first unit is designed as a continuous crystallizer, preferably as a continuous shear crystallizer, with wall scraping internals, and through a second unit, which is used as a continuous membrane foaming device, preferably as a dynamic membrane foaming device is preferably designed as a dynamic membrane foaming device, with a concentric cylinder gap flowing through between a rotating inner or outer cylinder and a fixed outer or inner cylinder, the inner and / or outer cylinder being / are designed as a membrane. Such a device has the advantage that the partial crystallization of the fat or wax matrix takes place independently of the gas dispersion in the dynamic membrane foaming device. Thus, the heat dissipation in the crystallizer, which is required for a partial crystallization, is independent of the energy input during gas dispersion in the dynamic membrane foaming device. This enables fats and / or waxes with a fixed fat content between 5 to 50% to be foamed at shear rates of up to 10 4 s 1 without the fat crystals being completely melted.
Weiterte vorteilhafte Ausführungsformen Further advantageous embodiments
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 11 bis 13 beschrieben. Further advantageous embodiments are described in claims 11 to 13.
Patentanspruch 11 beschreibt eine Vorrichtung, bei welcher die erste Vorrichtungs einheit als kontinuierlicher Kristallisator, bevorzugt als kontinuierlicher Scherkristalli sator mit Wandabschabungseinbauten, ausgeführt ist. Claim 11 describes a device in which the first device unit is designed as a continuous crystallizer, preferably as a continuous shear crystallizer with wall scraping internals.
Eine derartige Vorrichtung besitzt den Vorteil, dass die Wandabschabungseinbauten lokal an der Schabewand, die stark unter die Kristallisationstemperatur des Fettes oder Wachses gekühlt wird, Scherraten von 104-105 s 1 erzeugen können, was dazu führt, dass Fett- oder Wachskristalle erzeugt werden in einem mittleren Durchmes- serbereich x(50,0) von 1 bis 5 Mikrometern. Diese möglichst kleinen Fett- oder Wachskristalle werden bei der Stabilisierung von Gasblasen bevorzugt, da die scha lenartig angeordnete geschlossene Schicht aus Fett- bzw. Wachskristallen durch möglichst kleine Kristalle schneller gebildet wird Such a device has the advantage that the wall scraping internals locally on the scraping wall, which is cooled well below the crystallization temperature of the fat or wax, can produce shear rates of 10 4 -10 5 s 1 , which leads to the fact that fat or wax crystals are generated in a medium diameter Water range x (50.0) from 1 to 5 micrometers. The smallest possible fat or wax crystals are preferred for the stabilization of gas bubbles, since the closed layer of fat or wax crystals arranged in a bowl-like manner is formed more quickly by the smallest possible crystals
Gemäß Patentanspruch 12 ist eine vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittels-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit als kontinuierliche Membranaufschäumvorrichtung, bevorzugt als dynamische Membranaufschäum- vorrichtung, weitergehend bevorzugt als dynamische Membranaufschäumvorrich tung, mit durchströmtem konzentrischem Zylinderspalt zwischen einem rotierendem Innen- oder Außenzylinder und einem fixiertem Innen- oder Außenzylinder, ausge führt ist, wobei der Innen- und/oder Außenzylinder als Membran ausgeführt sind. According to claim 12, an advantageous device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product is characterized in that the second device unit as a continuous membrane foaming device, preferably as a dynamic membrane foaming device, more preferably as a dynamic membrane foaming device, with a concentric cylinder gap flowing through it between a rotating inner or outer cylinder and a fixed inner or outer cylinder, is performed, the inner and / or outer cylinder being designed as a membrane.
Eine derartige Vorrichtung besitzt den Vorteil, dass im Zylinderspalt ein definiertes Strömungsfeld eingestellt wird und somit jede Gasblase dieselben Scherspannungen erfährt, wodurch die Gasblasendurchmesserverteilungsdichtefunktion q0 sehr eng ausfällt, was das Schaumprodukt vor Instabilitätsmechanismen wie Ostwaldreifung schützt. Zudem bewirkt die Entkopplung der Scherspannung, erzeugt durch die Rotation des Zylinders, von der Gaszufuhr durch die Membran, sowie von der axialen Strömung, dass die Gesamtgasvolumenfraktion, die Gasblasendurchmesser und der Durchfluss an Schaumprodukt unabhängig voneinander eingestellt werden. Patentanspruch 13 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes, die da durch gekennzeichnet ist, dass die zweite Vorrichtungseinheit eine mittlere Membranporengrößenverteilung von 10, bevorzugt von 5, weiterhin bevorzugt von 2 Mikrometern, aufweist und die Spaltweite zwischen Membran und gegenüberliegen der Wand 2 bis 20 Millimeter, bevorzugt 5 bis 10 Millimeter, beträgt. Such a device has the advantage that a defined flow field is set in the cylinder gap and thus each gas bubble experiences the same shear stresses, as a result of which the gas bubble diameter distribution density function q 0 is very narrow, which protects the foam product from instability mechanisms such as Ostwald ripening. In addition, the decoupling of the shear stress, generated by the rotation of the cylinder, from the gas supply through the membrane, and from the axial flow, causes the total gas volume fraction, the gas bubble diameter and the flow rate of foam product to be set independently of one another. Claim 13 describes a device for producing a fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product, which is characterized in that the second device unit has an average membrane pore size distribution of 10, preferably 5, further preferably 2 micrometers, and the gap width between the membrane and opposite the wall is 2 to 20 millimeters, preferably 5 to 10 millimeters.
Eine derartige Vorrichtung besitzt den Vorteil, dass durch die Membranporengrößen verteilung die Gasblasendurchmessergrößenverteilung wesentlich beeinflusst wird. Die Gasblase besitzt bei Abriss von der Membran einen Durchmesser in der Grö ßenordnung der Membranpore, wodurch kleine Membranporen mit enger Größen verteilung auch kleine Gasblasen mit enger Größenverteilung erzeugen. Die kleine Spaltweite zwischen Membran und gegenüberliegender Wand erlaubt es bei kleins tem volumetrischem Energieeintrag Gasblasen in einem definierten Strömungsfeld von der Membranpore abzulösen. Der volumetrische Energieeintrag bewirkt das Auf schmelzen der teilkristallinen Fett- oder Wachsmatrix. Somit ist bei zu hohem volu metrischem Energieeintrag eine Stabilisierung der Gasblase durch eine schalenar tige geschlossene Schicht aus Fett-/Wachskristallen nicht möglich. Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren Such a device has the advantage that the gas pore diameter size distribution is significantly influenced by the membrane pore size distribution. When torn from the membrane, the gas bubble has a diameter in the order of magnitude of the membrane pore, as a result of which small membrane pores with a narrow size distribution also produce small gas bubbles with a narrow size distribution. The small gap between the membrane and the opposite wall allows gas bubbles to be detached from the membrane pore in a defined flow field with a small volumetric energy input. The volumetric energy input causes the partially crystalline fat or wax matrix to melt. Thus, if the volumetric energy input is too high, it is not possible to stabilize the gas bubble through a shell-like, closed layer of fat / wax crystals. Solution to the problem regarding the procedure
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 14 gelöst, der ein Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfsstoffe beschreibt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass unter Einsatz der ersten Einheit der beschrie benen Vorrichtung mit einem Durchsatz von 10 bis 1.000 kg/h eine Teilkristallisation der kontinuierlichen fluiden Fett- bzw. Wachsphase bis zu Festfettanteilen von 5 bis 50%, bevorzugt von 10 bis 25%, weitergehend bevorzugt von 15 bis 20%, erfolgt und die entstehenden Fett- bzw. Wachskristalle in einem mittleren Durchmesserbereich x(50,0) von 0.5 bis 10 Mikrometer, bevorzugt von 1 bis 5 Mikrometer, eingestellt wer den. This object is achieved by the features of claim 14, which describes a method for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances, which is characterized in that using the first unit of the device described with a throughput of 10 to 1,000 kg / h a partial crystallization of the continuous fluid fat or wax phase up to solid fat fractions from 5 to 50%, preferably from 10 to 25%, more preferably from 15 to 20%, and the resulting fat or Wax crystals in an average diameter range x (50.0) of 0.5 to 10 micrometers, preferably of 1 to 5 micrometers, who set the.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem im ersten Verfahrens schritt eine Teilkristallisation der kontinuierlichen fluiden Fett- bzw. Wachsphase mit Festfettanteilen von 5 bis 50%, bevorzugt von 10 bis 25%, weitergehend bevorzugt von 15 bis 20%, erfolgt und die entstehenden Fett- bzw. Wachskristalle in einem mittleren Durchmesserbereich x(50,0) von 0.5 bis 10 Mikrometer, bevorzugt von 1 bis 5 Mikrometer, eingestellt werden und in einem zweiten Verfahrensschritt die Einbrin gung feinst dispergierter Gasblasen mit einem Gesamtgasvolumenanteil von 5 bis 80%, bevorzugt von 15 bis 50%, erfolgt und die eingebrachten Gasblasen mittlere Durchmesser x(50,0) von 5 bis 100 Mikrometern, bevorzugt von 5 bis 30 Mikrome- tern, und weitergehend bevorzugt von 5 bis 10 Mikrometern, sowie eine Gasblasen- durchmesserverteilungsbreite, beschrieben durch die Größe SPAN = (x(90,0)- x(10,0))/x(50,0), von kleiner als 2, bevorzugt kleiner als 1 , besitzen. The invention solves the problem by a method in which, in the first method step, a partial crystallization of the continuous fluid fat or wax phase with solid fat fractions of 5 to 50%, preferably 10 to 25%, more preferably 15 to 20% takes place and the resulting fat or wax crystals are set in an average diameter range x (50.0) of 0.5 to 10 micrometers, preferably 1 to 5 micrometers, and in a second process step the introduction of finely dispersed gas bubbles with a total gas volume fraction of 5 to 80 %, preferably from 15 to 50%, and the introduced gas bubbles mean diameter x (50.0) from 5 to 100 micrometers, preferably from 5 to 30 micrometers tern, and more preferably from 5 to 10 micrometers, and a gas bubble diameter distribution width, described by the size SPAN = (x (90.0) - x (10.0)) / x (50.0), of less than 2 , preferably less than 1.
Der Festfettanteil bezeichnet jenen Anteil an festem Fett in einer Fettmatrix, der durch tiefauflösende Kernspinresonanz nach ISO 8292-1 gemessen wird. The percentage of solid fat describes the percentage of solid fat in a fat matrix that is measured by low-resolution magnetic resonance according to ISO 8292-1.
Der Gesamtgasvolumenanteil beschreibt den Volumenanteil des dispergierten Gases im Verhältnis zum kontinuierlichen Fett. Somit bedeutet ein Gesamtgasvolumenanteil von 50%, dass 50% des Schaumvolumens aus Gasblasen bestehen und 50% des Schaumvolumens aus kontinuierlichem Fett. The total gas volume fraction describes the volume fraction of the dispersed gas in relation to the continuous fat. Thus, a total gas volume fraction of 50% means that 50% of the foam volume consists of gas bubbles and 50% of the foam volume consists of continuous fat.
Der maximale Gasblasendurchmesser x(90,0) beschreibt den Gasblasendurchmes ser xi für den gilt, dass 90% der Anzahl Gasblasen einen kleineren Durchmesser aufweisen und dass folglich 10% der Anzahl Gasblasen einen größeren Durchmes ser aufweisen. The maximum gas bubble diameter x (90.0) describes the gas bubble diameter xi for which 90% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 10% of the number of gas bubbles have a larger diameter.
Der mittlere Gasblasendurchmesser x(50,0) beschreibt den Gasblasendurchmesser xi für den gilt, dass 50% der Anzahl Gasblasen einen kleineren Durchmesser aufwei sen und dass folglich 50% der Anzahl Gasblasen einen größeren Durchmesser auf weisen. Der minimale Gasblasendurchmesser x(10,0) beschreibt den Gasblasendurchmesser xi für den gilt, dass 10% der Anzahl Gasblasen einen kleineren Durchmesser aufweisen und dass folglich 90% der Anzahl Gasblasen einen größeren Durchmesser aufweisen. The average gas bubble diameter x (50.0) describes the gas bubble diameter xi for which it applies that 50% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 50% of the number of gas bubbles have a larger diameter. The minimum gas bubble diameter x (10.0) describes the gas bubble diameter xi for which the following applies: 10% of the number of gas bubbles have a smaller diameter and consequently 90% of the number of gas bubbles have a larger diameter.
Der SPAN beschreibt die Gasblasendurchmesserverteilungsbreite durch die folgende Gleichung: The SPAN describes the gas bubble diameter distribution width by the following equation:
SPAN = (x(90,0)-x(10,0))/x(50,0) SPAN = (x (90.0) -x (10.0)) / x (50.0)
Die Härte beschreibt jene Messgröße, die nach AOCS Methoce Cc 16-60 ermittelt wird. The hardness describes the measured variable that is determined according to AOCS Methoce Cc 16-60.
Ein derartiges Verfahren besitzt den Vorteil, dass die Festfettgehalte im ersten Verfahrensschritt, erzielt durch die Kühlwassertemperatur, und die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Vorrichtungseinheit, so eingestellt werden können, dass eine teilkristalline Fett-/Wachsmatrix entsteht, deren Viskosität eine Wandschubspannung erzeugt, die Gasblasen bei mittleren Durchmessern x(50,0) von 5 bis 10 Mikrometern von den Membranporen ablöst und gleichzeitig durch die erzeugte Fließgrenze der teilkristallinen Fett-/Wachmatrix die Gasblasen, mit einem Gesamtgasvolumenanteil von 5 bis 80%, in einer schalenartigen geschlossenen Schicht aus Fett-/Wachskristallen stabilisiert. Ist der Festfettanteil zu niedrig, wird die Viskosität und die Fließgrenze der teilkristallinen Fett-/Wachmatrix gesenkt, was zu großen Gasblasen führt, die nicht genügend stabilisiert werden können und es entsteht ein instabiler Schaum. Ist der Festfettanteil zu hoch, wird die Viskosität und die Fließ grenze der teilkristallinen Fett-/Wachmatrix erhöht, was es den Gasblasen nicht er möglicht in die teilkristalline Fett-/Wachmatrix einzudringen und es entsteht ein Schaumprodukt mit geringem Gesamtgasvolumenanteil. Die Erzeugung eines geeig neten Festfettanteils ist folglich maßgebend entscheidend für ein stabiles Schaum produkt mit kleinsten Gasblasen und genügendem Gesamtgasvolumenanteil. Such a process has the advantage that the solid fat contents in the first process step, achieved by the cooling water temperature and the speed of rotation of the first device unit, can be set so that a partially crystalline fat / wax matrix is formed, the viscosity of which generates a wall shear stress, the gas bubbles at medium Diameters x (50.0) of 5 to 10 microns detaches from the membrane pores and at the same time the gas bubbles, with a total gas volume fraction of 5 to 80%, in a shell-like closed layer of fat / wax crystals due to the yield point of the partially crystalline fat / wax matrix stabilized. If the percentage of solid fat is too low, the viscosity is reduced and the yield point of the semi-crystalline fat / wax matrix is lowered, which leads to large gas bubbles which cannot be stabilized sufficiently and an unstable foam is formed. If the solid fat content is too high, the viscosity and the yield point of the semi-crystalline fat / wax matrix are increased, which does not allow the gas bubbles to penetrate into the semi-crystalline fat / wax matrix and a foam product with a low total gas volume fraction is created. The generation of a suitable proportion of solid fat is therefore of decisive importance for a stable foam product with the smallest gas bubbles and sufficient total gas volume.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen Further inventive configurations
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 15 und 16 beschrieben. Further inventive configurations are described in claims 15 and 16.
Patentanspruch 15 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachs basierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukts ohne zugesetzte Additive oder Hilfsstoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, dass unter Einsatz der zweiten Einheit der beschriebenen Vorrichtung in einem definierten Scherfeld mit mittlerer Scherrate von 100 bis 10.000 1/s die Einbringung von Gasblasen mit mittle ren Durchmessern x(50,0) von 5 bis 100 Mikrometern, bevorzugt von 5 bis 30 Mikrometern, und weitergehend bevorzugt von 5 bis 10 Mikrometern, erfolgt. Ein derartiges Verfahren besitzt den Vorteil, dass durch die Umdrehungsgeschwin digkeit des rotierenden Zylinders der zweiten Vorrichtungseinheit die Scherrate im Zylinderspalt präzise eingestellt werden kann. Dies ist die Grundlage dafür, dass die Anlage sämtliche für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie relevanten Fette und Wachse schäumen kann, da für jedes Fett- oder Wachssystem die Visko sität mit der erzeugten Scherrate abgestimmt wird, sodass minimale mittlere Gasbla sendurchmesser x(50,0) mit maximalem Gesamtgasvolumenanteil erzeugt werden. Claim 15 describes a method for producing a fat or wax based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances, which is characterized in that using the second unit of the device described in a defined shear field with an average shear rate of 100 to 10,000 1 / s, the introduction of gas bubbles with mean diameters x (50.0) from 5 to 100 micrometers, preferably from 5 to 30 micrometers, and more preferably from 5 to 10 micrometers, takes place. Such a method has the advantage that the shear rate in the cylinder gap can be set precisely by the rotational speed of the rotating cylinder of the second device unit. This is the basis for the system being able to foam all the fats and waxes relevant for the food, pharmaceutical and cosmetics industries, since the viscosity is coordinated with the generated shear rate for each fat or wax system, so that the minimum average gas bubble diameter x ( 50.0) with a maximum total gas volume fraction.
Gemäß Patentanspruch 16 ist ein Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachs basierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumprodukts ohne zugesetzte Additive oder Hilfsstoffe dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz der zweiten Einheit der beschriebenen Vorrichtung die Einbringung von Gasblasen mit einer Gasblasendurchmesserverteilungsbreite, beschrieben durch die Größe SPAN = (x(90,0)-x(10,0))/x(50,0) von kleiner als 2, bevorzugt kleiner als 1 , erzeugt werden. According to claim 16, a method for producing a fat or wax based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances is characterized in that using the second unit of the device described, the introduction of gas bubbles with a gas bubble diameter distribution width, described by the size SPAN = (x (90.0) -x (10.0)) / x (50.0) of less than 2, preferably less than 1.
Ein derartiges Verfahren besitzt den Vorteil, dass durch die enge Gasblasendurch messerverteilungsbreite Instabilitätsmechanismen wie Ostwaldreifung ausgeschlos sen werden, was die Haltbarkeit des Schaumproduktes maßgeblich verlängert. Beispiele Such a method has the advantage that instability mechanisms such as Ostwald ripening are excluded due to the narrow gas bubble diameter distribution, which significantly extends the shelf life of the foam product. Examples
Beispiel 1: Fettschaum bestehend aus Milch fett Example 1: Fat foam consisting of milk fat
Milchfett (Mibelle group) mit einem Schmelzintervall zwischen 0 und 40°C wurde bei 50°C über Nacht geschmolzen, um jegliche Kristallisationsvorgeschichte zu löschen. Das flüssige Fett wurde mit einer Vorrichtungseinheit kristallisiert mit einer Kühl wandtemperatur von -15 bis 20°C und einem Durchfluss zwischen 10 und 1000 kg/h in eine Vorrichtungseinheit geleitet. Es wurden Schäume mit einem Gesamtgasvo lumenanteil zwischen 20 und 80% und einem mittleren Gasblasendurchmesser x(50,0) zwischen 5 und 10 Mikrometer hergestellt.  Milk fat (Mibelle group) with a melting interval between 0 and 40 ° C was melted at 50 ° C overnight to erase any crystallization history. The liquid fat was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 20 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit. Foams with a total gas volume of between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
Beispiel 2: Fettschaum bestehend aus Butter Example 2: Fat foam consisting of butter
Butter mit einem Schmelzintervall zwischen 0 und 40°C wurde bei 50°C über Nacht geschmolzen, um jegliche Kristallisationsvorgeschichte zu löschen. Das flüssige Fett wurde mit einer Vorrichtungseinheit kristallisiert mit einer Kühlwandtemperatur von - 15 bis 20°C und einem Durchfluss zwischen 10 und 1000 kg/h in eine Vorrichtungs einheit geleitet. Es wurden Schäume mit einem Gesamtgasvolumenanteil zwischen 20 und 80% hergestellt. Beispiel 3: Fettschaum bestehend aus Palmkemfett Butter with a melting interval between 0 and 40 ° C was melted at 50 ° C overnight to quench any crystallization history. The liquid fat was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of - 15 to 20 ° C and a flow between 10 and 1000 kg / h in a device unit. Foams with a total gas volume fraction between 20 and 80% were produced. Example 3: Fat foam consisting of palm core fat
Palmkernfett mit einem Schmelzintervall zwischen 0 und 40°C wurde bei 50°C über Nacht geschmolzen, um jegliche Kristallisationsvorgeschichte zu löschen. Das flüs sige Fett wurde mit einer Vorrichtungseinheit kristallisiert mit einer Kühlwandtempe ratur von -15 bis 15°C und einem Durchfluss zwischen 10 und 1000 kg/h in eine Vor richtungseinheit geleitet. Es wurden Schäume mit einem Gesamtgasvolumenanteil zwischen 20 und 80% und einem mittleren Gasblasendurchmesser x(50,0) zwischen 5 und 10 Mikrometer hergestellt.  Palm kernel fat with a melting interval between 0 and 40 ° C was melted at 50 ° C overnight to erase any crystallization history. The liquid fat was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 15 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit. Foams with a total gas volume fraction between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
Beispiel 4: Fettschaum bestehend aus Kakaobutter, Kakaopartikeln und Zuckerparti keln Example 4: Fat foam consisting of cocoa butter, cocoa particles and sugar particles
Kakaobutter, Kakaopartikel und Zuckerpartikel wurden bei 50°C über Nacht mittels Blattrührer vermischt. Die Fettmasse wurde mit einer Vorrichtungseinheit kristallisiert mit einer Kühlwandtemperatur von -15 bis 15°C und einem Durchfluss zwischen 10 und 1000 kg/h in eine Vorrichtungseinheit geleitet. Es wurden Schäume mit einem Gesamtgasvolumenanteil zwischen 20 und 80% und einem mittleren Gasblasen durchmesser x(50,0) zwischen 5 und 10 Mikrometer hergestellt. Cocoa butter, cocoa particles and sugar particles were mixed at 50 ° C. overnight using a blade stirrer. The fat mass was crystallized with a device unit with a cooling wall temperature of -15 to 15 ° C and a flow rate between 10 and 1000 kg / h in a device unit. Foams with a total gas volume fraction between 20 and 80% and an average gas bubble diameter x (50.0) between 5 and 10 micrometers were produced.
In der Zeichnung ist die Erfindung - schematisch - an Ausführungsbeispielen veran- schaulicht. Es zeigen: In the drawing, the invention is illustrated schematically using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 Ein kontinuierlich arbeitender Scherkristallisator, der durch einen Doppel- mantel mit Kühlmittel gekühlt wird; 1 shows a continuously operating shear crystallizer which is cooled by coolant through a double jacket;
Fig. 2 einen radialen Schnitt durch eine dynamische Membranaufschäumvorrich- tung mit durchströmtem, konzentrischem Zylinderspalt; 2 shows a radial section through a dynamic membrane foaming device with a concentric cylinder gap flowing through it;
Fig. 3 ein schematisches Polarisationsmikroskopiebild eines Palmkernölfett schaums; 3 shows a schematic polarization microscopy image of a palm kernel oil fat foam;
Fig. 4 Fig. 4
und 5 Gasblasendurchmesserverteilungssummenfunktion Qo (offene Kästchen) auf der linken Ordinate sowie die Gasblasendurchmesserverteilungsdich- tefunktion qo (geschlossene Kästchen) auf der rechten Ordinate, als Funktion des Gasblasendurchmessers xi auf der Abszisse eines Fettschaums; Fig. 6 Härte H in N/m2, gemessen nach AOCS Methoce Cc 16-60, auf der Ordi- nate als Funktion der Lagerzeit t in Tagen auf der Abszisse für eine Butter; and 5 gas bubble diameter distribution sum function Qo (open boxes) on the left ordinate and the gas bubble diameter distribution density function qo (closed boxes) on the right ordinate, as a function of the gas bubble diameter xi on the abscissa of a fatty foam; 6 hardness H in N / m 2 , measured according to AOCS Methoce Cc 16-60, on the ordinate as a function of the storage time t in days on the abscissa for a butter;
Fig. 7 maximaler Gasblasendurchmesser x(90,0) in Mikrometern auf der Ordi- nate als Funktion der Lagerzeit t in Tagen auf der Abszisse eines Schaums, bestehend aus Milchfett, und 7 maximum gas bubble diameter x (90.0) in micrometers on the ordinate as a function of the storage time t in days on the abscissa of a foam consisting of milk fat, and
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm. Fig. 8 is a flow chart.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt ein Scherkristallisator bezeichnet, dem ein Kühlmantel 2 zugeordnet ist, der aus zwei mit Ringabstand zueinander angeordne- ten, zum Beispiel aus Stahllegierung oder dergleichen bestehenden, nach außen wärmeisolierenden Wänden 3 und 4 besteht, wobei dem ringförmigen Innenraum 5 The reference numeral 1 overall designates a shear crystallizer, to which a cooling jacket 2 is assigned, which consists of two walls 3 and 4 which are heat-insulating to the outside and are arranged with a ring spacing from one another, for example made of steel alloy or the like, the annular interior 5
Kühlmittel, beispielsweise Ammoniak oder dergleichen, durch eine motorisch an- getriebe Pumpe 18 über eine Leitung 19 zugeführt und über die Leitung 20 auch wieder abgeführt wird. In der Zeichnung ist aus Gründen der Vereinfachung ein geschlossener Kreislauf dargestellt. Selbstverständlich ist auch eine andere Bauart möglich. Zum Beispiel kann das Kühlmittel auch einem Wärmetauscher oder dergleichen zugeführt werden, um es auf die gewünschte Kühltemperatur nach dem Durchfließen des ringförmigen Innenraums 5 abzukühlen. Das Kühlmittel kann zum Beispiel mit einer Temperatur von etwa 5°C dem ringförmigen Innenraum 5 über die Leitung 19 zugeführt werden. Coolant, for example ammonia or the like, is supplied by a motor-driven pump 18 via a line 19 and is also discharged via the line 20. A closed circuit is shown in the drawing for the sake of simplicity. Of course, another design is also possible. For example, the coolant can also be supplied to a heat exchanger or the like in order to cool it to the desired cooling temperature after flowing through the annular interior 5. The coolant can, for example, be supplied to the annular interior 5 via the line 19 at a temperature of approximately 5 ° C.
Der Scherkristallisator 1 wird bevorzugt in kontinuierlichem Verfahren betrieben. The shear crystallizer 1 is preferably operated in a continuous process.
Im Innenraum 5 des Scherkristallisators 1 ist ein von einem Steuer- oder regelbaren Elektromotor angetriebener Rotor 6, gegebenenfalls reversibel angetrieben, angeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform eine in der Stirnansicht etwa flachovale Form bildet. Die Form des Rotors 6 wird bei der dargestellten Ausführungsform aus Längsseiten eines Rechteckes gebildet, das an seinen Stirnseiten durch Kreisbögen begrenzt ist. Der Rotor 6 kann im Bedarfsfälle auch anders gestaltet sein. Mit dem Rotor 6 sind bei der dargestellten Ausführungsform auf diametral gegenüberliegenden Seiten flügelartige Wandabschabungseinbauten 7 und 8 angedeutet, die mit der Innenseite der zylindrischen Mantelfläche oder Wand 4 abschabend kraft schlüssig Zusammenwirken. Die Wandabschabungseinbauten 7 und 8 sind getrieblich mit dem Rotor 6 funktionell oder materialmäßig einstückig, vorzugsweise radial einstellbar und ausbaubar, verbunden. Arranged in the interior 5 of the shear crystallizer 1 is a rotor 6, possibly reversibly driven, driven by a control or regulable electric motor, which in the embodiment shown forms an approximately flat oval shape in the front view. The shape of the rotor 6 is formed in the embodiment shown from the long sides of a rectangle which is delimited by circular arcs on its end faces. The rotor 6 can also be designed differently if necessary. With the rotor 6 in the illustrated embodiment, wing-like wall scraping fixtures 7 and 8 are indicated on diametrically opposite sides, which effectively co-exist with the inside of the cylindrical lateral surface or wall 4. The wall scraping internals 7 and 8 are connected to the rotor 6 functionally or in one piece in terms of material or material, preferably radially adjustable and removable.
Je nach Bedarf kann die Drehrichtung des motorisch angetriebenen Rotors 6 rever sierbar sein. Die Wandabschabungseinbauten 7 und 8 bestehen bei der dargestell ten Ausführungsform aus Edelstahl oder Kunststoff. Die Lippen, die an der Wand 4 kratzen, bestehen ebenfalls aus Edelstahl oder Kunststoff und sind in ihrer radialen Position fixiert, können aber auch radial nachstellbar oder einstellbar in Bezug auf die innere Zylindermantelfläche sein, mit der sie kraftschlüssig Zusammenwirken. Depending on requirements, the direction of rotation of the motor-driven rotor 6 can be reversible. The wall scraping internals 7 and 8 are made of stainless steel or plastic in the embodiment shown. The lips that scratch the wall 4 are also made of stainless steel or plastic and are fixed in their radial position, but can also be radially adjustable or adjustable with respect to the inner surface of the cylinder, with which they interact positively.
Mit dem Bezugszeichen 9 ist ein Innenraum des Scherkristallisators 1 bezeichnet, dem aus einem Vorratsbehälter 21 über eine Leitung 22 und eine motorisch ange triebene Pumpe 23 flüssiges Fett oder eine flüssige Wachsmatrix kontinuierlich zu geführt wird. Dies ermöglicht ein kontinuierliches Arbeiten des Scherkristallisators 1 . With the reference numeral 9 an interior of the shear crystallizer 1 is referred to, the liquid fat or a liquid wax matrix is continuously fed from a storage container 21 via a line 22 and a motor-driven pump 23. This enables the shear crystallizer 1 to work continuously.
Aus dem Scherkristallisator 1 gelangt das kristallisierte Fett, nachdem es durch die Wandabschabungseinbauten 7 und 8 von der zylindrischen Innenseite der Wand 4 abgeschabt worden ist, kontinuierlich über eine Leitung 24 und eine motorisch angetriebene Pumpe 25 in eine nachgeschaltete, ebenfalls kontinuierlich arbeitende Membranaufschäumvorrichtung 10, die in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. From the shear crystallizer 1, the crystallized fat, after it has been scraped off by the wall scraping internals 7 and 8 from the cylindrical inside of the wall 4, continuously via a line 24 and a motor driven pump 25 into a downstream, also continuously operating membrane foaming device 10, which is indicated schematically in FIG. 2.
In der Membranaufschäumvorrichtung 10 (Fig. 2) wird das aus dem Scherkristallisator 1 über die Leitung 24 hereingeführte kristallisierte Fett einem spaltartigen, ringförmigen Innenraum 1 1 mit einem Spaltweite von etwa 2 bis 20 Millimetern zugeführt, dem ein motorisch angetriebener, rotierender Innenzylinder 12 und ein feststehender Außenzylinder 13 zugeordnet ist. Im Bedarfsfälle kann die Anordnung auch umgekehrt ausgebildet sein, das heißt der Innenzylinder 12 kann feststehen und der Außenzylinder 13 kann motorisch angetrieben sein. Gegebenenfalls können sowohl der Innenzylinder 12, als auch der Außenzylinder 13 im Bedarfsfälle in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden. In the membrane foaming device 10 (FIG. 2), the crystallized fat introduced from the shear crystallizer 1 via the line 24 is fed to a gap-like, annular interior 11 with a gap width of approximately 2 to 20 millimeters, to which a motor-driven, rotating inner cylinder 12 and a fixed outer cylinder 13 is assigned. If necessary, the arrangement can also be reversed, that is to say the inner cylinder 12 can be stationary and the outer cylinder 13 can be driven by a motor. If necessary, both the inner cylinder 12 and the outer cylinder 13 can be driven in opposite directions if necessary.
Der Außenzylinder 13 ist als Membranzylinder ausgebildet, mit einer Membranporengrößenverteilung von 2 bis 10 Mikrometern, durch die das in den Innenraum 1 eingeführte Gas Gasblasen von den Poren löst und zugleich von den Fett- oder Wachskristallen einer geschlossenen schalenartigen Hülle umschlossen werden. Mittlere Scherraten von 102 bis 104 s 1 erzeugen Gasblasen mit mittleren Gasblasendurchmessern von x(50,0) von 5 bis 10 Mikrometern. In der Membranaufschäumvorrichtung 10 wird somit das zuvor in dem Scherkristalli sator 1 erzeugte kristallisierte Fett kontinuierlich zu Fettschaum verarbeitet und aus der Membranaufschäumvorrichtung 10 über eine Leitung 26 durch eine motorisch angetriebene Pumpe 27 als fertiges Produkt oder als Halbfabrikat zur Weiterverar beitung oder zur Lagerung kontinuierlich durch Leitungen und Pumpen abgefördert, zum Beispiel in einen Lagerraum 28. The outer cylinder 13 is designed as a membrane cylinder, with a membrane pore size distribution of 2 to 10 micrometers, through which the gas introduced into the interior 1 releases gas bubbles from the pores and at the same time is enclosed by the fat or wax crystals of a closed, shell-like shell. Average shear rates from 10 2 to 10 4 s 1 produce gas bubbles with average gas bubble diameters of x (50.0) from 5 to 10 micrometers. In the membrane frothing device 10, the crystallized fat previously generated in the shear crystallizer 1 is continuously processed into fat foam and processed from the membrane frothing device 10 via a line 26 by a motor-driven pump 27 as a finished product or as a semi-finished product for further processing or for storage continuously through lines and pumps, for example, into a storage room 28.
Aus Fig. 3 ist ein schematisches Polarisationsmikroskopiebild eines Palmkernölfett schaums ersichtlich, aufgenommen unmittelbar nach dem Aufschäumen mittels der Membranaufschäumvorrichtung 10, die bei 3.000 Umdrehungen pro Minute betrie ben wurde, wobei in Fig. 1 der eingezeichnete Maßstab einer Länge von 0 bis 100 Mikrometern entspricht. Es sind Gasblasen 14 ersichtlich, die von einer schalenarti gen, geschlossenen Fett- oder Wachskristallschicht 15 umschlossen sind und von einer flüssigen Fett- oder Wachsmatrix 16 mit Fett- oder Wachskristallen 17 umge ben sind. From Fig. 3 is a schematic polarization microscope image of a palm kernel oil foam can be seen, taken immediately after foaming by means of the membrane foaming device 10, which was operated at 3,000 revolutions per minute, in Fig. 1 the scale shown corresponds to a length of 0 to 100 microns. There are gas bubbles 14 which are enclosed by a schalenarti gene, closed fat or wax crystal layer 15 and ben of a liquid fat or wax matrix 16 with fat or wax crystals 17 are.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Gasblasendurchmesserverteilungsumkehrfunktion Q0 (offene Kästchen) auf der linken Ordinate, während die Gasblasendurchmesserver teilungsdichtefunktion qo (geschlossene Kästchen) auf der rechten Ordinate darge stellt ist, und zwar als Funktion des Gasblasendurchmessers xi auf der Abszisse ei nes Fettschaums, unmittelbar nach Aufschäumung mittels der Membranaufschäum vorrichtung 10, die bei 3.000 Umdrehungen pro Minute betrieben wurde. Der minimale x(10,0), mittlere x(50,0) und maximale x(90,0) Gasblasendurchmesser ist auf der linken Ordinate mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet und das ver wendete Fett sowie die Umdrehungsgeschwindigkeit des Innenzylinders 12 der Membranaufschäumvorrichtung 10 während des Aufschäumens, also auch die exakten Werte des minimalen x(10,0), mittleren x(50,0) und maximalen (90,0) Gasblasendurchmessers und des SPANs, sind als Maß der Gasblasendurchmesser verteilungsbreite im schwarzen Kasten eingetragen. Die Gasblasendurchmesser verteilungssummenfunktion Qo und die Gasblasendurchmesserverteilungsdichte funktion qo wurden durch Gasblasendurchmesserauszählung eines digitalen Polari sationsmikroskopiebilds mit Hilfe einer Bildauswertungssoftware gewonnen. 4 and 5 show the gas bubble diameter distribution reversal function Q 0 (open box) on the left ordinate, while the gas bubble diameter distribution density function qo (closed box) is shown on the right ordinate, as a function of the gas bubble diameter xi on the abscissa of a fatty foam , Immediately after foaming by means of the membrane foaming device 10, which was operated at 3,000 revolutions per minute. The minimum x (10.0), average x (50.0) and maximum x (90.0) gas bubble diameter is shown on the left ordinate with a dashed line and the fat used and the speed of rotation of the inner cylinder 12 of the membrane foaming device 10 during of foaming, i.e. also the exact values of the minimum x (10.0), average x (50.0) and maximum (90.0) gas bubble diameter and the SPAN, are entered in the black box as a measure of the gas bubble diameter distribution width. The gas bubble diameter distribution sum function Qo and the gas bubble diameter distribution density function qo were obtained by gas bubble diameter counting of a digital polarization microscopy image with the aid of image evaluation software.
In Fig. 6 ist die Härte H in N/m2, gemessen nach AOCS Methoce Cc 16-60, darge stellt. Auf der Ordinate ist die Lagerzeit t in Tagen dargestellt, während auf der Abszisse eine Butter, bei der die Membranaufschäumvorrichtung 10 ohne Gaszufuhr und bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 0/min eingestellt wurde (unge- schäumt), sowie eine Butter, bei der die Membranaufschäumvorrichtung 10 mit Gas zufuhr und bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 3.000/min eingestellt wurde, mit einem resultierenden Gesamtgasvolumenanteil von 50% (geschäumt), veran schaulicht ist. Beide Arten von Butter wurden bei 4 °C gelagert und nach 1 , 7, 30 und 60 Tagen gemessen, um den Einfluss der Membranaufschäumvorrichtung 10 auf die Härte zu untersuchen. Die Härte dient als umgekehrt proportionales Maß für die Streichfähigkeit von Lebensmitteln. In Fig. 6 the hardness H in N / m 2 , measured according to AOCS Methoce Cc 16-60, represents Darge. The storage time t is shown on the ordinate in days, while on the abscissa a butter in which the membrane foaming device 10 was set without gas supply and at a rotational speed of 0 / min (unexpanded), and a butter in which the membrane foaming device 10 with gas supply and set at a rotation speed of 3,000 / min, with a resulting total gas volume fraction of 50% (foamed). Both types of butter were stored at 4 ° C and measured after 1, 7, 30 and 60 days to determine the influence of the membrane frother 10 on the To examine hardness. Hardness serves as an inversely proportional measure of the spreadability of food.
In Fig. 7 ist der maximale Gasblasendurchmesser x(90,0) in Mikrometern auf der Or dinate als Funktion der Lagerzeit t in Tagen dargestellt und auf der Abszisse ein Schaum, bestehend aus Milchfett, der bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 3.000/min in der Membranaufschäumvorrichtung 10 hergestellt wurde mit einem re sultierendem Gesamtgasvolumenanteil von 50%. Der Schaum wurde auf einen Mikroskopglasträger aufgetragen und bei 22 °C gelagert. Nach 1 , 7, 14, 30 und 60 Tagen wurden digitale Polarisationsmikroskopiebilder derselben Proben aufgenom men, um die Gasblasendurchmesserverteilungssummenfunktion Q0 und Gasblasen durchmesserverteilungsdichtefunktion qo mittels Gasblasendurchmesserauszählung mit Hilfe einer Bildauswertungssoftware zu messen. Aus der Gasblasendurchmesser verteilungssummenfunktion Qo wurde der maximale Gasblasendurchmesser x(90,0) abgeleitet. Die Fehlerbalken im Diagramm spiegeln die Standardabweichung der Dreifachmessung wider. In Fig. 7, the maximum gas bubble diameter x (90.0) in micrometers is shown on the ordinate as a function of the storage time t in days and on the abscissa a foam consisting of milk fat, which at a rotation speed of 3,000 / min in the membrane foaming device 10 was produced with a resultant total gas volume fraction of 50%. The foam was applied to a microscope slide and stored at 22 ° C. After 1, 7, 14, 30 and 60 days, digital polarization microscopy images of the same samples were taken in order to measure the gas bubble diameter distribution sum function Q 0 and gas bubble diameter distribution density function qo by means of gas bubble diameter counting using an image evaluation software. The maximum gas bubble diameter x (90.0) was derived from the gas bubble diameter distribution function Qo. The error bars in the diagram reflect the standard deviation of the triple measurement.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichen The features described in the patent claims and in the description and evident from the drawing can be essential for realizing the invention both individually and in any combination. reference numeral
Scherkristallisator Shear crystallizer
Kühlmantel  cooling jacket
Wand  wall
Innenraum inner space
Rotor  rotor
Wandabschabungseinbauten  Wandabschabungseinbauten
»  »
Innenraum  inner space
Membranaufschäumvorrichtung  Membranaufschäumvorrichtung
Innenraum, Zylinderspalt  Interior, cylinder gap
Innenzylinder  inner cylinder
Außenzylinder  outer cylinder
Gasblase  gas bubble
Wachskristallschicht  Wax crystal layer
Fett- oder Wachsmatrix Fat or wax matrix
Fett- oder Wachskristalle Fat or wax crystals
Pumpe Leitung pump management
»  »
Vorratsbehälter reservoir
Leitung management
Pumpe  pump
Leitung  management
Pumpe  pump
Leitung  management
Pumpe  pump
Lagerraum storage room
Literaturverzeichnis bibliography
WO 2016/150978 A1 WO 2016/150978 A1
WO 2016/150977 A1 WO 2016/150977 A1
EP 2 052 628 A1 EP 2 052 628 A1
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13510. 13,510th

Claims

Patentansprüche claims
1. Fett- oder wachsbasiertes Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumpro- dukt ohne zugesetzte schaumstabilisierende Additive oder Schäumungshilfs stoffe, wobei der maximale Gasblasendurchmesser x(90,0) kleiner als 30 Mikrometer, bevorzugt kleiner als 15 Mikrometer, beträgt, und die Gasblasen grenzfläche durch eine die jeweilige Gasblase (14) mechanisch stabilisierende, schalenartig angeordnete, geschlossene Schicht (15) aus Fett- bzw. Wachs- kristallen gebildet wird. 1. Fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added foam-stabilizing additives or foaming agents, the maximum gas bubble diameter x (90.0) being less than 30 micrometers, preferably less than 15 micrometers, and the gas bubble interface is formed by a closed layer (15) of fat or wax crystals which mechanically stabilizes the respective gas bubble (14) and is arranged in a shell-like manner.
2. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fett- bzw. Wachsmatrix aus Palmfett, Palmöl, Kakaobutter, Kokosfett, Sheabutter, Salbutter, Palmkernfett, Algenfett, Insektenfett, Schwei nefett, Rinderfett, Milchfett, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Distelöl, Sojaöl, Mais keimöl, Erdnussöl, Olivenöl, Heringsöl, Baumwollsaatöl, Traubenkernöl, Wei zenkeimöl, Walnussöl, Sesamöl, Hanföl, Kürbiskernöl, Leinöl, Mohnöl, Algenöl, Aprikosenkernöl, Arganöl, Avocadoöl, Babassuöl, Behenöl, Bucheckernöl, Chia- öl, Cashewöl, Erdmandelöl, Hagebuttenkernöl, Haselnussöl, Kamelienöl, Ku- kuinussöl, Lallemaneiaöl, Macadamiaöl, Mandelöl, Paranussöl, Pistazienkernöl, Reisöl, Rizinussöl, Sanddornöl, Schwarzkümmelöl, Senföl, Bienenwachs, Car- naubawachs, Zuckerrohrwachs, Candelillawachs, Japanwachs, Chinawachs, Wollwachs, Paraffinwachse, Silikonöle, Silikonwachse, Jojobalöl, Jojobawachs, Cetyl-Fettsäureester, Cetearyl-Carbonsäureester, andere Alkohol-Carbonsäu- reester, synthetisch bzw. biotechnologisch hergestellten Triglyceriden, unhyd- rogeniert, vollständig oder teilweise hydrogeniert, deren Mischungen, deren Umesterungsprodukten oder deren Fraktionen besteht. 2. Fat- or wax-based foam product according to claim 1, characterized in that the fat or wax matrix of palm fat, palm oil, cocoa butter, coconut fat, shea butter, salbut, palm kernel fat, algae fat, insect fat, sweat fat, beef fat, milk fat, sunflower oil, rapeseed oil , Safflower oil, soybean oil, corn oil, peanut oil, olive oil, herring oil, cottonseed oil, grape seed oil, wheat oil, walnut oil, sesame oil, hemp oil, pumpkin seed oil, linseed oil, poppy seed oil, algae oil, apricot kernel oil, argan oil, avocado oil, chia oil, beech oil, bees oil , Cashew oil, almond oil, rose hip seed oil, hazelnut oil, camellia oil, kuuin nut oil, lallemaneia oil, macadamia oil, almond oil, Brazil nut oil, pistachio nut oil, rice oil, castor oil, sea buckthorn oil, black cumin oil, mustard oil, beeswax, car nauba wax, sugar cane wax, candelilla wax, Japanese wax, china wax, wool wax, paraffin waxes, silicone oils, silicone waxes, jojo oil, jojoba wax, cetyl fatty acid esters, cetearyl carboxylic acid esters, other alcohol carboxylic acid esters, synthetically or biotechnologically produced triglycerides, unhydrogenated, completely or partially hydrogenated, their mixtures, their transesterification products or their fractions.
3. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fett- bzw. Wachs matrix eine wässrige Phase mit einem Anteil von 20%, bevorzugt von 40%, weiterhin bevorzugt von 60%, emulgiert ist. 3. Fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 and 2, characterized in that in the fat or wax matrix an aqueous phase with a proportion of 20%, preferably 40%, further preferably 60% , is emulsified.
4. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettmatrix aus Butter be steht. 4. Fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the fat matrix consists of butter.
5. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fett- bzw. Wachsmatrix weitere lipohile Stoffe eingearbeitet sind, die nicht schaumbildend oder schaum verstärkend wirken. 5. Fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that further lipophilic substances are incorporated into the fat or wax matrix, which do not have a foam-forming or foam-reinforcing effect.
6. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung eine Phasenumkehrung erfolgt. 6. Fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that a phase reversal takes place during manufacture.
7. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Gasblasen durchmesser x(90,0) während der Lagerung bei Raumtemperatur (22°C) über 30, bevorzugt über 60, weiterhin bevorzugt über 120 Tage nicht mehr als 30 Mikrometer, bevorzugt 15 Mikrometer, beträgt. 7. fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the maximum gas bubble diameter x (90.0) during storage at room temperature (22 ° C) over 30, preferably over 60, further preferably not more than 30 micrometers, preferably 15 micrometers, over 120 days.
8. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Vergleich zur Fett- /Wachsphase die Härte des fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik oder Pharmaschaumproduktes bei gleicher Temperatur um 30%, bevorzugt um 50%, weiterhin bevorzugt um 80%, reduziert wird. 8. Fat- or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that, compared to the fat / wax phase, the hardness of the fat- or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product at the same temperature is preferred by 30% is reduced by 50%, further preferably by 80%.
9. Fett- oder wachsbasiertes Schaumprodukt nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstanter Lagertempe ratur die Härte des fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes im Vergleich zur Fett-/Wachsphase über 30, bevor zugt über 60, weiterhin bevorzugt über 120 Tage nach Produktionsdatum kon stant bleibt. 9. fat or wax-based foam product according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that at constant storage temperature the hardness of the fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product compared to the fat / wax phase over 30, preferably more than 60, preferably 120 days after the production date.
10. Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kos metik- oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfsstoffe gemäß Anspruch 1 und einem oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus zwei Vorrichtungseinheiten besteht, wobei die einen Einheit einer Kristallisatoreinheit (1) entspricht und die andere Einheit einer dynamischen Membranvorrichtung (10). 10. The device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances according to claim 1 and one or more of claims 2 to 9, characterized in that it consists of two device units, one unit corresponds to a crystallizer unit (1) and the other unit to a dynamic membrane device (10).
11. Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kos metik- oder Pharmaschaumproduktes gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtungseinheit (1) als kontinuierlicher Kristallisa tor, bevorzugt als kontinuierlicher Scherkristallisator (1), mit Wandabschabungs einbauten (7, 8) ausgeführt ist. 11. Device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product according to claim 10, characterized in that the first device unit (1) as a continuous crystallizer, preferably as a continuous shear crystallizer (1), with wall scrapings (7 , 8) is executed.
12. Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kos metik- oder Pharmaschaumproduktes gemäß einem oder mehreren der Ansprü che 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (10) als kontinuierliche Membranaufschäumvorrichtung, bevorzugt als dynami sche Membranaufschäumvorrichtung, weitergehend bevorzugt als dynamische Membranaufschäumvorrichtung, mit durchströmtem konzentrischem Zylinder spalt (11) zwischen einem rotierendem Innen- oder Außenzylinder und einem fixiertem Innen- oder Außenzylinder, ausgeführt ist, wobei der Innen- und/oder Außenzylinder als Membran ausgeführt sind. 12. Device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product according to one or more of claims 10 and 11, characterized in that the second device unit (10) as a continuous membrane foaming device, preferably as a dynamic membrane foaming device, further is preferably designed as a dynamic membrane foaming device, with a concentric cylinder gap (11) flowing through it, between a rotating inner or outer cylinder and a fixed inner or outer cylinder, the inner and / or outer cylinder being designed as a membrane.
13. Vorrichtung zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kos metik- oder Pharmaschaumproduktes gemäß einem oder mehreren der Ansprü che 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtungseinheit (10) eine mittlere Membranporengrößenverteilung von 10, bevorzugt von 5, weiterhin bevorzugt von 2 Mikrometern, aufweist und die Spaltweite zwischen Membran und gegenüberliegender Wand 2 bis 20, bevorzugt 5 bis 10 Millime ter, beträgt. 13. Device for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the second device unit (10) furthermore has an average membrane pore size distribution of 10, preferably 5 preferably of 2 micrometers, and the gap between the membrane and the opposite wall is 2 to 20, preferably 5 to 10 millimeters.
14. Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfs stoffe gemäß Anspruch 10 und einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz der ersten Einheit der beschrie benen Vorrichtung mit einem Durchsatz von 10 bis 1.000 kg/h eine Teilkristalli sation der kontinuierlichen fluiden Fett- bzw. Wachsphase bis zu Festfettantei len von 5 bis 50%, bevorzugt von 10 bis 25%, weitergehend bevorzugt von 15 bis 20%, erfolgt und die entstehenden Fett- bzw. Wachskristalle in einem mittle ren Durchmesserbereich x(50,0) von 0.5 bis 10 Mikrometer, bevorzugt von 1 bis 5 Mikrometer, eingestellt werden. 14. A method for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary substances according to claim 10 and one or more of claims 11 to 13, characterized in that using the first unit of the device described with a throughput of 10 to 1,000 kg / h a partial crystallization of the continuous fluid fat or wax phase up to solid fat portions of 5 to 50%, preferably 10 to 25%, more preferably 15 to 20%, and the resulting fat - or wax crystals in a mean diameter range x (50.0) from 0.5 to 10 micrometers, preferably from 1 to 5 micrometers.
15. Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfs stoffe gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz der zweiten Einheit der beschriebenen Vorrichtung in einem definierten Scherfeld mit mittlerer Scherrate von 100 bis 10.000 1/s die Einbringung von Gasblasen mit mittleren Durchmessern x(50,0) von 5 bis 100 Mikrometern, bevorzugt von 5 bis 30 Mikrometern, und weitergehend bevorzugt von 5 bis 10 Mikrometern, erfolgt. 15. A method for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary materials according to claim 14, characterized in that using the second unit of the device described in a defined shear field with an average shear rate of 100 to 10,000 1 / s the introduction of gas bubbles with average diameters x (50.0) from 5 to 100 micrometers, preferably from 5 to 30 micrometers, and more preferably from 5 to 10 micrometers.
16. Verfahren zur Herstellung eines fett- oder wachsbasierten Lebensmittel-, Kosmetik- oder Pharmaschaumproduktes ohne zugesetzte Additive oder Hilfs stoffe gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz der zweiten Einheit (10) der beschriebenen Vorrichtung die Einbringung von Gas blasen mit einer Blasendurchmesserverteilungsbreite, beschrieben durch die Größe SPAN = (x(90,0-x(10,0))/x(50,0) von kleiner als 2, bevorzugt kleiner als 1 , erzeugt werden. 16. A method for producing a fat or wax-based food, cosmetic or pharmaceutical foam product without added additives or auxiliary materials according to claim 14, characterized in that using the second unit (10) of the device described, the introduction of gas bubbles with a bubble diameter distribution width , described by the size SPAN = (x (90.0-x (10.0)) / x (50.0) of less than 2, preferably less than 1.
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