Lebensmittel-Aromen aus Kapseln [ ]

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1 6. FEI-Kooperationsforum, Bonn Lebensmittel-Aromen aus Kapseln [ ] Dr. Gerald Reinders, Dr. Gerhard Krammer, Dr. Ingo Reiss, Dr. Frank Ott, Dr. Wolfgang Fexer, Nicole Krauss, Stephanie van Bebber Aromaforschung und Innovation Symrise GmbH & Co. KG Holzminden

2 ÜBERBLICK > Formuliertechnik Aromen > Aromawahrnehmung und Freisetzung aus Lebensmitteln > Einzelne Technologien > Applikationen

3 Formuliertechnik flüssig (gelöst in zugelassenen Lösungsmitteln) Sprühtrocknung Sprühkühlung Sprühbetttrocknung Wirbelschichtsprühgranulation Kompaktieren Extrusion Koazervation Tauchdüsen-Coextrusion Frei-Düsen-Coextrusion 3 3

4 Aromawahrnehmung Trigeminale Reize Gedächtnis Visuelle Effekte Geruch Geschmack + Trigeminale Reize Mundfülle cremig saftig mundwässernd erdig sahnig fruchtig grün fettig röstig heuig karamellig süßlich salzig süß umami sauer bitter Geruch Geschmack 4 4

5 Wechselwirkungen zwischen Lebensmittel und Aroma (physikalisch, biochemisch und chemisch) Aromafreisetzung in die Gasphase Aromawahrnehmung Sensorischer Eindruck 5 5

6 Vorteile eingekapselter Aromen Optimiert für spezielle Applikationen Färbung visuelle Effekte Maskierung unerwünschter Gerüche und Geschmacksnoten Aromaburst definierte Partikelgröße enge Partikelgrößenverteilung Optimierte Handhabbarkeit Flüssigaroma wird in feste Form überführt reduzierter Geruch frei fließend, kein Verkleben staubfrei geringe Wasseraktivität reduzierte Entflammbarkeit angepasst für Mischprozesse 6 6

7 Vorteile von Aromen-Formulierungen Optimierte Eigenschaften Erhaltung des Aromaprofils höhere Haltbarkeit Steuerung der Aromafreisetzung im Prozess Flüssigaroma Flüssigaroma- Zusatz Prozessführung Lebensmittelherstellung Lagerung Aroma- Kapsel Kapselherstellung Prozessführung Lebensmittelherstellung Lagerung 7 7

8 Morphologie von Aroma-Formulierungen Mikrokapsel mononuklear Matrix-Partikel multinuklear Agglomerierte Partikel 8 8

9 Prozesse für Matrix-Verkapselung 9 9 Koazervation Wirbelschicht- Sprühgranulation Sprühkühlung Kompaktieren Sprühbett- Trocknung Extrusion Slurry mit Aromakernen Große Partikel Agglomerat Sphärische größere Partikel Sprühtrocknung Fettpulver Glasmatrix Feines Pulver - Partikelgröß öße - - Partikelform - - Aromabeladung - - Löslichkeit - - Oberflächen chenöl - Echte Kapseln

10 Aroma-Formulierungen sprühgetrocknet kompaktiert Granulat (Wirbelschicht) 10 10

11 Aroma-Formulierungen Extrudat Gelatine- oder Calciumalginat- Kapsel 11 11

12 Rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahmen sprühgetrocknet: 50 µm Sprühbettgetrocknet: Wirbelschichtsprühgranuliert: extrudiert: 12 12

13 Sprühtrocknung Aromabeladung % (Standard %) Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 0,5 1 Jahr Träger Maltodextrine, Gummi Arabicum, Modifizierte Stärken Partikelgröße 0,01 0,1 mm Morphologie Pulver Löslichkeit in Wasser gut 50 µm 13 13

14 Sprühbetttrocknung Aromabeladung 2 40 % (typical 20-25%) Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 1,5 Jahre Träger Maltodextrine, Gummi Arabicum, modifizierte Stärken Partikelgröße 0,03 0,3 mm Morphologie agglomeriertes Pulver Löslichkeit schnelle Löslichkeit, auch in kaltem Wasser Besonderheiten Alkoholeinkapselung 14 14

15 Wirbelschichtsprühgranulation Aromabeladung % Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 2 Jahre Träger Maltodextrin, Gummi Arabicum, Zucker und Zuckeralkohole Partikelgröße 0,6 and 0,9 mm oder größer Morphologie spärische Partikel, kleine Kügelchen Textur hart, knusprig Löslichkeit in Wasser Besonderheiten Alkoholeinkapselung Spraying Coating Drying Growing Drying and Fluidising Air 15 15

16 Kompaktieren Aromabeladung 5 20 % Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 1,5 Jahre Träger Maltodextrin, Gummi Arabicum, Zucker Partikelgröße 0,4 3,2 mm Morphologie uneinheitliche Partikel Löslichkeit langsam in Wasser Besonderheiten Kombination von Aromen mit anderen Lebensmittelzutaten, Zusatzstoffen oder funktionellen Inhaltsstoffen möglich Walzen Optarome (Symrise), Fruchtpartikel mit Aroma Brechen 16 16

17 Extrusion Aromabeladung 4 8 % Wassergehalt < 5% Haltbarkeit bis 4 Jahre Träger Maltodextrine, Stärkesirupe Partikelgröße 0,6 and 1,0 mm morphology im allgemeinen sphärisch oder stäbchenförmig andere Formen können durch Austrittsöffnung, Spaltplatte gesteuert werden Textur sehr hart Löslichkeit gut in Wasser 17 17

18 Koazervation Aromabeladung Wassergehalt Haltbarkeit Träger Kapselgröße Morphologie Textur Löslichkeit Vernetzer Tannin 60 % im Slurry 40 % im Slurry 6 Monate Gelatine, Gummi Arabicum (Hülle) 0,05 1,0 mm sphärische Kapseln in Wasser weich, 5 50 g Bruchkraft unlöslich 18 18

19 Tauchdüsen-Coextrusion (Gelatinekapseln) Aromabeladung % Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 2 Jahre Träger Gelatine, Glycerin (Hülle) Kapselgröße 1,0 8,0 mm Morphologie sphärische nahtlose Kapseln (Kern / Hülle) Textur 1-5 kg Bruchkraft Löslichkeit in Wasser Produkttypen 1-2 mm (70:30 Kern:Hülle-Verhältnis) 3-8 mm zum Direktverzehr (90:10) oder gecoated (sugar, chocolate, fat) 19 19

20 Freidüsen-Coextrusion (Alginatkapseln) Aromabeladung % Wassergehalt < 10 % Haltbarkeit 1 Jahr Träger Alginate, PeKtine, Glycerin (Hülle) Kapselgröße 0,8 1,5 mm Morphologie sphärische nahtlose Kapseln (Kern / Hülle) Textur kg Löslichkeit unlöslich Hitzestabilität gut 20 20

21 Haltbarkeit von Aromaformulierungen Flüssigaromen: Sprühgetrocknete Aromen: Sprühbett-getrocknete Aromen: Kompaktate: Granulate: Extrudate: Coextrudate (gefüllte Kapseln): 1 1,5 Jahre, Citrus 6 Monate 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr 2 Jahre 4 Jahre, Citrus 2 Jahre 2 Jahre, Citrus 1 Jahr 21 21

22 Kritische instabile Aromastoffe Vanillin Benzaldehyd Zimtaldehyd Methylanthranilat Furaneol TM Citral TM Maltol Ethylmaltol Schwefelverbindungen (SH) In Aromen wie: Vanille Karamell Kakao, Schokolade Citrus: Zitrone, Orange, Mandarine Waldfrüchte Exotische Früchte Fleisch Gewürze: Knoblauch, Zwiebel 22 22

23 Anwendung formulierter Aromen (Beispiele): Instant-Getränkepulver: sprühgetrocknet, granuliert, extrudiert (Citrus) Teebeutel: granuliert, extrudiert Würzmischungen (Seasonings): sprühgetrocknet, granuliert Suppen-, Soßenpulver: sprühgetrocknet, granuliert Dessertpulver. sprühgetrocknet, granuliert Kaugummi: granuliert, extrudiert, coextrudierte Kapseln Kaubonbons: granuliert, extrudiert, coextrudiert Backmischungen, Backzutaten: sprühgetrocknet, granuliert 23 23

24 Diplomarbeit, van Bebber ,00E+07 flüssig C 4,00E+07 3,00E+07 2,00E+07 1,00E+07 0,00E time / s limonene et hyl but anoat e 6,00E+07 5,00E+07 4,00E+07 3,00E+07 2,00E+07 1,00E+07 Cyclodextrin C 0,00E time / s limonene ethyl butanoate 4,00E+07 Extrudat s 3,00E+07 2,00E+07 1,0 0 E+0 7 Aromafreisetzung Orange aus Schokolade 0,00E time / s limonene ethyl butanoate 24 24

25 Künstlicher Mund Thermodesorption, Gaschromatograph + Detektor (Gehirn) Parallele Adsorption (Aroma Rezeptoren) Split Ventil (Nase) Antrieb (Kaumuskulatur) Kunstspeichel Pumpe (Speicheldrüsen) Luft (Lunge) Kammer (Mund) 37 C Kneter (Zähne + Zunge) 25 25

26 Künstlicher Mund 26 26

27 Aroma-Analyse durch Gaschromatographie-Massenspetrometrie Report Nr. Compound Area [%] 1 alpha-pinene 3,2 2 myrcene 1,5 3 1,4-cineol 2,0 4 eucalyptol 4,3 5 menthone 10,6 6 menthofurane 7,4 7 neo menthol 1,9 8 menthol 35,7 9 estragol 1,8 10 cis-carveol 9,1 11 pulegone 4,6 Chromatogramm Probenname: Germacren Pfefferminz-Fr. Anwender: ber FI-Detektor Proben- Injektion Injektor Identififizierung Massenspektrum MSD GC-Säule Trennung der Aromaverbindungen 27 27

28 Zusammenfassung der Ergebnisse Beste Aromasysteme für Kaubonbons: flüssig gute Einarbeitung und Verteilung sprühbettgetrocknet höchste Intensität, Aroma hat wenig Wechselwirkung mit der Matrix, Kaubonbon behält weiche Konsistenz Wirbelschichtsprühgranulat (visueller Effekt), farbige Partikel, lang anhaltende Aromafreisetzung Beste Aromasysteme für Schokolade: flüssig gute Aromafreisetzung, Profilerhalt Extrudat (visueller Effekt), knusprig Cyclodextrin besonderes Freisetzungsverhalten, Aroma muss angepasst werden Multi-Sensation Schokolade, Kombination von Formuliertechniken 28 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 29 29