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6. FEI-Kooperationsforum, Bonn

Lebensmittel-Aromenaus Kapseln[24.04.2007]

Dr. Gerald Reinders, Dr. Gerhard Krammer, Dr. Ingo Reiss, Dr. Frank Ott, Dr. Wolfgang Fexer, Nicole Krauss, Stephanie van BebberAromaforschung und InnovationSymrise GmbH & Co. KG Holzminden

ÜBERBLICK

> Formuliertechnik Aromen

> Aromawahrnehmung und Freisetzung aus Lebensmitteln

> Einzelne Technologien

> Applikationen

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Formuliertechnik

flüssig (gelöst in zugelassenen Lösungsmitteln)

SprühtrocknungSprühkühlungSprühbetttrocknungWirbelschichtsprühgranulationKompaktierenExtrusion

KoazervationTauchdüsen-CoextrusionFrei-Düsen-Coextrusion

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Aromawahrnehmung

Mundfülle

saftigmundwässernd

cremig

Trigeminale Reize

salzigsüß

sauerbitter

umamiGeschmack

erdigsahnig

fruchtiggrünfettig

heuigröstig

karamelligsüßlich

GeruchGeruch

Geschmack +TrigeminaleReize

Visuelle Effekte

Gedächtnis

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Wechselwirkungen zwischenLebensmittel und Aroma(physikalisch, biochemisch und chemisch)

Aromafreisetzungin die Gasphase

Aromawahrnehmung

Sensorischer Eindruck

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Vorteile eingekapselter Aromen

Optimiert für spezielle ApplikationenFärbungvisuelle EffekteMaskierung unerwünschter Gerüche und GeschmacksnotenAromaburstdefinierte Partikelgrößeenge Partikelgrößenverteilung

Optimierte HandhabbarkeitFlüssigaroma wird in feste Form überführtreduzierter Geruchfrei fließend, kein Verklebenstaubfreigeringe Wasseraktivitätreduzierte Entflammbarkeitangepasst für Mischprozesse

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Vorteile von Aromen-Formulierungen

Optimierte EigenschaftenErhaltung des Aromaprofilshöhere HaltbarkeitSteuerung der Aromafreisetzung im Prozess

Flüssigaroma ProzessführungLebensmittelherstellung

LagerungFlüssigaroma-Zusatz

ProzessführungLebensmittelherstellung

Aroma-Kapsel

Kapselherstellung Lagerung

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Morphologie von Aroma-Formulierungen

Mikrokapselmononuklear

Matrix-Partikelmultinuklear

Agglomerierte Partikel

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Prozesse für Matrix-Verkapselung

Wirbelschicht-

Sprüh-

granulation

Sprüh-kühlung

Kompak-tieren

Sprühtrocknung

Extrusion

Glasmatrix-- PartikelgrPartikelgrößöße e ---- Partikelform Partikelform --

-- Aromabeladung Aromabeladung ---- LLööslichkeit slichkeit --

-- OberflOberfläächenchenööl l --

Sprühbett-

Trocknung

Koazervation

Feines Pulver

AgglomeratSphärische

größere

PartikelFett-

pulver

„Slurry“mitAromakernenGroßePartikel

Echte Kapseln

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Aroma-Formulierungen

sprühgetrocknet

kompaktiert

Granulat(Wirbelschicht)

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Extrudat

Gelatine- oderCalciumalginat-Kapsel

Aroma-Formulierungen

12

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50 µm

Rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahmen

sprühgetrocknet: Sprühbett-getrocknet:

extrudiert:Wirbelschicht-sprühgranuliert:

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Sprühtrocknung

Aromabeladung 10 – 40 % (Standard 20-25 %)Wassergehalt < 5 %Haltbarkeit 0,5 – 1 JahrTräger Maltodextrine, Gummi Arabicum, Modifizierte StärkenPartikelgröße 0,01 – 0,1 mmMorphologie PulverLöslichkeit in Wasser gut

50 µm

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Aromabeladung 2 – 40 % (typical 20-25%)Wassergehalt < 5 %Haltbarkeit 1,5 JahreTräger Maltodextrine, Gummi Arabicum, modifizierte StärkenPartikelgröße 0,03 – 0,3 mmMorphologie agglomeriertes PulverLöslichkeit schnelle Löslichkeit, auch in kaltem WasserBesonderheiten Alkoholeinkapselung

Sprühbetttrocknung

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Aromabeladung 20 – 25 %Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 2 JahreTräger Maltodextrin, Gummi Arabicum,

Zucker und ZuckeralkoholePartikelgröße 0,6 and 0,9 mm oder größerMorphologie spärische Partikel, “kleine Kügelchen”Textur hart, knusprigLöslichkeit in WasserBesonderheiten Alkoholeinkapselung

Wirbelschichtsprühgranulation

Spraying Coating Drying

Drying and Fluidising Air

Growing

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Aromabeladung 5 – 20 %Wassergehalt < 5 %Haltbarkeit 1,5 JahreTräger Maltodextrin, Gummi Arabicum, ZuckerPartikelgröße 0,4 – 3,2 mmMorphologie uneinheitliche PartikelLöslichkeit langsam in WasserBesonderheiten Kombination von Aromen mit anderen

Lebensmittelzutaten, Zusatzstoffen oderfunktionellen Inhaltsstoffen möglich

Optarome® (Symrise), Fruchtpartikel mit Aroma

Kompaktieren

Walzen

Brechen

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Aromabeladung 4 – 8 %Wassergehalt < 5% Haltbarkeit bis 4 JahreTräger Maltodextrine, StärkesirupePartikelgröße 0,6 and 1,0 mmmorphology im allgemeinen sphärisch oder stäbchenförmig

andere Formen können durch Austrittsöffnung, Spaltplattegesteuert werden

Textur sehr hart Löslichkeit gut in Wasser

Extrusion

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Aromabeladung 60 % im SlurryWassergehalt 40 % im SlurryHaltbarkeit 6 MonateTräger Gelatine, Gummi Arabicum (Hülle)Kapselgröße 0,05 – 1,0 mmMorphologie sphärische Kapseln in WasserTextur weich, 5 – 50 g BruchkraftLöslichkeit unlöslichVernetzer Tannin

Koazervation

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Aromabeladung 70 – 95 %Wassergehalt < 5 % Haltbarkeit 2 JahreTräger Gelatine, Glycerin (Hülle)Kapselgröße 1,0 – 8,0 mmMorphologie sphärische nahtlose Kapseln (Kern / Hülle)Textur 1 - 5 kg BruchkraftLöslichkeit in Wasser

Produkttypen1-2 mm (70:30 Kern:Hülle-Verhältnis)3-8 mm zum Direktverzehr (90:10) oder gecoated (sugar, chocolate, fat)

Tauchdüsen-Coextrusion (Gelatinekapseln)

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Freidüsen-Coextrusion (Alginatkapseln)

Aromabeladung 70 – 80 %Wassergehalt < 10 % Haltbarkeit 1 JahrTräger Alginate, PeKtine, Glycerin (Hülle)Kapselgröße 0,8 – 1,5 mmMorphologie sphärische nahtlose Kapseln (Kern / Hülle)Textur 0.1 – 0.3 kgLöslichkeit unlöslichHitzestabilität gut

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Haltbarkeit von Aromaformulierungen

Flüssigaromen: 1 – 1,5 Jahre, Citrus 6 Monate

Sprühgetrocknete Aromen: 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr

Sprühbett-getrocknete Aromen: 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr

Kompaktate: 1,5 Jahre, Citrus 1 Jahr

Granulate: 2 Jahre

Extrudate: 4 Jahre, Citrus 2 Jahre

Coextrudate (gefüllte Kapseln): 2 Jahre, Citrus 1 Jahr

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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

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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

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24

Cyclodextrin C

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

5,00E+07

6,00E+07

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200t ime / s

limonene ethyl butanoate

f lüssig C

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

5,00E+07

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200t ime / s

limonene et hyl but anoat e

Extrudat s

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

0 50 100 150 200time / s

limonene ethyl butanoate

Diplomarbeit, van Bebber 2007

Aromafreisetzung Orange aus Schokolade

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25

Kunstspeichel

Pumpe (Speicheldrüsen)

Antrieb(Kau-muskulatur)

Kneter(Zähne + Zunge)37 °C

Kammer (Mund)

Split Luft (Lunge)

Parallele Adsorption(Aroma Rezeptoren)

Ventil (Nase)

Thermodesorption,Gaschromatograph + Detektor (Gehirn)

Künstlicher Mund

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Künstlicher Mund

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27

Injektor

GC-Säule

Trennung derAromaverbindungen

Proben-Injektion

Probenname: Germacren Pfefferminz-Fr. Anwender: ber 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0

Chromato-gramm

FI-Detektor

IdentififizierungMassenspektrum

MSD

Nr. Compound Area [%]1 alpha-pinene 3,22 myrcene 1,53 1,4-cineol 2,04 eucalyptol 4,35 menthone 10,66 menthofurane 7,47 neo menthol 1,98 menthol 35,79 estragol 1,810 cis-carveol 9,111 pulegone 4,6

Report

Aroma-Analyse durch Gaschromatographie-Massenspetrometrie

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Zusammenfassung der ErgebnisseBeste Aromasysteme für Kaubonbons:

flüssig – gute Einarbeitung und Verteilung

sprühbettgetrocknet – höchste Intensität, Aroma hat wenig Wechselwirkung mitder Matrix, Kaubonbon behält weiche Konsistenz

Wirbelschichtsprühgranulat – (visueller Effekt), farbige Partikel, lang anhaltendeAromafreisetzung

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

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Vielen Dankfür Ihre Aufmerksamkeit !