SÜSSER SCHNEE, PERFEKT UMMANTELT

Puderzucker überzeugt mit seiner feinen Struktur und wird in der Lebensmittelindustrie vielseitig eingesetzt: als Garnitur, zum Anrühren von Glasuren beziehungsweise als Zuckerguss oder für die Herstellung von Pralinés sowie als Ummantelung von Süßwaren. Typischerweise wird bei der Dekorierung von Gebäck oder Kuchen gerne zu Puderzucker gegriffen. Der fein vermahlene, raffinierte weiße Zucker besteht zu fast 100 Prozent aus dem Disaccharid Saccharose. Die Körnung der winzigen Kristallbruchstücke beträgt rund 15 Mikrometer. Die süße, pudrige Substanz findet vielseitige Verwendungsmöglichkeiten, ist jedoch nicht zur Bepuderung für alle Gebäckarten geeignet.

„Der Schlüssel zu einem perfekten Dekorweiß liegt nicht allein am Rohstoff, sondern in dessen Oberfläche“, sagt Karsten Ollesch. „Aufgrund seiner großen und zugleich ungeschützten Kristalloberfläche ist Puderzucker sehr anfällig für Feuchtigkeit, wodurch es schnell zu Verklumpungen kommt.“ Erhöhter Druck und warme Temperaturen, wie sie etwa beim langen Lagern und dem Transport von Backwaren entstehen, beschleunigen den hygroskopischen Effekt. „Gerade wenn es um Fettgebäcke, Rührkuchen oder Stollen geht, wird einfacher Puderzucker den hohen Ansprüchen an die Optik in den seltensten Fällen gerecht, denn er löst sich auf und verliert seine kristalline Struktur“, so der Geschäftsführer der Glass GmbH & Co. KG aus Paderborn.

Der Überzug für das perfekte Finish

Vor allem bei Weihnachtsstollen sind die Anforderungen an Puderzucker aufgrund der hohen Gleichgewichtsfeuchte in der Verpackung und mechanischer Einflüsse besonders hoch. Neben Qualitätsproblemen können weitere Fehler auftreten, wie verschmierte Innenseiten von Verpackungsfolien. Ollesch: „Verbraucher interpretieren die unansehnlichen Gebäckoberflächen oft und fälschlicherweise als Schimmel, was zu grundlosen Reklamationen führen kann.“ Für solche und andere Anwendungen greifen Backwarenhersteller deshalb auf Dekorpuder, auch süßer Schnee genannt, zurück. Die funktionelle Zutat bietet in Anwendungen, bei denen eine besonders hohe Stabilität unter Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen gefragt ist, eine bessere Optik und Haltbarkeit.

Der Hintergrund: Gegenüber herkömmlichem Puderzucker sind die feinen Kristalle mit einer hauchdünnen Fettschicht ummantelt, was deren Zugänglichkeit für Wasser herabsetzt. Vor allem bei Gebäcken und Torten, die kühl gelagert werden, zeigen sich die Stärken fettummantelter Dextrose. „Wie der Begriff schon sagt, handelt es sich beim Coating um die Ummantelung eines Kernsubstrates, die idealerweise vollständig und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der zu beschichtenden Partikel erfolgt. So ist es möglich, eine Hydrophobierung oder Versiegelung der Oberfläche zu erzielen“, erläutert Elisa Finck im Gespräch mit LT. Die Lebensmitteltechnologin ist seit 2022 für Glass tätig und unterstützt Kunden aus Industrie und Handwerk bei der konkreten Auswahl und Auslegung ihrer Prozessanlagen. „Das Verfahren kommt immer dann zum Einsatz, wenn es darum geht, die Oberflächeneigenschaften der Rohprodukte zu modifizieren – etwa wenn Lebensmittelzutaten vor Aromaverlust, Feuchtigkeit oder Oxidation geschützt werden müssen“, so die Expertin.

Erst diese Beschichtung der einzelnen Partikel verleiht dem Dekorpuder die Stabilität, wie sie auf nassen, frittierten oder gefrorenen Gebäcken und Desserts gefordert ist. Das Verfahren ermöglicht es, Dekorpuder ohne Zusatz von Trennmitteln mit einer langen Haltbarkeit herzustellen. Selbst nach zwölf und mehr Monaten lässt er sich noch einfach und gleichmäßig aufsieben. „Dabei sollte beachtet werden, dass die Oberflächentemperatur der Waren nicht mehr als 40 Grad Celsius beträgt, da die ungehärteten Fette sonst schmelzen“, ergänzt Karsten Ollesch.

Gezielte Beeinflussung der Oberflächenstruktur

Coating-Verfahren sind anspruchsvoll und erfordern eine präzise Prozessführung. Messgrößen sind unter anderem die Gleichmäßigkeit der Beschichtung, die Gewichtszunahme und der Geschmack, aber auch die Stabilität der einzelnen Partikel und die der hydrophoben Oberflächen. Als Anlagenbauer hält Glass eine breite Palette an Mischern und Anlagen für die Lebensmittelverarbeitung bereit, um die entsprechenden Herausforderungen zu meistern. „Entscheidend für die Auswahl des optimalen Verfahrens zum Aufbringen des Coatings ist vor allem die Partikelgröße“, betont Elisa Finck.

Für Pulver mit einer Korngröße unterhalb von einem Millimeter eignen sich Wirbelschichtanlagen wie Intensivmischer. In der Pharmazie kommt das Wirbelschichtverfahren zum Verkapseln und damit zum Schutz der Wirkstoffe zum Einsatz. In der Lebensmittelindustrie kommt die Methode beispielsweise zum Einsatz, wenn es um das gezielte Design von Partikeln zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit geht. Die Wirbelschicht hat sich für anspruchsvolle Coating-Aufgaben etabliert, vor allem wenn eine Trocknung der Partikel erforderlich ist. Allerdings: „Die verwendeten Wirbelschichtapparate sind in der Anschaffung deutlich teurer als konventionelle Mischer. Zudem ist die Reinigung nur mittels Cleaning in Place-Methoden möglich“, so Karsten Ollesch. Und auch im laufenden Betrieb seien sie aufgrund der hohen Luftmengen und deren Aufbereitung kostenintensiv. „Batchprozesse, wie die Herstellung von Dekorpuder, lassen sich dagegen in einem unserer VAS Intensivmischer deutlich wirtschaftlicher bewerkstelligen“, bestätigt Elisa Finck.

Die Fettzugaben und Temperaturen müssen exakt geregelt werden. Nachdem alle Partikel benetzt sind, muss das Mischgut so schnell wie möglich abgekühlt werden. Zum Einsatz kommt Kohlendioxidschnee mit einer Temperatur von minus 78 Grad Celsius. Die so beschleunigte Fettkristallisation verhindert ein Verklumpen und Verblocken des Puderzuckers. „Während dieser schockartigen Kühlung ändert sich das Fließverhalten schlagartig. Gleichzeitig entstehen große Gasmengen. Die Mischwerkzeuge und der Antrieb der Anlage müssen dafür ausgelegt sein“, beschreibt Finck die Anforderungen. Nur so lässt sich die Bildung von Agglomeraten und Kompaktierungen vermeiden – und entsteht eine Granulatstruktur, die sich positiv auf die Rieselfähigkeit des Dekorpuders auswirkt.

Süßes und Gebackenes perfekt gemischt

Um die Rohstoffe ideal miteinander zu mischen, muss die Technologie auf das entsprechende Produkt angepasst werden. Das gilt ebenso im Falle des Dekorpuders. Doch was simpel klingt, ist ein komplexer Vorgang. Coating-Prozesse gestalten sich wie Agglomerationsprozesse in seltenen Fällen einfach. Zahlreiche Prozessparameter müssen beachtet und aufeinander abgestimmt werden. Nur so lässt sich der optimale Schutzmantel mit den gewünschten Barriereeigenschaften erzeugen. Die Herstellung von süßem Schnee zählt für Elisa Finck und Karsten Ollesch deshalb zu den Königsdisziplinen, wenn es um die Auslegung der optimalen Mischtechnologie geht.

Glass kann hierzu auf ein großes Portfolio von Prozessanlagen mit den unterschiedlichsten Werkzeugen zurückgreifen, die mischen, granulieren, coaten und dispergieren können. „Die vielfältige Einsetzbarkeit unserer Maschinen schafft ein überzeugendes System für die Backwaren- und Konditoreiwarenherstellung, selbst bei herausfordernden Rezepturen und Mischen unter Vakuum“, sagt Finck. Die Mischer bieten die Möglichkeit, diverse Pulver, Flüssigkeiten und Pasten herzustellen. Karsten Ollesch nennt Beispiele: „Für die Produktion von Backwaren und Süßwaren ist es besonders praktisch, dass unsere Anlagen gleichzeitig zerkleinern können. Das Zermahlen von Nüssen gelingt genauso gut wie das Aufarbeiten von Rework.“ Je nach Teig, Waffelmasse, Füllung oder Creme kommen die unterschiedlichen Mischer der Typen AGM, VSM und VAS zum Einsatz. Baiserähnliche Massen oder Glasuren für Gebäcke und Süßwaren können ebenfalls mit den Intensivmischern hergestellt werden. Beim Fondant lässt sich mit Zerhackern Luft einbringen und damit die Dichte gezielt einstellen. Eine weitere Anwendung ist die Herstellung verschiedenster Rührteige für Kuchen oder Muffins. „Auch diese Massen werden im All-in-Verfahren hergestellt. Je nach Rezeptur lassen sich am Ende Zutaten wie Schokostücke, getrocknete Früchte oder Nüsse behutsam und zerstörungsfrei untermengen“, so Ollesch.

Sämtliche Maschinen können als Varianten zum Heizen oder Kühlen ausgelegt werden. Das Heizen kann über eine Direktdampfinjektion erfolgen oder über Dampf, der durch den Doppelmantel strömt. Beide Funktionen lassen sich auch in Kombination einsetzen. Ein Beispiel für die Verwendung einer Direktdampfinjektion ist die Herstellung von Marzipanrohmasse. Ollesch: „Im All-in-Verfahren werden ganze Mandeln mit Puderzucker, Invertzucker-Sirup und weiteren Zutaten in die Maschine gegeben. Beim Zerkleinern wird das Produkt mit Direktdampf erhitzt. Dies verhindert, dass der Zucker in der Trommel anbrennt.“ Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Thermalöl. Das Kühlen erfolgt in dem beschriebenen Beispiel über kaltes Wasser, das durch den Doppelmantel fließt. Weitere Optionen sind der Einsatz einer Glykol-Wasser-Mischung im Doppelmantel oder die direkte Eindüsung kryogener Gase.

Heiße Schmelze im Intensivmischer

Coatings können, je nach Anforderung an die Produkteigenschaften, unterschiedlich realisiert werden. Beim Beschichten mittels Wet Coating dient ein wässriges oder organisches Lösemittel dazu, den Feststoff auf die Oberfläche der Partikel zu transportieren. Nach Verdampfen des Lösemittels bildet der enthaltene Feststoff die eigentliche Coating-Schicht – ein relativ zeitaufwendiger und teurer Prozess. Mit Hot Melt Coating (HMC) steht eine wirtschaftliche Alternative zur Wahl, die sich optimal für die Herstellung von Dekorpuder eignet. HMC eignet sich zudem für die Maskierung von bitteren, sauren, adstringierenden oder salzig schmeckenden Wirkstoffen.

Kennzeichnend für die Technologie ist das Ummantelungsmaterial, welches in einem geeigneten Mischer erhitzt und geschmolzen wird. Das verflüssigte Coating-Material verteilt sich anschließend auf den Partikeln. Anders als beim Wet Coating ist durch das Verwenden der Schmelze kein Lösemittel erforderlich. „Wichtig beim Coating ist ein gleichmäßiger Auftrag des Schichtmaterials, denn sowohl Auftrag und Verfestigung erfolgen in ein und derselben Anlage“, erläutert Elisa Finck das Prinzip des Verfahrens. Mit seiner Kombination aus zwei Werkzeugen ist der VAS Intensivmischer von Glass für das Hot Melt Coating prädestiniert. Am Trommelboden der Maschine befindet sich ein dreiflügeliger Mischarm. Dieser wirbelt das Mischgut an der Wand hoch, damit es in der Mitte trombenförmig zusammenfällt. Der Deckel ist mit einem Abstreifer und diversen Öffnungen und Apparaturen ausgestattet. Zusätzlich befindet sich seitlich in der Trommel ein Messerkopf mit sechs Messern, die für die Zerkleinerung der entstehenden Agglomerate zuständig sind. Diese Kombination sorgt selbst bei größeren Trommelvolumina für einen guten Produktfluss.

Vor diesem Hintergrund fanden im Technikum von Glass in Paderborn umfassende Coating-Versuche statt. Michael Schaschkow von der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe verglich im Rahmen seiner Masterarbeit zwei HMC-Verfahren: einen All-in-Batchprozess, bei dem das Coating-Material zusammen mit dem Kernmaterial im Mischer vorgelegt wird, und einen zweigeteilten Batchprozess, bei dem das Palmfett vor der Dosierung separat eingeschmolzen wird. Ziel war es, Dekorpuder ohne den Zusatz von Additiven herzustellen und die optionalen Prozessparameter für die Beschichtung zu identifizieren. Als Kernmaterial wurde Dextrose-Monohydrat (Traubenzucker) verwendet, das mit einem geringen Teil Weizenstärke gemischt wurde. Bei dem Coating handelte es sich um eine Mischung aus nieder- und hochschmelzenden Palmfetten im Verhältnis 1:1. Zum Einsatz kam ein VAS Intensivmischer von Glass mit einem Fassungsvermögen von 15 Litern.

Der optimierte Prozess für Dekorpuder

Beim All-in-Batchprozess werden alle Rohstoffe über den Doppelmantel auf eine Temperatur erwärmt, die etwas über der Schmelztemperatur des Coating-Materials liegt. „Im Falle der Mischung aus nieder- und hochschmelzenden Palmfett sind dies rund 64 Grad Celsius“, erklärt Schaschkow. Mit dem Erreichen der Schmelztemperatur verteilt sich das Coating-Material auf der Oberfläche der Partikel und ummantelt diese. Im Anschluss erfolgt bei laufendem Mischer der Kühlvorgang mit Trockeneis, in welchem das Coating aushärtet. Bei dem zweigeteilten Batchprozess wird das Palmfett in einem geeigneten Behälter separat erhitzt und eingeschmolzen. Die Schmelze kann dann über eine beheizte Leitung zum Mischer transportiert werden, wo sie beispielsweise über eine beheizte Düse auf die Wirkstoffpartikel gesprüht wird. Sie kühlt rasch auf der Oberfläche der Partikel ab und bildet einen gleichmäßigen Überzug. Im Anschluss erfolgt der Abkühlvorgang analog zum All-in-Batchprozess.

Die Herstellung von Dekorpuder ohne Hilfsmittel ist mit beiden Methoden möglich. „Der Prozess mit separater Palmfettzugabe ist im Vergleich zum All-in-Batch um die Hälfte der Zeit schneller“, so Schaschkow. Weiterhin kann in der Rezeptur auf Weizenstärke verzichtet werden, da keine oder nur geringe Kondensatbildung auftritt. Aufgrund der kürzeren Prozesszeit und geringeren Temperatur werden weniger Anbackungen an der Trommelwand gebildet. Gleichwohl ist der All-in-Batchprozess jedoch einfacher in der Umsetzung, da die gesamten Rohstoffe in dem Mischer vorgelegt werden. „In unseren Untersuchungen konnten wir feststellen, dass die Methode mit der separaten Palmfettzugabe bessere Ergebnisse liefert. Damit kann die Prozesszeit im Vergleich zur reinen Batch-Methode halbiert und auch die Kondensatbildung reduziert werden“, fasst Elisa Finck die Ergebnisse der Masterarbeit zusammen. Mithilfe eines Schwimmtests, der hohe Temperaturen und Feuchtigkeit simuliert, konnte die Qualität bestätigt werden. Bei diesem Test wird das Puder auf 40 Grad Celsius temperiertes Wasser aufgesiebt und bewertet. Finck: „Die Ergebnisse zeigen, dass der Dekorpuder eine stabile Schicht auf der Wasseroberfläche bildet. Somit ist dieser thermostabil und hydrophob.“

Weiterhin hat sich gezeigt, dass durch diese Methode deutlich weniger Agglomerate entstehen, denn durch die hohe Palmfetttemperatur von 110 Grad Celsius sinkt die Oberflächenspannung – und das Fett verteilt sich besser auf den Partikeln. Dadurch ist es möglich, einen qualitativ hochwertigen Dekorpuder ohne Rieselmittel und Weizenstärke herzustellen. „Dies kann in der Lebensmittelindustrie zu großen Einsparungen bei den Rohstoffen führen und somit die Produktionskosten senken“, bestätigt Michael Schaschkow. „Unsere VAS Mischer eignen sich damit für kleinere Backbetriebe, die in die Coating-Verfahren einsteigen wollen und bei denen Flexibilität bei der Umstellung zwischen den verschiedenen Produkten gefragt ist“, ergänzt Karsten Ollesch. Die Anlagen werden "Made in Germany" exakt nach Kundenwünschen im Werk in Paderborn gefertigt und sind lieferbar für Chargengrößen von 80 bis 2.200 Liter. „Wer mehr zum Hot-Melt-Coating oder unseren anderen Lösungen für die Lebensmittelverarbeitung erfahren will, ist eingeladen, unser Technikum in Paderborn zu besuchen – oder Ende September unseren Stand auf der diesjährigen Powtech Technopharm in Nürnberg“, so Elisa Finck zum Abschluss des Gesprächs.

Diesen Artikel finden Sie in LT 9/2025 auf den Seiten 38 bis 41.

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