Verklumpungen und Verbackungen sind in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie allgegenwärtig. Wo frei fließendes Pulver vorhanden ist, kommt es in der Regel zu Klumpen und Verbackungen.

Wenn Pulver Feuchtigkeit ausgesetzt sind, absorbieren sie Wasserdampf. Zunächst bleibt das Wasser auf der Oberfläche der Pulverpartikel, dringt jedoch bald in die Partikel ein. Das Pulver fließt nicht mehr frei, und es treten Probleme auf.

Der Feuchtigkeitsgehalt kann nicht vorhergesagt werden.

Frei fließende Pulver durchlaufen fünf Phasen der Verklumpung. Die Partikel werden feucht, dann klebrig; sie agglomerieren, verdichten sich und erreichen schließlich die Verflüssigungsphase. Der Prozess wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter Partikelform und -größe, ausgeübter Druck und chemische Zusammensetzung. Die Vorhersage und Vermeidung von Verklumpungen hängt letztlich nur von drei Faktoren ab: Zeit, Temperatur und Wasseraktivität.

Die kritische Wasseraktivität

Produkte verklumpen bei einer bestimmten Wasseraktivität (aw). Diese kritische Wasseraktivität ist für jedes Produkt unterschiedlich, kann jedoch häufig mithilfe einer hochauflösenden Isotherme bestimmt werden. Sobald Sie die kritische Wasseraktivität kennen, können Sie Verklumpungen vermeiden, indem Sie das Produkt unter diesem Wert halten.

Das Hinzufügen von Zutaten bei höherer Wasseraktivität kann die Wasseraktivität des Produkts verändern. Darüber hinaus können eine hohe Umgebungsfeuchtigkeit und Temperaturanstiege die Wasseraktivität des Produkts erhöhen.

3 einfache Schritte verhindern Verklumpen und Verbacken

1. Fügen Sie einfach KEIN Wasser hinzu.
2. Durch Zugabe von Feuchtigkeit wird die Wasseraktivität erhöht. Feuchtigkeit kann aus Luft mit hoher Luftfeuchtigkeit oder anderen Inhaltsstoffen mit höherer Wasseraktivität adsorbiert werden.
3. Zweimal messen, einmal verarbeiten
4. Wenn die Umgebungsfeuchtigkeit höher ist als die Wasseraktivität eines Pulvers, verklumpt das Pulver. Wenn die Wasseraktivität eines hinzugefügten Inhaltsstoffs höher ist, verklumpt das Pulver. Messen Sie, um Probleme zu vermeiden.
5. Erhalten Sie eine hochauflösende Isotherme
6. Eine DDI-Isotherme gibt genau an, bei welcher Wasseraktivität es zu Verklumpungen und Verbackungen kommt. Abbildung 1 zeigt, wie eine DDI-Isotherme aussieht. DVS-Studien sagen voraus, wie lange es dauert, bis ein Produkt unter verschiedenen Bedingungen Feuchtigkeit aufnimmt. Dadurch können Produktentwickler beispielsweise untersuchen, wie lange es dauert, bis ein Pulver bei einer Raumfeuchtigkeit von 60 % einen Wert von 0,45 aw erreicht.

Abbildung 1. Die DDI-Isotherme für Milchpulver zeigt die Wasseraktivität, bei deren Überschreitung es zu Verklumpungen und Verbackungen kommt.

Vereinfachung der Stabilitätsanalyse in Pulvern

In diesem Webinar erläutert Dr. Brady Carter, wie man anhand von Feuchtigkeitsadsorptionsisothermen und Wasseraktivität die Haltbarkeit verlängern und die Stabilität von Pulvern kontrollieren kann.

Zu den behandelten Themen gehören:

• Pulverstabilität
• Die Wissenschaft des Pulverflusses und der Verklumpung
• Umgang mit Problemen beim Pulverfluss
• Warum die Messung des Feuchtigkeitsgehalts in Pulvern nicht funktioniert
• Wie man die Wasseraktivität zur Steuerung des Pulverflusses nutzt
• Glasübergänge verstehen
• Verwendung von Isothermen zur Identifizierung kritischer Wasseraktivitäten