CPF-Technologie – ein neuentwickeltes kryogenes Hochdruck-Sprühverfahren

Flüssigkeiten lassen sich durch verschiedene Pulverisierungsverfahren in eine feste, feinverteilte Form überführen. Pulverförmige Produkte besitzen gegenüber flüssigen Substanzen häufig den Vorteil einer besseren Dosier- und Mischbarkeit. Mit der Pulverisierung gehen jedoch, insbesondere bei oxidationsempfindlichen Flüssigkeiten, Nachteile wie Verluste an leichtflüchtigen Komponenten und Fehlnoten im Aromaprofil einher. Steigende Qualitätsanforderungen und ein wachsender Bedarf an pulverförmigen Substanzen hatten daher in den letzten Jahren Neu- bzw. Weiterentwicklungen der Pulverisierungsverfahren zur Folge.

Im Beitrag wird ein neuentwickeltes Hochdrucksprühverfahren vorgestellt, mit dem es gelingt, Flüssigkeiten in Pulverform zu überführen. Die sogenannte CPF^Ò-Technologie (Concentrated erlaubt es, Pulver mit hohen Wirkstoffkonzentrationen herzustellen. In der zu pulverisierenden Substanz wird ein Gas, in der Regel Kohlendioxid, unter hohem Druck aufgelöst. Es bildet sich eine gasgesättigte Lösung, die für das Sprühverfahren günstige Eigenschaften besitzt. Sie ist niedrigviskos und läßt sich gut versprühen. Zudem wird die Grenzflächenspannung durch das Einlösen des Gases herabgesetzt. Eine niedrige Grenzflächenspannung begünstigt die Bildung sehr feiner Tröpfchen. Die gasgesättigte Lösung wird mittels Hochdruckdüsen schnell entspannt. Das gelöste Gas entweicht und es bildet sich ein sehr feiner Tröpfchennebel. Während der Entspannung wird gleichzeitig ein pulverförmiger Hilfsstoff zugegeben. Dieser verbindet sich mit den Flüssigkeitströpfchen und bildet ein flüssigkeitsbeladenes Pulver.

Im Vergleich zu etablierten Pulverisierungsverfahren, wie Sprühtrocknung und Aufbauagglomeration besitzt das CPF^Ò-Verfahren einige Vorteile. Die Produkte sind lösemittelfrei, da ausschließlich verdichtete Gase zum Einsatz kommen. Durch das Einlösen verdichteter Gase bilden sich dünnflüssige, gashaltige Lösungen. Dadurch lassen sich auch hochviskose Flüssigkeiten problemlos versprühen. Die anderen Pulverisierungsverfahren eignen sich dagegen vorwiegend für dünnflüssige, leicht versprühbare Substanzen. Das Verfahren arbeitet außerdem bei moderaten Temperaturen, d.h. es tritt keine thermische Belastung  der Produkte auf. Im Sprühturm werden zudem relativ niedrige Temperaturen (-10°C – 0°C) erreicht. Aromaverluste beim Versprühen leichtflüchtiger Substanzen werden dadurch gegenüber anderen Verfahren herabgesetzt. Wird als verdichtetes Gas Kohlendioxid verwendet, erfolgt das Verfahren unter Inertgasatmosphäre, d.h. Verluste durch Oxidation treten praktisch nicht auf. Der Gasbedarf des CPF^Ò-Verfahrens liegt unter dem Gasverbrauch der anderen Technologien.

Das neuentwickelte Sprühverfahren wurde auf seine universelle Anwendbarkeit hin untersucht. Es kamen verschiedene Naturstoffextrakte, die sich in ihrer Viskosität und ihren Inhaltsstoffen unterscheiden, zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen, daß z.B. mit dem Trägerstoff Kieselsäure hochkonzentrierte Pulver mit Extraktgehalten von bis zu 90 Gew.% erhalten werden. Im Weiteren wurden verschiedene Trägerstoffe, z.B. diverse Kieselsäuren, Cellulosen, Stärken, Maltodextrine und Emulgatoren untersucht. Es stellte sich eine deutliche Abhängigkeit der möglichen maximalen Beladung vom eingesetzten Trägerstoff heraus. Wesentliche Einflußgrößen sind dabei die Stampfdichte des Trägerstoffes und die Partikelform.