Impact of the complex interplay of formulation components on stability of spray dried emulsions
| dc.contributor.advisor | Drusch, Stephan | |
| dc.contributor.author | Heiden-Hecht, Theresia | |
| dc.contributor.grantor | Technische Universität Berlin | en |
| dc.contributor.referee | Drusch, Stephan | |
| dc.contributor.referee | Karbstein, Heike | |
| dc.contributor.referee | Rauh, Cornelia | |
| dc.date.accepted | 2022-02-07 | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-29T13:14:59Z | |
| dc.date.available | 2022-03-29T13:14:59Z | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.description.abstract | Spray dried emulsions like infant formulae or coffee creamer are commonly applied systems in the food industry. The formulation of spray dried emulsions consists of a matrix material like starch conversion products, an oil phase, and emulsifying constituents like proteins and low molecular weight emulsifiers. These emulsions are transferred into powder form via emulsification, atomization and a drying step to maintain a high stability of these products over a long storage period. The stability of spray dried emulsions is affected by processing and formulation. The formulation components guide the stability during each processing step in the liquid state before powder transformation or during the storage of powders. The former case is determined by the performance of emulsifying constituents, as the latter case is determined by all formulation components. The performance of emulsifying constituents during processing steps in the liquid state is linked to their interfacial behaviour. The physicochemical mechanisms during storage are based on phase transition behaviour of the oil phase beside other phenomena. Both cases are further influenced by the complex interplay of formulation components. This interrelation was investigated in detail. The results indicate that the performance of emulsifying constituents changes due to the complex interplay of formulation components at interface, in water and oil phase. The altered performance of emulsifying constituents affects the stability of spray dried emulsions in oil droplet size and encapsulation efficiency during processing steps in the liquid state. The physicochemical mechanisms, however, are influenced by complex interactions of low molecular weight emulsifiers and oil phase. Spray dried emulsions were destabilized by crystallized low molecular weight emulsifiers at the o/w interface, releasing encapsulated oil. Since all described effects strongly depend on the molecular structure of formulation components, a tailored variation in formulation components may increase the stability of spray dried emulsions. | en |
| dc.description.abstract | Sprühgetrocknete Emulsionen wie bspw. Säuglingsanfangsnahrung oder Kaffeeweißer sind häufig verwendete Systeme in der Lebensmittelindustrie. Die Formulierung der sprühgetrockneten Emulsionen besteht meist aus einem Matrixmaterial aus Stärkeabbauprodukten, einer Öl-Phase und aus emulgierenden Bestandteilen wie Proteinen und niedermolekularen Emulgatoren. Diese Emulsionen werden mittels Emulgierung, Zerstäubung und dem Trocknungsvorgang in die Pulverform überführt, um eine hohe Stabilität der Produkte über einen langen Lagerzeitraum zu ermöglichen. Die Stabilität der sprühgetrockneten Emulsionen wird durch Prozess und Formulierung beeinflusst. Die Formulierungsbestandteile lenken die Stabilität während aller Prozessschritte im flüssigen Zustand vor dem Übergang in die Pulverform oder während der Lagerung der Pulver. Der erstere Fall wird vom Verhalten der emulgierenden Bestandteile bestimmt wobei im letzteren Fall alle Formulierungsbestandteile einen Einfluss haben. Das Verhalten der emulgierenden Bestandteile steht im Zusammenhang zu ihrem Grenzflächenverhalten. Die physikochemischen Mechanismen während der Lagerung basieren neben anderen Effekten auf dem Phasenübergangsverhalten der Öl-Phase. Beide Fälle werden durch die komplexen Wechselwirkungen der Formulierungsbestandteile beeinflusst. Dieser Zusammenhang wurde im Detail untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verhalten der emulgierenden Bestandteile durch die komplexen Wechselwirkungen der Formulierungsbestandteile an der Grenzfläche, in der wässrigen und Öl-Phase verändert wird. So beeinflusst das veränderte Verhalten der emulgierenden Bestandteile die Stabilität der sprühgetrockneten Emulsionen in Öltropfengröße und Verkapselungseffizienz während der Prozessschritte im flüssigen Zustand. Die physikochemischen Mechanismen während der Pulverlagerung werden hingegen durch komplexe Interaktionen der niedermolekularen Emulgatoren und Öl-Phase beeinflusst. So wurden sprühgetrocknete Emulsionen mit kristallisierten niedermolekularen Emulgatoren an der O/W Grenzfläche durch Freisetzung des verkapselten Öles destabilisiert. Da die beschriebenen Effekte von der molekularen Struktur der Formulierungsbestandteile abhängen, kann eine gezielte Variation der Formulierungsbestandteile zur Erhöhung der Stabilität sprühgetrockneter Emulsionen führen. | de |
| dc.identifier.uri | https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/16453 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-15229 | |
| dc.language.iso | en | en |
| dc.relation.haspart | 10.14279/depositonce-15336 | en |
| dc.relation.haspart | 10.14279/depositonce-12415 | en |
| dc.relation.haspart | 10.14279/depositonce-11627 | en |
| dc.rights.uri | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ | en |
| dc.subject.ddc | 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften | de |
| dc.subject.other | emulsion | en |
| dc.subject.other | whey protein | en |
| dc.subject.other | phospholipid | en |
| dc.subject.other | interfacial study | en |
| dc.subject.other | drop tensiometry | en |
| dc.subject.other | Emulsion | de |
| dc.subject.other | Molkenprotein | de |
| dc.subject.other | Phospholipid | de |
| dc.subject.other | Grenzflächenstudie | de |
| dc.subject.other | Tropfenkontur | de |
| dc.title | Impact of the complex interplay of formulation components on stability of spray dried emulsions | en |
| dc.title.translated | Einfluss der komplexen Wechselwirkungen von Formulierungsbestandteilen auf die Stabilität sprühgetrockneter Emulsionen | de |
| dc.type | Doctoral Thesis | en |
| dc.type.version | acceptedVersion | en |
| tub.accessrights.dnb | domain | en |
| tub.affiliation | Fak. 3 Prozesswissenschaften::Inst. Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie::FG Lebensmitteltechnologie und -materialwissenschaften | de |
| tub.affiliation.faculty | Fak. 3 Prozesswissenschaften | de |
| tub.affiliation.group | FG Lebensmitteltechnologie und -materialwissenschaften | de |
| tub.affiliation.institute | Inst. Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie | de |
| tub.publisher.universityorinstitution | Technische Universität Berlin | en |