Die Homogenisierung spielt eine zentrale Rolle in der modernen Lebensmittelproduktion und vielen verwandten Branchen, in denen Produkttextur, Stabilität und gleichbleibende Qualität unerlässlich sind. Sie gewährleistet die gleichmäßige Verteilung aller Partikel, Tröpfchen und Moleküle in einer Mischung und führt so zu einem einheitlichen und stabilen Produkt. Daher wird die Homogenisierung in vielen Bereichen eingesetzt, darunter in der Milchverarbeitung sowie bei der Herstellung von Soßen, Getränken, Cremes und Non-Food-Produkten wie pharmazeutischen und kosmetischen Formulierungen.
Was bedeutet Homogenisierung?
Homogenisierung ist ein mechanisches Verfahren zur Verkleinerung von Feststoffpartikeln oder Flüssigkeitströpfchen in einem Medium. Dies geschieht durch intensive Scherkräfte und hohen Druck, wodurch große Partikel in viel kleinere zerlegt werden und eine stabile und gleichmäßige Dispersion entsteht. Vereinfacht ausgedrückt: Homogenisierung wandelt Mischungen in glatte, gleichmäßige Strukturen um, die sich im Laufe der Zeit nicht entmischen.
So funktioniert es
Das Verfahren funktioniert, indem das Produkt durch einen engen Spalt gepresst wird, beispielsweise durch den Spalt zwischen Rotor und Stator oder durch ein Hochdruckventil. Dadurch entstehen hohe Scherkräfte, Turbulenzen und mitunter Kavitation, die die Partikelgröße verringern und die Komponenten gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilen.
Die Verringerung der Partikelgröße hat mehrere wichtige Vorteile:
- Sie vergrößert die Gesamtoberfläche und verbessert so die Emulgierung und Absorption.
- Sie erhöht die Produktstabilität, indem sie Entmischung und Sedimentation minimiert.
- Sie verbessert die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen und Wirkstoffen.
- Sie sorgt für eine geschmeidigere Textur und ein angenehmeres Mundgefühl in Lebensmitteln.
Im Wesentlichen macht die Homogenisierung Emulsionen und Suspensionen stabiler und gleichmäßiger und trägt so zur Erhaltung ihrer Qualität während Lagerung und Verwendung bei.
Die wichtigsten in der Lebensmittelindustrie verwendeten Homogenisatoren
Rotor-Stator-Homogenisatoren (Kolloid oder Inline) Homogenisatoren arbeiten, indem sie das Produkt in einen schnell rotierenden Rotor saugen, der von einem stationären Stator umgeben ist. Die entstehenden Scherkräfte und die Strömung erzeugen feine Dispersionen und Emulsionen.
Inline-Homogenisatoren werden häufig mit Prozessbehältern oder Vakuumreaktoren kombiniert und bilden so Batch-Homogenisierungssysteme, die in einem kontinuierlichen Prozess mischen, erhitzen und homogenisieren können. Diese Kombination verbessert die Effizienz und gewährleistet gleichbleibende Produktergebnisse.
Anwendungen in der Lebensmittelproduktion
Die Homogenisierung wird in einer Vielzahl von Lebensmittelverarbeitungsprozessen eingesetzt:
- In der Milchwirtschaft verhindert sie die Rahmabscheidung und verleiht Milch und Joghurt eine geschmeidige Textur.
- In Saucen und Dressings stabilisiert sie Emulsionen und verhindert die Trennung von Öl und Wasserphase.
- In Süßwaren und Brotaufstrichen verbessert sie Viskosität und Glanz.
- In der Obst und Gemüseverarbeitung trägt sie dazu bei, Fruchtfleisch und Extrakte gleichmäßig in Säfte oder Pürees einzuarbeiten.
- In pflanzlichen Lebensmitteln verbessert sie Textur, Verdaulichkeit und Nährstoffaufnahme.
Auch außerhalb der Lebensmittelindustrie wird die Homogenisierung in der Kosmetik, Pharmazie und Biotechnologie zur Herstellung stabiler Cremes, Suspensionen und Emulsionen eingesetzt.
Wie Homogenisierung die Bioverfügbarkeit verbessert
Bioverfügbarkeit beschreibt, wie gut Nährstoffe und Wirkstoffe vom Körper aufgenommen und verwertet werden können. Durch die Homogenisierung wird die Bioverfügbarkeit verbessert, indem die Partikelgröße reduziert wird. Dies ermöglicht eine effizientere Absorption und Interaktion mit biologischen Membranen.
Zudem sorgt die Homogenisierung für eine bessere Dispersion fettlöslicher Verbindungen wie Carotinoide, Vitamine und Pflanzenextrakte in wässrigen Systemen und schützt diese Verbindungen vor Oxidation und Abbau.
Dadurch ist die Homogenisierung besonders wertvoll für die Herstellung von angereicherten Lebensmitteln, funktionellen Getränken und Nahrungsergänzungsmitteln.
Prozesssteuerung und optimierung
Moderne Homogenisatoren können mit Steuerungssystemen ausgestattet werden, die es dem Bediener ermöglichen, Scherintensität, Durchflussrate und Temperatur anzupassen. In Kombination mit Vakuummischreaktoren oder Kochkesseln kann der Prozess gleichzeitiges Erhitzen, Kühlen und Entlüften umfassen.
Diese Flexibilität ermöglicht es, mit demselben System verschiedene Formulierungen herzustellen und dabei eine gleichbleibende Qualität von Charge zu Charge zu gewährleisten.
