Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen zur Adsorption von Emulgatoren an Saccharosepartikeloberflächen in kakaobutterbasierten Suspensionen

Um die für eine Verarbeitung aufgeschmolzener Schokoladenmassen nötigen Fließeigenschaften zu erhalten, wird der Emulgator Sojalecithin eingesetzt. Dessen Phospholipide lagern sich an die Oberflächen der Feststoffe an und reduzieren die freie Grenzflächenenergie. Immobilisierte Kakaobutter wird freigesetzt, steht nun für das Fließen zur Verfügung und bewirkt eine niedrigere Viskosität bei gleichem Gesamtfettgehalt. Zudem werden die interpartikulären Wechselwirkungen reduziert, die dadurch entstehende Fließgrenze verringert sowie die Partikel homogen verteilt. Bisher erfolgen Auswahl, Menge und Zugabezeitpunkt der Emulgatoren jedoch nur aufgrund von Erfahrungen. Die Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Feststoffoberflächen und dessen Veränderungen bei der Schokoladenherstellung, insbesondere während der Zerkleinerung, sind bislang nicht bekannt. In dieser Arbeit wurden daher Oberflächentopographien und -adhäsivitäten mittels Rasterkraftmikroskopie untersucht, um Erkenntnisse über die Emulgatoranlagerung und Affinität zu verschiedenen Oberflächenbereichen zu erlangen. Dazu wurde zunächst der Einfluss unterschiedlicher Zerkleinerungsarten auf die Oberflächen und resultieren Eigenschaften von Modellsuspensionen bestimmt. Die Adhäsivitätsverteilung korrelierte mit den lokalen Topographien und der Art der Zerkleinerung. Weiterhin stimmten die Fließeigenschaften und Fettimmobilisierung sehr gut mit diesen Ergebnissen überein. Die mit der Walze zerkleinerten Partikel zeigten die höchste Fettfreisetzung und die Suspension eine entsprechend geringste Viskosität. Zudem wurde eine einheitliche Adhäsivitätsverteilung ermittelt, die weniger stark von der Topographie abhängt als bei den anderen Zerkleinerungsarten. Die Walzenzerkleinerung liefert daher sehr gute Partikeleigenschaften in Bezug auf die Herstellung von Schokoladenmassen. Die Wirkungsweise ausgewählter Emulgatoren wurde ebenfalls anhand der Eigenschaften von Modellsuspensionen und der Topographie und Adhäsivität der Feststoffoberflächen untersucht. So konnte die unterschiedliche Wirkung von Soja- und Sonnenblumenlecithin erklärt sowie der Wirkungsmechanismus des Emulgators PGPR näher bestimmt werden. Die Ergebnisse der Grenzflächenbelegung, der Fließeigenschaften, der Fettimmobilisierung sowie der AFM lieferten außerdem über eine Testreihe das Emulgatorgemisch, mit dem das aus GMO gewonnene Sojalecithin ohne Verschlechterung der Eigenschaften der Modellsuspension adäquat ersetzt werden kann.