Der Einsatz von Probiotika in der Futtermittelindustrie ist seit dem Verbot der präventiven Antibiotika-Verfütterung sehr wichtig. Bei der Mikroorganismen-Verarbeitung muss man die lebenden Kulturen so schützen, dass sie unverändert den Magen passieren können, um im Wirtsdarm die gewünschten Effekte zu erzielen. Mit der Mikroverkapselung im Wirbelschichtverfahren kann diese Voraussetzung erfüllt werden. Im Futtermittelbereich gehören Milchsäurebakterien zu den wichtigsten Gruppen probiotischer Kulturen. Häufig werden diese zum Stabilisieren gefriergetrocknet. Allerdings sind die Trocknungszeiten und der Energieaufwand sehr hoch. Das Wirbelschichtverfahren bietet Vorteile, da die Trocknungs- und Verkapselungsprozesse schonend und gleichzeitig ablaufen.
Eine Wirbelschicht bildet sich aus, wenn Pulver von einem Luftstrom unter einer bestimmten Luftgeschwindigkeit durchströmt werden. Die Produktschicht gerät dabei in Bewegung und verhält sich wie eine Flüssigkeit. Die Partikeloberfläche ist zugänglich für Trocknungsluft, aufgesprühte Flüssigkeiten, Emulsionen oder Suspensionen. Wirbelschichtprozesse ermöglichen einen intensiven Wärme- und Stoffaustausch zwischen dem Feststoff und dem umgebenden Medium. Durch die Mikroverkapselung lassen sich Aktivstoffe homogen in ein Trägermaterial einbinden. Es entstehen Partikel mit einem genau definierten Profil, die stabil gegen Außeneinflüsse sind. Mit einem zusätzlichen Oberflächen-Coating können die Wirkstoffe gezielt und zeitversetzt freigesetzt werden. Zur Stabilisierung der Kulturen eignen sich Träger- und Matrixmaterialien wie Zucker, Polysaccharide, Proteine oder Lipide.
Die Futtermittelindustrie verwendet häufig Milchsäurebakterien, Bacillussporen oder Hefen als Probiotika. Für die Testreihen zur Mikroverkapselung kamen nicht-pathogene Milchsäurebakterien des Stamms Lactobacillus Farciminis zum Einsatz. Diese Gram-positiven Kulturen sind vor allem für die Lebensmittelindustrie wichtig, da sie Kohlenhydrate zu Milchsäure umsetzen. Die Bakterien wurden verkapselt und in Schweine- oder Ferkelfutter weiterverarbeitet. Die Verkapselung erfolgte durch Versprühen der aktiven Substanzen im Topspray-Verfahren mit einer Zweistoffdüse und einem Sprühdruck von 1,5 bar bei gleichzeitigem Trocknen in einer Wirbelschicht-Laboranlage - einer Minibatch-Wirbelschichtanlage im Technikum von Neuhaus Neotec. Getestet wurden Produkttemperaturen von 30, 37 und 50 °C sowie unterschiedliche Matrix-Zusammensetzungen. Zum Bestimmen des Aktivitätsverlustes wurden die Kulturen in der Sprühflüssigkeit als auch in dem verkapselten Endprodukt analysiert.
Die Matrixkomposition aus Maltodextrin und Molkenproteinkonzentrat zeigte in der Versuchsreihe bei jeder der eingestellten Produkttemperaturen gute Eigenschaften, um die probiotisch wirkenden Lactobacillus Farciminis zu verkapseln. Es zeigte sich, dass die verschiedenen Produkttemperaturen während des Prozesses keinen signifikanten Einfluss auf die Stabilität der Kulturen hatten. Das Temperaturoptimum dürfte allerdings zwischen 30 und 40 °C liegen. Am besten geschützt vor der Temperatur sind die Kulturen bei der Matrix-Komposition Maltodextrin in Kombination mit Molkenprotein.
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