CS218044B1

CS218044B1 - Process for preparing modified fat

Info

Publication number: CS218044B1
Application number: CS736381A
Authority: CS
Inventors: Jaromir List; Antonin Prikryl; Jaromir Dedek; Rudolf Foglar; Jan Kaspar; Antonin Blacky; Jiri Cmolik; Miroslav Hynek
Original assignee: Jaromir List; Antonin Prikryl; Jaromir Dedek; Rudolf Foglar; Jan Kaspar; Antonin Blacky; Jiri Cmolik; Miroslav Hynek
Priority date: 1981-10-07
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká oblasti technologie výroby modifikovaných tuků pro speciální účely v potravinářském průmyslu, k výrobě čokoládových pochoutek a různých typů čokoládových polev. Cílem bylo najít technologii výroby modifikovaného tuku pro. tyto. speciální, účely s nízkou náročností na aparaturní provedení, a tím i objektivně nízkými náklady provozu, s vysokou výtěžpostí procesu a s možností použít pro daný účel světově dostupných surovin. Výsledku bylo dosaženo nalezením specifických podmínek vedení selektivní hydrogenační izomerace ve vazbě na určité definované kvalitativní i kvantitativní složení surovin.The invention relates to the field of technology for the production of modified fats for special purposes in the food industry, for the production of chocolate delicacies and various types of chocolate coatings. The aim was to find a technology for the production of modified fat for. these. special, purposes with low demands on the apparatus design, and thus also objectively low operating costs, with high process yield and with the possibility of using globally available raw materials for a given purpose. The result was achieved by finding specific conditions for conducting selective hydrogenation isomerization in connection with a certain defined qualitative and quantitative composition of the raw materials.

Description

Vynález se týká oblasti technologie výroby modifikovaných tuků pro speciální účely v potravinářském průmyslu, k výrobě čokoládových pochoutek a různých typů čokoládových polev.The invention relates to the field of technology for the production of modified fats for special purposes in the food industry, for the production of chocolate delicacies and various types of chocolate coatings.

Cílem bylo najít technologii výroby modifikovaného tuku pro. tyto. speciální, účely s nízkou náročností na aparaturní provedení, a tím i objektivně nízkými náklady provozu, s vysokou výtěž postí procesu a s možností použít pro daný účel světově dostupných surovin.The aim was to find technology for the production of modified fat for. these. special, low-demanding applications and thus objectively low operating costs, high process yields and the ability to use world-class raw materials for the purpose.

Výsledku bylo dosaženo nalezením specifických podmínek vedení selektivní hydrogenační izomerace ve vazbě na určité definované kvalitativní i kvantitativní složení surovin.The result was achieved by finding specific conditions for conducting selective hydrogenation isomerization in relation to certain defined qualitative and quantitative composition of raw materials.

Předmětem vynálezu je způsob přípravy modifikovaného tuku, na bázi směsi řepkového a palmového oleje, určený pro speciální účely v potravinářském průmyslu.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for the preparation of modified fat based on a mixture of rapeseed and palm oil intended for special purposes in the food industry.

Pro výrobu čokoládových pochoutek a různých typů čokoládových polev, jsou používány modifikované tuky, jejichž charakteristickým znakem je vysoký stupeň dilatace D 20/40 minimálně 40 mmVg, v rozmezí teplot 20 až 40 °C ,a bod tání 36 až 40 °C. Pod pojmem stupeň dilatace rozumíme rozdíl objemu v mm³, který zaujímá 1 g tuku při teplotě 20 a 40 °C. Mimo kakaové máslo nesplňuje uvedené podmínky žádný z přirozených tuků, ať již rostlinného nebo živočišného původu. Vysoký stupeň dilatace tuku v rozmezí bodu tání 36 až 40 °C, je podmíněn· vysokým obsahem pevných podílů při 23 °C v množství 50 až 60 hmot. % a naopak nízkým obsahem při 37 °C, a to 1 až 5 hmot. %. To znamená, že tuk s vysokým stupněm dilatace je za normální teploty 20 až 25 °C tvrdý a při teplotě lidského těla dochází téměř k úplnému jeho rozpuštění.For the production of chocolate delicacies and various types of chocolate coatings, modified fats are used, characterized by a high degree of dilatation of D 20/40 of at least 40 mmVg, in the temperature range of 20 to 40 ° C, and a melting point of 36 to 40 ° C. The degree of dilatation refers to the difference in volume in mm ³ , which occupies 1 g of fat at 20 and 40 ° C. Apart from cocoa butter, none of the natural fats, whether of vegetable or animal origin, meet the above conditions. A high degree of fat dilatation in the melting range of 36-40 ° C is due to the high solids content at 23 ° C in an amount of 50-60% by weight. % and low content at 37 ° C, namely 1 to 5 wt. %. This means that fat with a high degree of dilatation is hard at normal temperatures of 20 to 25 ° C and almost completely dissolves at the temperature of the human body.

Vysoká cena kakaového másla a jeho celosvětový nedostatek, nedovoluje jeho použití do všech čokoládových výrobků a zvlášť levnějších druhů. Nedostatek kakaového másla a jeho vysoká cena, daly podnět k vývoji nových typů modifikovaných tuků označovaných též jako tvrdé tuky.The high price of cocoa butter and its worldwide shortage does not allow its use in all chocolate products and especially cheaper types. The lack of cocoa butter and its high price gave rise to the development of new types of modified fats, also known as hard fats.

Výchozí surovinou pro výrobu uvedených tuků jsou oleje a tuky, jak rostlinného, tak živočišného původu. Rostlinné oleje používané pro tento účel jsou jednak laurového typu, tedy oleje, v jejichž složení mastných kyselin převládá kyselina laurová, jako je olej kokosový a palmojádrový, z ostatních olej sójový, bavlníkový, palmový a z živočišných tuků lůj.The starting materials for the production of these fats are oils and fats of both vegetable and animal origin. The vegetable oils used for this purpose are of the lauric type, i.e. oils in which the fatty acid composition is predominantly lauric, such as coconut oil and palm kernel oil, other oils are soybean, cottonseed, palm and tallow from animal fats.

Technologie výroby modifikovaných tuků je několikastupňová a spočívá v hydrogenaci oleje, případně směsi olejů a v následné frakclonaci za použití krystalizace a separace. Krystalizace se provádí buď v rozpouštědle, nebo přímo v tukové fázi. Separace vykrystalizovaných podílů se provádí mechanickou filtrací, případně chemickofyzikálním postupem, za použití roztoku povrchově aktivních látek na tlakových separátorech. Dále jsou známy postupy přípravy modifikovaných tuků hydrogenaci a interesterifikací, případně trainsesterifikací při použití směsi tuků a jejich frakcionací za pomoci krystalizace a separace. Frakcionací získané pevné frakce v množství 6'5 až 80 hmot. %, představují modifikované tvrdé tuky. Náročnost technologických postupů zvyšuje náklaidovost a tím i cenu těchto produktů. Mimoto použijí-li se pro tento účel tuky skupiny laurové, má výsledný produkt omezený okruh použití, ježto za přítomnosti vody a lipolytických enzymů dochází k hydrolýze mastných kyselin a výrobek dostává nepříjemnou mýdelnou chuť.The technology of production of modified fats is multistage and consists in hydrogenation of the oil or oil mixture and subsequent fractionation using crystallization and separation. Crystallization is carried out either in the solvent or directly in the fat phase. Separation of the crystallized fractions is carried out by mechanical filtration or by a chemical-physical procedure using a solution of surfactants on pressure separators. Further, processes for the preparation of modified fats by hydrogenation and interesterification or trainesterification using a mixture of fats and their fractionation by crystallization and separation are known. Fractionation of the obtained solid fraction in an amount of 6-5 to 80 wt. % represent modified hard fats. The complexity of technological processes increases the cost-effectiveness and thus the price of these products. In addition, when the lauric fats are used for this purpose, the resulting product has a limited range of uses, since in the presence of water and lipolytic enzymes fatty acid hydrolysis occurs and the product acquires an unpleasant soap taste.

Tvrdé tuky miožno připravit rovněž z podzemnicového a bavlníkového oleje parciální hydrogenaci, ale produkt získaný bez další technologické úpravy dosahuje v optimálním případě stupeň dilatace D 20/40 pouze 40 mm⁸/g v rozmezí bodu tání 36 a 40 °C. Další nevýhodou při použití uvedených surovin je jejich vysoká cena na světovém trhu.Hard fats can also be prepared from peanut and cottonseed oil by partial hydrogenation, but the product obtained without further technological treatment optimally achieves a dilatation degree of D 20/40 of only 40 mm ⁸ / g in the melting range of 36 and 40 ° C. Another disadvantage of using these raw materials is their high price on the world market.

Běžným postupem hydrogenaee, selektivní hydrogenaci nebo selektivní hydrogenační izomerací, není možno dosáhnout modifikací samotného řepkového oleje ani samotného palmového oleje, vysokého stupně dilatace D 20/40 45 mm³/g v rozmezí bodu tání 36 až 40' °C. Provedené zkoušky ukázaly, že u řepkového oleje je možně dosáhnout stupně dilatace· D 20/40 25 až 32 mm³/g v rozmezí bodu táni 36 až 40 °G a u palmového tuku v témže rozpětí bodu tání 18 až 25 mm³/g.By conventional hydrogenation, selective hydrogenation or selective hydrogenation isomerization, it is not possible to achieve a high degree of dilation D 20/40 of 45 mm ³ / g in the melting range of 36-40 ° C by modifying rapeseed oil or palm oil alone. Tests carried out have shown that for rapeseed oil a dilation degree of D 20/40 of 25 to 32 mm ³ / g can be achieved within the melting point range of 36 to 40 ° G and of palm fat within the same melting range of 18 to 25 mm ³ / g.

Nyní bylo zjištěno, že lze modifikovaný tuk s vysokým stupněm dilatace D 20/40 45 až 56 mrf/g, připravit postupem podle vynálezu, který spočívá v tom, že se směs řepkového a palmového oleje, obsahující 24 až 36 hmot. % kyseliny erukové a 10 až 18 hmot. o/o kyseliny palmitové, podrobí selektivní hydrogenační izomerací na bod tání 36 až 40 °C, za přítomnosti izomeračního katalyzátoru.It has now been found that a modified fat with a high degree of dilatation D 20/40 of 45 to 56 mrf / g can be prepared by the process according to the invention, comprising the mixture of rapeseed and palm oil containing 24 to 36 wt. % erucic acid and 10 to 18 wt. o / o palmitic acid, subjected to selective hydrogenation isomerization to a melting point of 36-40 ° C, in the presence of an isomerization catalyst.

Označení používané pro řepkový olej, představuje olej ze semen Brassica napus a Brassica campestris, a tc· z tak zvaných vysokoerukových odrůd, které obsahují 37 až 55 hmot. o/o kyseliny erukové v oleji, počítáno z celkového obsahu mastných kyselin, stanovených plynovou chromatografií, na rozdíl od nřzkoerukových odrůd řepkového semene téhož rodu, které obsahují maxim. 5 hmot. % kyseliny erukové v oleji a na rozdíl od odrůd řepkového semene se středním obsahem kyseliny erukové v oleji 10 až 20 hmot. o/o. Palmový olej pro daný účel je charakterizován obsahem kyseliny palmitové 32 až 5Ϊ hmot. °/o, jódovým číslem 55 až 60 a bodem tání 32 až 36 °C.The designation used for rapeseed oil is the seed oil of Brassica napus and Brassica campestris, and of the so-called high-arctic varieties containing 37 to 55% by weight. o / o erucic acid in oil, calculated from the total fatty acid content as determined by gas chromatography, as opposed to low - sugar rape seed varieties of the same genus containing a maximum. 5 wt. % of erucic acid in oil and unlike rapeseed varieties with an average erucic acid content of 10 to 20 wt. o / o. Palm oil for this purpose is characterized by a content of palmitic acid of 32 to 5% by weight. %, Iodine number 55-60 and melting point 32-36 ° C.

Selektivní postup hydrogenační izomerace podle vynálezu probíhá za přítomnosti katalyzátoru na nosiči s obsahem 15 až 25 hmot. % Ni, který Obsahuje 3 až 12 hmot. % organické síry, počítáno .na přítomný Ni. Selektivní hydrogenační izomerace probíhá při teplotě 180 až 220 °C za tlaku vodíku 0,04 až 0,3 MPa a přítomnosti 0,5 až 4,0 hmot. % katalyzátoru, počítáno na hmotnost směsi olejů po dobu 3 až 4 hodin. Tento selektivní hydrogenační postup izomerace je provázen zvýšenou tvorbou transizomerů v porovnání s dosud používanými postupy. Přítomná mononenasycená kyselina eruková se transformuje na kyselinu brazidovou a mononenasycená kyselina olejová na elaidovou a jejich' suma po skončení selektivní hydrogenalční izomerací obnáší 40 až 60 hmot. % z celkově přítomných mastných kyselin. Při hydrogenaci uvedené směsi postupem podle vynálezu dochází k neočekávanému a překvapivému efektu, spočívajícímu na výrazném zvýšení stupně dilatace až na 56 mm³/g, což je možno přisuzovat právě změně kon218044 figurace mastných kyselin v řetězci triacylglycerolu za současné tvorby transizomerů.The selective hydrogenation isomerization process according to the invention is carried out in the presence of a supported catalyst containing 15 to 25 wt. % Ni, which contains 3 to 12 wt. % organic sulfur, calculated on the Ni present. The selective hydrogenation isomerization is carried out at a temperature of 180 to 220 ° C under a hydrogen pressure of 0.04 to 0.3 MPa and in the presence of 0.5 to 4.0 wt. % catalyst, calculated on the weight of the oil mixture for 3 to 4 hours. This selective hydrogenation isomerization process is accompanied by increased formation of transisomers compared to the methods used hitherto. The monounsaturated erucic acid present is transformed into brazidic acid and the monounsaturated oleic acid into elaidic acid, and their sum, after selective hydrogenation isomerization, amounts to 40 to 60 wt. % of the total fatty acids present. The hydrogenation of the mixture according to the invention results in an unexpected and surprising effect of significantly increasing the degree of dilatation up to 56 mm ³ / g, which can be attributed to a change in the con218044 fatty acid formation in the triacylglycerol chain while forming transisomers.

Dosažení neočekávaného efektu, značného zvýšení stupně dilatace u modifikovaných tuků postupem podle vynálezu, je možno demonstrovat na následujících příkladech:The achievement of an unexpected effect, a considerable increase in the degree of dilatation of the modified fats by the process according to the invention can be demonstrated by the following examples:

Příklad 1Example 1

Z neutralizovaného řepkového oleje a .neutralizovaného palmového oleje byla v míchací nádrži připravena směs olejů o hmotnosti 5 tun, která obsahovala 3,5 hmot. % kyseliny erukové a 12 hmot. % kyseliny palmitové. Ke směsi olejů ohřáté na 80 °C bylo přidáno 150 kg katalyzátoru, který obsahoval 18 hmot. % Ni a 6 hmot. % organické síry, počítáno na hmotnost Ni. Směs olejů s katalyzátorem byla přečerpána do hydrogenačního autoklávu, ve kterém byla podrobena selektivní hydrogenační izomeraci za tlaku vodíku 0,045 MPa, při teplotě 180 °C po dobu trvání 4 hcdin. Po skončené selektivní hydrogenační izomeraci byla směs tuku s katalyzátorem podrobena filtraci a tuk zbaven katalyzátoru. Byl získán modifikovaný tuk o· jódovém čísle 5,3, bodu tání 38 °C, s obsahem¹ transizomerů 48,5 hmot. %, který měl stupeň dilatace D 20/40 46,5 mm³/g.From a neutralized rapeseed oil and a neutralized palm oil, a blend of 5 tons of oil containing 3.5 wt. % erucic acid and 12 wt. % palmitic acid. To the oil mixture heated to 80 ° C was added 150 kg of a catalyst containing 18 wt. % Ni and 6 wt. % organic sulfur, calculated on the weight of Ni. The mixture of oils and catalyst was pumped into a hydrogenation autoclave in which it was subjected to selective hydrogenation isomerization under a hydrogen pressure of 0.045 MPa at 180 ° C for 4 hours. After the selective hydrogenation isomerization was completed, the fat / catalyst mixture was subjected to filtration and the fat was de-catalysted. A modified fat having an iodine number of 5.3, melting point 38 ° C, containing ¹ transisomers of 48.5 wt. % having an expansion rate of D 20/40 of 46.5 mm ³ / g.

Příklad 2Example 2

Z neutralizovaného řepkového a neutralizovaného palmového oleje, byla v míchací nádrži připravena směs olejů o hmotnosti 5 tun, která obsahovala 36 hmot. % kyseliny erukové a 17 hmot. % kyseliny palmitové. Ke směsi olejů ohřáté na 80 °C bylo přidáno 150 kg katalyzátoru, který obsahoval hmot. % Ni a 8 hmot. % organické síry, počítáno na hmotnost Ni. Směs olejů s katalyzátorem byla přečerpána do hydrogenačního autoklávu, ve kterém byla podrobena selektivní hydrogenační izomeraci za tlaku vodíku 0,09 MPa, při teplotě 180 °C, po dobu trvání 4 hodin. Po skončené selektivní hydrogenační izomeraci byla směs tuiku s katalyzátorem podrobena filtraci a tuk zbaven katalyzátoru. Byl získán modifikovaný tuk o jódovém čísle 60,4, bodu tání 38 °C, s obsahem transizomerů 60,0 hmot. %, který měl stupeň dilatace D 20/40 56,0 mm³/g. Příklad 3 ,Z neutralizovaného řepkového a neutralizovaného palmového oleje byla v míchací nádrži připravena směs olejů o hmotnosti 5 tun, která obsahovala 30 hmot. % kyseliny erukové a 18 hmot. % kyseliny palmitové. Ke směsi olejů ohřáté na 80 °C bylo přidáno 150 kg katalyzátoru, který obsahoval 15 hmot. % Ni a 6 hmot. % organické síry, počítáno na hmotnost Ni. Směs olejů s katalyzátorem byla přečerpána do hydrogenačního autoklávu, ve kterém byla podrobena selektivní hydrogenační izomeraci, za tlaku vodíku 0,3 MPa, při teplotě 190 °C, po dobu trvání 3 hodin, načež bylo přidáno do autoklávu 5 kg selektivního katalyzátoru s obsahem 20 hmot. % Ni a dále hydrogenováno po dobu 1 hodiny, při teplotě 200 °C. Po skončené selektivní hydrogenační izomeraci, byla směs tuku s katalyzátorem podrobena filtraci a tuk zbaven katalyzátoru. Byl získán modifikovaný tuk o jódovém čísle 55,3, bodu tání 40 °C, s obsahem, transizomerů 49,8 hmot. %, který měl stupeň dilatace D 20/40 48,5 mm³/g.From the neutralized rapeseed and neutralized palm oil, a blend of 5 tons of oil containing 36 wt. % erucic acid and 17 wt. % palmitic acid. To the oil mixture heated to 80 ° C was added 150 kg of catalyst, which contained wt. % Ni and 8 wt. % organic sulfur, calculated on the weight of Ni. The oil / catalyst mixture was pumped into a hydrogenation autoclave in which it was subjected to selective hydrogenation isomerization under a hydrogen pressure of 0.09 MPa at 180 ° C for 4 hours. After the selective hydrogenation isomerization was completed, the fat / catalyst mixture was subjected to filtration and the fat was de-catalysted. A modified fat having an iodine value of 60.4, a melting point of 38 [deg.] C., with a content of 60.0 wt. %, which had a degree of expansion D 20/40 of 56.0 mm ³ / g. EXAMPLE 3 From a neutralized rapeseed oil and a neutralized palm oil, a blend of 5 tons of oil containing 30 wt. % erucic acid and 18 wt. % palmitic acid. To the oil mixture heated to 80 ° C was added 150 kg of a catalyst containing 15 wt. % Ni and 6 wt. % organic sulfur, calculated on the weight of Ni. The catalyst-oil mixture was pumped into a hydrogenation autoclave in which it was subjected to selective hydrogenation isomerization, under a hydrogen pressure of 0.3 MPa, at 190 ° C for 3 hours, after which 5 kg of a selective catalyst containing 20 ml were added to the autoclave. wt. % Ni and further hydrogenated for 1 hour at 200 ° C. After completion of the selective hydrogenation isomerization, the fat / catalyst mixture was subjected to filtration and the fat was de-catalysted. A modified fat having an iodine number of 55.3, a melting point of 40 ° C, containing 49.8 wt. %, which had a degree of expansion D 20/40 of 48.5 mm ³ / g.

Claims

Process for preparing a modified fat, characterized in that a mixture of rapeseed and palm oil containing 24 to 36 wt. % erucic acid and 10 to 18 wt. % of palmitic acid, subjected to selective hydrogenation isomerization to a melting point of 36-40 ° C in the presence of an isomerization catalyst.