CZ165596A3 - Process of separating anhydrous fat material to fractions with high and low melting temperatures and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob dělení bezvodé tukové hmoty na frakce s vysokými a nízkými teplotami tání a zařízení pro jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu dělení oleje nebo bezvodé tukové hmoty v hydrofobní kapalné fázi na frakci s vysokými teplotami tání a frakci s nízkými teplotami tání. Rovněž se vztahuje na zařízení pro provádění uvedeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

Vynález nachází obzvláště výhodné uplatnění při výrobě másla s tvrdou nebo měkkou konzistencí.

V následujícím popisu je pro jednoduchost jako tuková hmota označován jak olej, tak i tuková hmota v pravém slova smyslu.

Tuková hmota, bez ohledu na to, je-li živočišného původu, jako živočišný tuk, nebo rostlinného původu, jako jsou oleje, je v převažující části tvořena triestery glycerolu, nazývanými triglyceridy, jejichž různost a složení určují specifické vlastnosti tuku. Pokud jde o tuhost výrobků, získaných pro zmáselňování obrácením fáze, je známé, že jedním z převažujících faktorů je pomér množství triglyceridů s vysokými teplotami tání k množství triglyceridů s nízkými teplotami tání. Tento poměr se obvykle měří indexem pevného tuku (SFI nebo Solid Fat Index), který reprezentuje množství pevných složek, tedy krystalizovaných triglyceridů, při dané teplotě. V případě másel nebo margarinů má SFI (20), neboli podíl pevných tukových složek při 20°C, vztah k naměřené tuhosti, a to jak kuželovým penetrometrem, tak i zkušebním strojem INSTRON^R. Tento SFI(20) může tedy sloužit jako technický cíl pro přípravu másel nebo tuků pro přesné určené účely použití, t.j. v případech, kde:

- je sledována snaha o změkčení, umožňující lepší roztíratelnost hmoty, jako například pro zlepšení roztíratelnosti , jako je tona u zimních másel,

NAHRADÍM i list

-2- je sledována spíše vyšší tuhost při vyšší teplotě, a to z technických důvodů nebo pro pro vyloučení konečné mastné struktury, jako je tomu při výrobě pečivá nebo v cukrářství.

Až dosud se při postupech umožňující takové řízení tuhosti používá dvou technologií. První technologie jsou tradiční technologie, určené pro měnění rovnováhy mezi polymorfními fázemi v krystalizované tukové hmotě. Tyto postupy umožňují řešit řadu obtíží, ale mají omezený rozsah obměn. Nedovolují například zcela vyrovnávat sezónní účinek na pevnost másel. Druhá technologie je novější postup, spočívající v kryogenním dělení částečně krystalizované hmoty na frakce, a to filtrací a/nebo odstřeďováním. Evropský patentový spis EP-A-397 233 popisuje způsob dělení bezvodé tukové hmoty na frakce při použití této technologie. Tento postup může být použit jak u čisté bezvodé tukové hmoty, například mlékárenské bezvodé tukové hmoty MGLA (matiere grasse laitiere anhydre), tak i pro roztoky nebo oleje v obecně polárních rozpouštědlech. Dělení, které následuje frakóní krystalizaci, může využívat dvou technických řešení, a z nich jednoduché filtrace, odstřelování, a filtrace na polopropustné membráně. Tento poslední postup byl považován za obzvláště vhodný pro konkrétní dělení v rozpouštědle, například s cílem extrahovat hmotu nebo ji obohatit pokud jde o obzvláštní složku, jako cholesterol, fosfolipidy atd.

Tato technologie kryogenního frakčního dělení umožňuje získat velmi specielní frakce, ale vyžaduje těžké přístrojové vybavení, choulostivé provádění a poskytuje drahé konečné produkty, značné se lišící od původní hmoty, například másla. Pro získání obzvláštní úpravy SFI v másle je třeba mu přidat významná množství frakcí s vysokými teplotami tání. Takový pochod, který vede k požadovanému výsledku pokud jde o konzistenci, má dvojí nevýhodu v tom, že solně denaturuje tukovou hmotu a značné zvyšuje její odbytovou cenu.

NÁHRADNÍ LIST

-3Vynález si proto klade za úkol vytvořit způsob dělení bezvodé tukové hmoty v hydrofobní kapalné fázi na frakci s vysokými teplotami tání a frakci s nízkými teplotami tání, který by umožnil získat stejné vlastnosti z hlediska konzistence jako známý způsob kryogenního frakčního dělení, ale při značně nižších nákladech a bez měnění samotné tukové hmoty.

A

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je podle vynálezu dosaženo tím, že způsob obsahuje fázi tangenciální filtrace uvedené bezvodé tukové hmoty v kapalné hydrofobní fázi na hydrofobní membráně, vedoucí k dělení uvedené hmoty na část zadrženou filtrací (filtrační retenát), tvořící uvedenou frakci s vysokými teplotami tání, a část prošlou filtrací (filtrační pe? . \ tvořící uvedenou frakci s nízkými teplotami tání.

Vynález tedy může být interpretován jako způsob obohacování frakce prošlé filtrací (permeátu) určitými triglyceridy, z nichž většina má nízkou teplotu tání, zatímco druhá frakce, t.j. zadržená frakce neboli retenát se obohacuje jinými triglyceridy, z nichž většina má vysokou teplotu tání. Je vhodné poznamenat, že i když většina příkladu uváděných v tomto popisu se týká máselné tukové hmoty, poskytuje způsob podle vynálezu stejně zajímavé výsledky v oblasti olejů a tuků rostlinného a živočišného původu.

Obohacování frakcí způsobem dělení podle vynálezu může spočívat v prosté nerovnováze umožňující získat, například v případě másla, buď tvrdší máslo ze zadržené části, nebo měkči máslo z prošlé frakce. Za tímto účelem se zadržená část nebo prošlá část směšuje s netukovou látkou a po té se podrobuje zmáselňování, které je samo o sobě známé. Obohacování muže pokračovat až ke skutečnému frakčnímu dělení, je-li podíl recyklace značný a a podíl extrakce prošlé části malý. K tomu účelu se béhem filtrace zadržovaná část znovu

-4zavádí do bezvodé tukové hmoty béhem filtrace.

Způsob podle vynálezu tak dovoluje na konci postupu získávat z roztavené bezvodé tukové hmoty, jako je MGLA s pevnou teplotou, vyšší než 4 5°C, podle potřeby máslo s vlastnostmi bud zimního másla nebo letního másla. Pokračuje-li frakční dělení, dovoluje získávat tukové hmoty specifických vlastností, například mléčnou specialitu pro roztírání na pečivo, tuhé tukové hmoty atd.

Způsob podle vynálezu je založen na dělení typu molekulového třídění různých typů triglyceridových molekul podle jejich velikosti, pod jejich poloměru obíhání v hydrofobním kapalném prostředí a jejich stupně nasycení a tedy jejich tuhostí. Spočívá tedy v dělení lipidových molekul tangenciální filtraci na hydrofobní membráně v kapalném prostředí, které je zejména roztavené a zcela hydrofobní. Použitá tuková hmota musí být přísně bezvodá, jako je například MGLA. Musí zůstat roztavená, například při teplotě vyšší než 45° pro MGLA, a bez jakékoli stopy vody béhem celého procesu dělení .

Cílem vynálezu je získat v hydrofobním prostředí dělení stejného typu, jakých se dosahuje při hydrofilní ultrafiltraci na složkách mléka, rozpustných ve vodě. Toho se dosahuje tím, že se zcela obrátí vzájemná působení, která mají při klasické ultrafiltraci ve vodném prostředí hydrofilní povahu. Tato vzájemná působení mají v daném procesu zcela hydrofobní povahu.

Je třeba zdůraznit, že voda je obzvláště škodlivá pro způsob podle vynálezu, neboř v přítomnosti tukové hmoty ve vodné fázi vytváří emulzi v úrovni membrány a vede k velmi rychlému ucpávání, vyvolávající zvýšení tlaku přes membránu a pokles extrakčniho průtoku.

-5Způsob podle vynálezu se tedy hodí pro tukové hmoty v kapalné fázi (oleje střední teploty nebo tuku vyšší teploty při teplotě tání), které musí být použity bez vody, pro dosažení hydrofobnějšího prostředí v hydrofobním prostředí a na hydrofobní membráně.

Použitá membrána musí mít co nejvyšší možnou hydrofobní povahu, čehož s<§ dosáhne například membránami ze slinutého kovu nebo při použití silně hydrofobních polymerů mimo jiné typu teflonu.

Povaha pórovitosti membrány má větší vliv na hydrodynamické podmínky funkce (tlak přes membránu a průtoky) než na účinnost a selektivitu membrány. Ve všech případech je průměr pórů (0,005 až 1,0 μπι) značně větší, než je per·· obíhání molekul, které se mají dělit. Molekulové třídění, které se provádí na membráně, tedy nevyplývá z čistého sférického a tekutostního účinku. Je výsledkem vzájemného hydrofobního působeni mezi částicí a membránovým povrchem, který se projevuje rozdílnou adsorpcí na tento povrch, s celkovým účinkem zadržování nebo průchodnosti podle uvažované molekuly.

Takové vzájemné působeni tak závisí současné na triglyceridové molekule (velikost, povaha mastných kyselin, nasycení, atd.) a membrány a předpětí vzájemných hydrofobních působení, která je schopná vyvolat ve styku s molekulou. Jelikož tato vzájemná působení, která jsou mimořádné složitá, nejsou stejná od jedné molekuly ke druhé, vyplývá z toho požadovaný dělicí jev.

Bude patrné, že dělení, založené na tomto typu vzájemného hydrofobního působení se může výhodně uplatňovat v jiných oblastech než v potravinářském průmyslu, a zejména pokaždé, když jsou prostředí dotčená dělením silné hydrofobní, jako je tomu kupříkladu u uhlovodíkových směsi, pocháze-6jících bud z destilace ropy, nebo zbytků s cílem jejich zbavení nečistot nebo zhodnocení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schéma zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu a obr.2a a 2d diagramy výtěžnosti způsobu podle vynálezu pro mono-, di- «nebo tri- nenasycené triglyceridy a nasycené triglyceridy.

Příklady provedení vynálezu

Obr.l znázorňuje schematicky zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu pro dělení bezvodé tukové hmoty v hydrofobní kapalné fázi, jako je MGLA, udržovaná na teplotě vyšší než 45°C v nádrži 10, která ve znázorněném příkladě provedení slouží rovněž jako nádrž na zadržovanou část 2, která se recykluje, když je vpravována do bezvodé tukové hmoty 1 během filtrace. MGLA se vede působením čerpadla 11 do membránového filtračního modulu 20 , v němž se uvedená hydrofobní membrána 21, která může být tvořena souvrstvím více elementárních membrán s rovinnou geometrií, jako je tomu v případě obr.l. Toto obzvláštní uspořádání membrány však není způsobem podle vynálezu nijak předepisováno, a mohou být použity všechny typy rovinných nebo radiálních souvrství. Filtrační membrána 21 je vytvořena ze slinutého kovu, například slinuté nerezavějící oceli, nebo z hydrofobních polymerů, jako je teflon, a má pórovitost od 0,005μπι do 0,1 πιμ.

Tangenciální filtrace, prováděná v modulu 20., dělí MGLA na zadrženou část 2, tvořící frakci s vysokými teplotami tání, která se zde recykluje k nádrži 10., a prošlou část 2, tvořící frakci s nízkými teplotami tání, která se extrahuje k zásobním nádrži 31 přes regulační ventil 31, který dovoluje obměňovat tlak přes membránu a tedy i extrakční průchod prošlé části (frakce) 2·

-ΊCelé zařízení musí být nutné udržováno na teplotě nejméně rovné 45°C ve zvoleném příkladě, a pečlivě je třeba vyloučit přítomnost jakékoli vody v okruhu.

Přihlašovatel zjistil, že je možné pomocí způsobu podle vynálezu získat zadrženou část (frakci) 2 o SFI(20) 33 a prošlou část o SFI(20) 26 tangenciální filtrací během minut z MGLA o středním SFI(20) 30.

Postup provádění způsobu je fakultativní. Ve větvi A se zadržená část 2, uložená v nádrži 1, vede druhým čerpadlem 41 do směšovací nádrže 40 . kde se směšuje s netukovou látkou 4. Po té se chladí, upravuje se její konzistence v klasickém zmáselňovacím zařízeni., například použitím ..'ymc níků se smíraným povrchem. Máslo získané ve větvi A je typu zimního másla s tvrdou konzistenční charakteristikou, zatímco ve větvi B, používané stejným způsobem, se získává máslo typu letního másla s měkkou konzistencí.

Kromě toho je třeba poznamenat, že reálně měřitelné obměny složení máseiné tukové hmoty jsou velmi malé na takový výsledek: jedná se tedy stále o máslo, což má velký význam na úrovni komerčního využití vynálezu.

Mezilehlé výsledky, pokud jde o konzistenční vlastnosti, mohou být získány způsobem podle vynálezu vhodným mícháním frakcí ve větvi A nebo B s danou počáteční tukovou hmotou. Podmínky řízení tangenciální filtrace (podíl recyklace, podíl extrakce) dovolují získávat více či méně odlišné tukové hmoty, kde se může jednat o pouhou nerovnováhu SFI(20) až po skutečné frakční dělení.

Bere-li se ohled na obzvláštní podmínky obohacování, nemají výrobky získané způsobem podle vynálezu charakteristický profil másel známých jak s přidávanými frakcemi, se

-3zmírněním strmosti v úrovni vysokých teplot tání. Naopak je profil termogramu těchto výrobků analogický profilu u másla a pouze poměr povrchu mezi horní teplotou tání a dolní teplotou tání, který slouží pro výpočet jejich SFI, je odlišný.

Obr.2a až 2d znázorňují odpovídající diagramy výtěžku způsobu podle vynálezu pro mono-, di- a tri-nenasycené triglyceridy a nasycené triglyceridy. Každý z těchto grafů poskytuje podíl, v němž se zadržená frakce nebo prošlá frakce obohatily nebo ochudily na triglyceridy v závislosti na jejich molekulové hmotnosti, což je dobrým indikátorem bodů tání, pokud se zůstane u molekul stejného typu nasycení.

Claims (8)

1. NÁROKY czi oc oo

   1. Způsob dělení oleje nebo bezvodé tukové hmoty v hydrofobní kapalné fázi na frakci s vysokými teplotami tání a frakci s nízkými teplotami tání, vyznačený tím, že obsahuje fázi tangenciální filtrace uvedeného oleje nebo bezvodé tukové hmoty v hydrofobní kapalné fázi na hydrofobní membráně, vedoucí k dělení uvedeného oleje nebo tukové hmoty na část zadrženou filtrací, tvořící uvedenou frakci s vysokými teplotami tání, a část prošlou filtrací, tvořící uvedenou frakci s nízkými teplotami tání.
2. 2. Způsob dělení podle nároku 1 vyznačený tím, že uvedená zadržená část se znovu zavádí do oleje nebo bezvodé tukové hmoty během filtrace.
3. 3. Způsob dělení podle nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že se zadržená část směšuje s necukovou látkou a po té se podrobuje zmáselňování.
4. 4. Způsob dělení podle nároku 1 nebo 2 vyznačený tím, že získaná prošlá část se míchá s netukovou látkou a po té se podrobuje zmáselňování.
5. 5. Zařízení pro provádění způsobu dělení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4 vyznačené tím, že obsahuje modul tangenciální filtrace, obsahující hydrofobní membránu.
6. 6. Zařízení podle nároku 5 vyznačené tím, že uvedená membrána je ze slinutého kovu.
7. 7. Zařízení podle nároku 6 vyznačené tím, že uvedený slinutý kov je slinutá nerezavějící ocel.
8. 8. Zařízeni podle nároku 5 vyznačené tím, že uvedená nydrofobni membrána je vytvořena z hydrofobního polymeru.

   -109. Zařízení podle nároku 8 vyznačené tím, že uvedený

   hydrofobní polymer je teflon. 10 . Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5 až 9 vyznačené tím, že uvedená membrána má pórovitost od 0,005 um do 1 um • 11. Λ Použití způsobu dělení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4 pro tavené živočišné bezvodé tukové hmoty. 12. Použití způsobu dělení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4 pro kapalné nebo tavené rostlinné bezvodé

   tukové hmoty.

   13 . Použití způsobu dělení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4 pro minerální oleje.