CZ313297A3

CZ313297A3 - Způsob separace pevného tukového materiálu

Info

Publication number: CZ313297A3
Application number: CZ973132A
Authority: CZ
Inventors: Dam Petrus Henricus J. Van; Wim Hogervorst; Frans Kamp
Original assignee: Unilever N. V.
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1998-03-18
Also published as: AU5273096A; AU715941B2; SK133097A3; WO1996031581A1; HUP9801996A2; JP4216331B2; HUP9802334A3; EP0820501A1; JPH11502893A; HUP9801996A3; TR199701103T1; HUP9802334A2; CA2215155A1; PL322573A1

Description

Způsob separace pevného tukového materiálu

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu frakcionace triglyceridových olejů, zvláště laurových olejů.

Dosavadní stav techniky

Frakcionace (frakční krystalizace) triglyceridových olejů se popisuje v publikaci: Gunstone, Harwood and Padley, The Lipid Handbook, vydání 1986, str. 213 - 215. Triglyceridové oleje jsou obvykle směsi různých triglyceridů s různými teplotami tání. Předkládaný vynález se týká specifického laurového oleje: palmojádrového oleje. Složení triglyceridových olejů může být modifikováno například frakcionací za získání frakcí s různými teplotami tání nebo rozpustností.

Jeden ze způsobů frakcionace je tzv. suchá frakcionace, která se provádí ochlazováním oleje, dokud nevykrystalizuje pevná fáze, a oddělení vykrystalizované fáze od fáze kapalné. Kapalná fáze se označuje jako oleinová frakce, zatímco pevná fáze se označuje jako frakce stearinová.

Oddělení fází se obvykle provádí filtrací, popřípadě s užitím určitého druhu tlaku.

Hlavním problémem spojeným s oddělováním fází při suchém frakcionačním způsobu je uzavření velkého množství kapalné oleinové frakce v oddělené stearinové frakci. Oleinová frakce je uzavřena v inter- a intrakrystalických prostorech krystalické hmoty stearinové frakce. Proto je oddělení pevné fáze od kapalné frakce pouze částečné.

• · ·

- 2 Obsah pevných látek stearinové frakce se označuje jako účinnost separace. Při suché frakcionaci zřídka překračuje 50 až 60 % hmotnostních. To snižuje kvalitu stearinu, stejně jako výtěžek oleinu. V případě příbuzného způsobu frakcionace pomocí rozpouštědel, kde je frakcionovaný tuk krystalizován například z roztoku acetonu nebo hexanu, může být účinnost separace až 95 %.

Suchá frakcionace je však způsob, který je ekonomičtější a výhodnější pro životní prostředí, než frakcionace pomocí rozpouštědel. Je tedy žádoucí zvýšit separační účinnost suché frakcionace, zvláště pro komerčně důležitý palmojádrový olej.

Je známo, že krystalizaci oleje je možno ovlivnit přídavkem látky, obecně označované jako látka modifikující krystalizaci, ke krystalizujícímu oleji. Přítomnost malých množství takové látky v chladnoucím oleji může urychlit, zpomalit nebo inhibovat krystalizaci. V některých situacích se výše uvedené látky označují přesněji jako látky modifikující vzhled krystalů (crystal hábit modifiers). Známými látkami modifikujícími krystalizaci jsou například estery mastných kyselin se sacharózou, popisované v US 3,059,010, US 3,059,010, JP 05/125389 a JP 06/181686, estery mastné kyseliny s glukózou a jejich deriváty, popsané v US 3,059,011. Tyto látky modifikující krystalizaci účinkují zvýšením rychlosti krystalizace.

Další látky modifikující krystalizaci, například popisované v US 3,158,490, mají při přídavku do kuchyňských olejů ten účinek, že se zabrání krystalizaci pevného tuku nebo se krystalizace alespoň zpomalí. Jiné typy látek modifikující krystalizaci, označované konkrétně jako látky modifikující vzhled krystalů, jsou široce rozšířeny jako složky minerálních palivových olejů, které jsou náchylné ke krystalizaci vosků při nízkých teplotách. US 3,536,461 popisuje přídavek látky modifikující vzhled krystalu k topnému oleji, u kterého se tím sníží teplota bodu zákalu (nebo bodu skápnutí) do té míry, že to zabrání srážení krystalů. Alternativně se indukuje krystalizace • · · · · ·

pevných látek v odlišném tvaru, takže vytvořené krystaly mohou projít palivovými filtry, aniž by je ucpaly. Další látky modifikující vzhled krystalů jsou ve skutečnosti schopno měnit vzhled vykrystalizovaných krystalů triglyceridového tuku takovým způsobem, že po krystalizaci mohou být krystaly stearinové fáze účinněji odděleny od kapalné fáze, fáze oleinové. Takové látky modifikující vzhled krystalů, se popisují například v GB 1 015 354, US 2,610,915, související přihlášce POT WO 95/04122, US 3,059,008, US 3,059,009 a US 3,059,010.

Účinnost separace závisí také na způsobu krystalizace, buď v klidu nebo za míchání. Často jsou spíše než za míchání získány dobré výsledky použitím krystalizace v klidu. Z hlediska ekonomické výhodnosti způsobu je však výhodnější krystalizace za míchání.

Palmojádrový olej krystalizuje s jehličkovitou morfologií. Výsledné aglomeráty krystalů (viz obr. 1A) snadno zachycují olein. Frakcionace krystalizaci za míchání je někdy nemožná, protože hydrodynamické střižné síly by rozbily jehličky a vytvořily krystalovou kaši, kterou často lze jen stěží oddělit do stearinové a oleinové fáze nebo ji nelze rozdělit vůbec. Krystalizaci v klidu vznikají velké, vločkovité krystality, které je možno oddělit, jestliže se použijevysokotlakého režimu 2,5 až 3,0 MPa. Proto je frakcionace palmojádrového oleje možná pouze v režimu krystalizace v klid, což je postup velmi náročný na práci. Proto je naléhavě nutná látka, která by umožnila frakcionaci v míchaném režimu.

Podstata vynálezu

Bylo zjištěno, že palmojádrový olej může být krystalizován v míchaném režimu tak, že je možno oddělit stearinovou a oleinovou fázi. Krystalizaci se vytvářejí velké a neporézní sferulity, které se snadno separují a - i při použití režimu krystalizace v klidu - podstatně zvýší účinnost separace. Vynález se tedy týká způsobu separace

pevného tukového materiálu krystalizovaného z palmojádrového oleje, který zahrnuje kroky:

a) zahřívání oleje tak dlouho, až je olej v podstatě prostý pevného triglyceridu,

b) ochlazení a krystalizace triglyceridového oleje za vytváření pevné stearinové fáze vedle kapalné oleinové fáze, a

c) získání stearinové fáze jejím oddělením od oleinové fáze, kde před začátkem krystalizace se do uvedeného triglyceridového oleje nebo do roztoku uvedeného triglyceridového oleje v inertním rozpouštědle přidá látka modifikující krystalizaci, vyznačující se tím, že látkou modifikující krystalizaci je laurát sacharózy.

Palmojádrový olej určený ke krystalizaci se smísí s látkou modifikující krystalizaci (aditivem) před začátkem krystalizace, s výhodou před zahřátím oleje nebo jeho rozpuštěním v rozpouštědle, takže všechen pevný triglyceridový tuk a s výhodou také modifikující látka je v kapalném stavu.

Potom se olej nebo roztok ochladí na zvolenou teplotu krystalizace. Vhodným rozmezím teplot je 15 až 35 °C. Ke každé teplotě přísluší specifické složení oleinové a stearinové fáze. Krystalizace pokračuje při zvolené teplotě, dokud nedojde ke stabilizaci krystalizovaného oleje na konstantní obsah pevné fáze. Čas krystalizace stoupá, jestliže se žádá větší obsah pevné fáze a snižuje se teplota. Obvyklé doby jsou v rozmezí 4 až 16 hodin. V průběhu krystalizace může olej zůstat v klidu nebo může být míchán, například bránovým míchadlem.

Aditivem je cukerný polyester mastné kyseliny. Výhodné polyestery se volí ze skupiny polylaurátu sacharózy (100 % hmotnostních laurát), polyesteru sacharózy (75 % hmotnostních laurát, % hmotnostních palmitát), polyesteru sacharózy (50 % hmotnostních laurát, 25 % hmotnostních palmitát, 25 % hmotnostních • ·

stearát), polyesteru sacharózy (25 % hmotnostních laurát, 35 % hmotnostních palmitát, 40 % hmotnostních stearát), polyesteru sacharózy (75 % hmotnostních kaprát, 25 % hmotnostních palmitát), polyesteru sacharózy (75 % hmotnostních myristát, 25 % hmotnostních palmitát) a polypalmitátu sacharózy (100 % hmotnostních palmitát), kde poměry označují procenta hmotnostní.

Polyester sacharózy v kontextu tohoto popisu označuje ester sacharózy, ve kterém v průměru alespoň 4, s výhodou 5 až 6 z 8 hydroxylových skupin byly esterifikovány jedním nebo více druhů mastné kyselinoy. Ester je možno získat dobře známými obvyklými způsoby, jako je esterifikace sacharózy směsí mastných kyselin nebo reaktivními deriváty mastných kyselin. Sacharóza s více než 4 volnými hydroxylovými skupinami má nedostatečnou rozpustnost v oleji.

Polylaurát sacharózy uváděný v této specifikaci je vysoce esterifikovaný (50 až 100 %) ester sacharózy s obsahem kyseliny laurové 95 % hmotnostních. Jedná se o snadno komerčně dostupný produkt ( například Ryoto Sugar Ester L195, firmy Mitsubishi).

Stearinové. a oleinové fáze mohou být odděleny filtrací, ale pro účinnou separaci pevné fáze od kapalné se používají vyšší tlaky nebo filtrační lisy s membránovými filtry. Vhodné tlaky jsou 0,3 až 5 MPa v průběhu 20 až 200 min. Vynález však dovoluje použít i nízké nebo střední tlaky. Zpravidla je možno dosáhnout vhodného oddělení stearinové fáze od oleinové fáze tlakem 0,6 až 1,2 MPa během 30 až 60 min. Obsah pevné fáze v krystalické kaši před oddělením a obsah stearinové fáze získané po oddělení se měří známou metodou pulzní NMR (viz Fette, Seifen, Anstrichmittel 1978, 80, č. 5, str. 180 - 186).

Předpokládá se, že účinnost vynálezu je způsobena změnou krystalické struktury nebo vzhledu krystalů stearinu vlivem aditiva. To může interferovat různými způsoby s růstem různých krystalových ploch.

• · · ·

-6 Při mikroskopické kontrole (viz obr. 1B) Je účinek aditiva takový, že v oleji vytvořené krystaly a agregáty krystalů jsou jasně odlišné od krystalů, získaných bez látky modifikující krystalizaci (obr. 1B). Namísto křehkých jehličkovitých krystalů se vytvářejí velké neporézní sferulity. Protože stearinová frakce s těmito krystaly zadržuje méně oleinové frakce i při nízkém nebo středním tlaku při filtraci, změny v krystalizaci mají za následek podstatné zvýšení účinnosti separace a umožňují míchanou krystalizaci.

I když je vynález použitelný pro frakcionaci pomocí rozpouštědel nebo detergentů, způsob se provádí s výhodou jako suchý frakcionační způsob.

Polyester sacharózy se s výhodou používá v množství od 0,005 do 2 % hmotnostních, vztaženo na celkové množství oleje. Použitelné množství je s výhodou přibližně 1 % hmotnostní.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1A ukazuje aglomeráty jehličkovitých krystalů palmojádrového oleje, získané krystalizaci bez aditiv v klidu.

Obr. 1B ukazuje sferulitové krystaly palmojádrového oleje, získané krystalizaci za míchání v přítomnosti polylaurátu sacharózy.

Vynález je ilustrován následujícími příklady.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1-2

Byl připraven vzorek obsahující 1000 g palmojádrového oleje (neutralizovaného, běleného a s odstraněným zápachem) a 10 g (1 %) polylaurátu sacharózy. Vzorek byl zahříván a míchán při 65 °C, dokud nenastalo úplné ztekucení (nebyl obsažen žádný pevný tuk) a potom pomalu ochlazován. Krystalizace probíhala v klidu (0 ot/min) při zvolené teplotě 23 °C, dokud nebylo dosaženo konstantního obsahu pevné fáze. Vzorek byl filtrován a lisován při 1,2 MPa po dobu 30 min. Po filtraci a lisování byl měřen pomocí NMR obsah pevné fáze (SE = účinnost separace) koláče. Pro porovnání byla frakcionace opakována s tím rozdílem, že nebyl použit polylaurát sacharózy.

V příkladu 2 byl palmojádrový olej frakcionován stejným způsobem jak je popsáno výše, ale za míchání (5 ot/min).

Příklady 3-8

S různými polyestery sacharózy byl opakován suchý frakcionační způsob podle příkladu 2. Každý experiment byl prováděn s a bez látky modifikující vzhled krystalů. Tabulka I uvádí SE a relativní zlepšení, dosažené působením látky modifikující vzhled krystalů.

Použitými látkami modifikujícími vzhled krystalů jsou: #3 polyester sacharózy (75 % laurát, 25 % palmitát), #4 polyester sacharózy (50 % laurát, 25 % palmitát, 25 % stearát), #5 polyester sacharózy (25 % laurát, 35 % palmitát, 40 % stearát), #6 polyester sacharózy (75 % kaprát, 25 % palmitát), #7 polyester sacharózy (75 % myristát, 25 % palmitát) a #8 polypalmitát sacharózy (100 % hmotnostních palmitát), kde poměry označují procenta hmotnostní.

Výsledky v tabulce I ukazují, že přídavek různých polyesterů sacharózy dovoluje míchanou frakcionaci palmojádrového oleje s překvapivě vysokou účinností separace.

• · · ·

- 8 Tabulka I

#	CHM	ot/min	c (% hmot)	SE (% hmot.)	δ (%)
1	polylaurát sacharózy	0	0,0	46	+ 59
1,0	73
2	polylaurát sacharózy	5	0,0	n.d.	++
1,0	71
3	polyester sacharózy (75 % laurát, 25 % palmitát)	5	0,0	n.d.	++
1,0	69
4	polyester sacharózy (50 % laurát, 25 % palmitát, 25 % stearát)	5	0,0	n.d.	++
1,0	73
5	polyester sacharózy (25 % laurát, 35 % palmitát, 40 % stearát)	5	0,0	n.d.	++
1,0	73
6	polyester sacharózy (75 % kaprát, 25 % palmitát)	5	0,0	n.d.	++
1,0	60
7	polyester sacharózy (75 % myristát, 25 % palmitát	5	0,0	n.d.	++
1,0	72
8	polypalmitát sacharózy	5	0,0	n.d.	++ ++
1,0	48

c v % hmotnostních	koncentrace látky modifikující vzhled krystalů
5 ot/min	rychlost otáčení míchadla

	• · · · · • · · · - 9 - ............
SE v % hmotnostních	účinnost separace
n.d.	nestanoveno, oddělení bylo nemožné
δ v %	zvýšení SE vzhledem k blanku

Zastupuje:

Claims

1. Způsob separace pevného mastného materiálu z částečně s krystalizovaného palmojádrového oleje, zahrnující kroky:

a. zahřívání palmojádrového oleje, dokud není olej prostý podstatného množství pevného triglyceridu,

b. ochlazení a krystalizaci triglyceridového oleje, čímž vzniká kromě kapalné oleinové fáze pevná stearinová fáze a io c. získání stearinové fáze její separací od oleinové fáze, přičemž před započetím krystalizace se přidá k uvedenému triglyceridovému oleji nebo k roztoku uvedeného triglyceridového oleje v inertním rozpouštědle látka modifikující krystalizaci, vyznačující se tím, že

15 krystalizace probíhá v míchaném režimu a postupem suché frakcionace.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e jako látky modifikující vzhled krystalů se použije polyester

2o sacharózy.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, ž e polyester sacharózy se volí ze skupiny polylaurátu sacharózy: 100 % laurát, polyesteru sacharózy: 75 % laurát,

25 25 % palmitát, polyesteru sacharózy: 50 % laurát, 25 % palmitát, 25 % stearát, polyesteru sacharózy: 25 % laurát, 35 % palmitát, 40 % stearát, polyesteru sacharózy: 75 % kaprát,

25 % palmitát, polyesteru sacharózy: 75 % myristát, 25 %

-11 ···· •· • ·· palmitát a polypalmitátu sacharózy :100 % palmitát, kde poměry označují procenta hmotnostní.

4. Způsob podle některého z nároků 1 nebo 2,

5 vyznačující se tím, že polyester sacharózy má průměrný stupeň esterifikace 50y100 %.

5. Způsob podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že polyester sacharózy se io použije v množství 0,005 až 2 % hmotnostní z celkového množství oleje.