DD228457A1

DD228457A1 - Verfahren zur herstellung von nahrungsmittel-emulsionen

Info

Publication number: DD228457A1
Application number: DD84269402A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Mieth; Juergen Brueckner; Wolfram Engst; Angelika Elsner; Heidemarie Behrens
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1984-11-13
Publication date: 1985-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmittel-Emulsionen mit reduziertem Energiegehalt vom Typ Wasser-in-Fett oder Fett-in-Wasser mit variablem Fettgehalt und variabler Fettzusammensetzung unter Einsatz von Emulgatoren, Stabilisatoren und Ingredienzien. Die Emulsionen sind in der Lebensmittelindustrie in Form von Margarine, Cremes, Mayonnaise oder aehnlichen Zubereitungen einsetzbar. Erfindungsgemaess werden zu einer Fett- und Wasserphase Carbonsaeure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden mit einem vorgegebenen Verteilungsverhaeltnis an kurz- und langkettigen Carbonsaeuren als Emulgatoren/Stabilsatoren, gegebenenfalls in Kombination von Coemulgatoren zugegeben. Diese Gemische werden einer Erhitzung und nachfolgenden Abkuehlung unterworfen. Anschliessend erfolgt unter kraeftigem Ruehren die Zugabe der Ingredienzien und einer definierten Menge Wasser. Danach erfolgt der Emulgier- und Kristallisations-Prozess.

Description

Erfinder: Dr. Gerhard Mieth

Dr. Jürgen Brückner Dr. Wolfram Engst Angelika Eisner Heidemarie Behrens

Verfahren zur Herstellung: von Nahrungsmittel-Emulsionen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmittel-Emulsionen vom Typ Wasser-in-Fett oder Lettin-Wasser mit unterschiedlichem Fettgehalt und unterschiedlicher Fettzusammensetzung durch Emulgieren und/oder Homogenisieren einer Fett- und Wasserphase unter Zusatz von Emulgatoren, Stabilisatoren und Ingredienzien. Die Emulsionen sind in der Lebensmittelindustrie in Form von Margarine, Cremes, Mayonnaisen, Dressings, Speiseeis oder ähnlichen Zubereitungen, vorzugsweise mit reduziertem Energiewert, einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Fettsäure-Partialester löslicher Kohlenhydrate, speziell die Mono- und Diester von Saccharose mit langkettigen Fettsäuren, spielen in der Lebensmittelindustrie hauptsächlich als Emulgatoren und Zusatzstoffe für Backwaren und Schokoladenerzeugnisse eine Rolle. Das gilt gleichermaßen für die sogenannten Sucroglyceride, d. h. Synthesebedingte Mischprodukte der Fettsäure-Partialester von

η η λ Γ Q Q

Kohlenhydraten mit Partialglyceriden·

Im Gegensatz dazu sind die total acylierten Fettsäureester von Kohlenhydraten nicht grenzflächenaktiv; ihnen kommt jedoch als akalorische Verbindungen mit fettähnlichen Gebrauchseigenschaften in der Lebensmittelindustrie eine gewisse Bedeutung zu.

Nach neueren Erkentnissen sind auch hochsubstituierte Carbonsäureester von Oligosacchariden mit einem bestimmten Verteilungsverhältnis an konstituierenden kurz- und langkettigen Carbonsäuren in Kombination mit Acetoglyceriden wirksame Emulgatoren· Diese werden beispielsweise durch Umesterung von Saccharose-Octaacetat mit Triglyceriden, gegebenenfalls unter Zusatz von Glycerol, in der Schmelze hergestellt·

Als spezifischer lachteil von Emulgatoren auf Basis der Fettsäure-Partialester von Kohlenhydraten mit niedrigem Veresterungsgrad erweist sich deren Zulassungsbegrenzung, die sich auf eine technologisch unvermeidbare Kontamination mit den überwiegend verwendeten toxischen Lösungsmitteln Dimethylformamid oder Diiaethylsulfoxid gründet· Bei den Mischprodukten von hochsubstituierten Kohlenhydrat-Fettsäureestern mit Acetoglyceriden ist wiederum die grenzflächenaktive Wirkung an ein bestimmtes Verteilungsverhältnis von kurz- und langkettigen Carbonsäuren sowie einen bestimmten Veresterungsgrad der jeweiligen Emulgatorkomponenten gebunden. Zu deren Einstellung sind spezielle Synthese— und Aufbereitungsschritte erforderlich, die sich naturgemäß ungünstig auf die Verfahrensökonomie auswirken. Auch beschränkt sich das Einsatzgebiet der genannten Emulgator-Kompositionen infolge ihrer niedrigen HLB-Werte hauptsächlich auf Emulsionen vom Typ Wasser-in-Fett.

.Ziel der Erfindung

Bas Ziel der Erfindung besteht demzufolge in der Herstellung

von Nahrungsmittelemulsionen mit variablem Fettgehalt und variabler Pettzusammensetzung sowie hoher physiko-chemischer Stabilität unter Einsatz synthetisch leicht zugäng-. licher, nicht mit toxischen Lösungsmitteln kontaminierter Carbonsäureester von Mono- und Oligosaccharide^ gegebenenfalls in Kombination mit Coemulgatoren·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Yerfahrensbedingungen und Emulgator-Stabilisator-Kombinationen aufzuzeigen, unter denen vollständig acylierte Carbonsäureester von Kohlenhydraten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung so modifiziert werden, daß sie nicht nur hocheffektive Emulgatoren, sondern auch Synergisten für andere Emulgatoren darstellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden physikalisch stabile Nahrungsmittel-Emulsionen, vorzugsweise mit reduziertem Energiewert, vom Typ Wasser-in-Fett oder Fett-in-Wasser mit variablem Fettgehalt und variabler Fettzusammensetzung, durch Emulgieren und/oder Homogenisieren einer Fett- und Wasserphase unter Zusatz üblicher Ingredienzien wie Aromen, Farbstoffe, Salze, Konservierungsmittel, Genußsäuren u. a· dadurch erhalten, daß als Emulgatoren/Stabilisatoren die Carbonsäure-Totaleater von Mono- und Disacchariden, vorzugsweise von Glucose und Saccharose, mit einem vorgegebenem Yerteilungsverhältnis an kurz- und langkettigen Carbonsäuren, gegebenenfalls in Kombination mit den Carbonsäure-Partialestern von Glycerol oder Polyglycerolen als Coemulgatoren eingesetzt werden. Günstige Emulgier- bzw.· Stabilisiereffekte werden bei einem Einsatz der Komponenten in einem Masseverhältnis von Wasser und Fett von 10 : 90 bis 90 : 10, vorzugsweise 30 : 70 bis 70 : 30 und einer Gesamtkonzentration der Stabilisatoren/Emulgatoren von 0,1 bis 1,0 %, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 % bei einem Anteil an Carbonsäure-Part iale st er von Glycerolen oder Polyglycerolen von höchstens 50 % erhalten· Als Fettphase kommen flüssige

und konsistente Pette.pflanzlicher und/oder tierischer Herkunft zur Anwendung.

Wie nämlich überraschenderweise gefunden wurde, fungieren vollständig mit Carbonsäure veresterte lösliche Kohlenhydrate als Emulgatoren, wenn diese einen bestimmten Anteil an kurz- und langkettigen Carbonsäuren als Esterkomponenten aufweisen, wobei die Carbonsäure-Komposition vom Emulsionstyp abhängt· Dabei erfordert die Herstellung von Fett-in-Wasser-Emulsionen einen Veresterungsgrad von mindestens 50 %, bezogen auf den Anteil kurzkettiger Carbonsäuren mit 2 <- 4 Kohlenstoffatomen, und einen Veresterungsgrad von höchstens 50 %, bezogen auf den Anteil langkettiger Carbonsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen. Die Herstellung von Wasser-in-Fett-Smulsionen erfordert demgegenüber einen Veresterungsgrad von höchstens 50 %, bezogen auf den Anteil kurzkettiger Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, und einen Veresterungsgrad von mindestens 50 %, bezogen auf den Anteil langkettiger Carbonsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen.

Die Grenzflächenaktivität ist in diesem Falle vermutlich auf eine Orientierung der rel. polaren gemischtsäurigen Kohlenhydrat-Carbonsäureester an die Phasengrenzfläche und eine in Gegenwart von Wasser zu verzeichnende partielle Freisetzung kurzkettiger Carbonsäuren zurückzuführen, wodurch eine Anlagerung an die Phasengrenzfläche des System ι Wasser und Fett ermöglicht wird. '

Ein weiterer Überraschungseffekt besteht in der Verbesserung der Grenzflächenaktivität der Fettsäure-Partialester von Glycerolen und Polyglycerolen durch die genannten Totalester von Mono- und Oligo sac char idten mit kurz- und langkettigen Carbonsäuren infolge einer intermolekularen Acylwanderung. Das bedingt nicht nur eine weitere Zunahme der Grenzflächenaktivität der Kohlenhydrat-Carbonsäureester infolge einer Erhöhung des Anteils freier Hydroxylgruppen im Kohlenhydratmolekül, sondern auch eine Beeinflussung des Polymorphismus der als Coemulgatoren wirkenden Glycerol- bzw· Polyglycerol-Carbonsäureester. Speziell betrifft dies

eine Hintanhaltung des normalerweise mit einer Abnahme der Grenzflächenaktivität einhergehenden Überganges, der metastabilenoC - in die stabile ß-Kristallfiguration. Letzteres ist insbesondere bei Einsatz von hydratisieren, d. h. eine meso- bzw. Gelphase-ausbildenden Partialglyceriden von Bedeutung·

Die Acylwanderung und Hydratisierung der Emulgator-Stabilisator-Kombinationen wird erfindungsgemäß durch ein sukzessives Erhitzen auf Temperaturen = 80 ⁰C unter Ausschluß von Wasser und nachfolgender Abkühlung auf Temperaturen von 60 bis 70 ⁰C unter Zusatz von mindestens 50 % Wasser und Zuführung mechanischer Energie durchgeführt·

In einer für die Herstellung von Pett-in-Wasser-Emulsionen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden demzufolge als Emulgatoren die Garbonsäure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden mit einem Yeresterungsgrad an kurzkettigen Fettsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen von mindestens 50 % und an langkettigen Garbonsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen von höchstens 50 % eingesetzt, wobei gegebenenfalls als Coemulgatoren die Carbonsäure-Partialester von Polyglycerölen mit einem Kondensationsgrad == 3 oder hydratisierte Partialglyceride mit einem Anteil von η»νη ma,"! 50 % an der Gesamtemulgator-Konzentration zugesetzt werden·

In einer anderen zur Herstellung von Y/asser-in-Fett-Emulsionen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Emulgatoren die Carbonsäure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden mit einem Veresterungsgrad an kurzkettigen Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen von höchstens 50 % und an langkettigen Carbonsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen von mindestens 50 % eingesetzt, wobei gegebenenfalls als Coemulgatoren die Garbonsäure-Partialester von Polyglycerolen mit einem Kondensat!onsgrad = 3" oder nichthydratisierten Partialglyceriden mit einem Anteil von maximal 50 % zugesetzt werden·

Der Vorteil der Erfindung liegt somit einmal in der hohen Effektivität der eingesetzten Kombinationen an Emulgatoren und Stabilisatoren bzw· Coemulgatoren bei Emulsionen unterschiedlichen Typs mit variabler Fettzusammensetzung und variablem Fettgehalt, insbesondere bei energiereduzierten Erzeugnissen· Zum anderen sind die Emulgator-Stabilisator-Gemische mittels einschlägiger Verfahren der Veresterung bzw· Umesterung, vorzugsweise in Anlehnung an WP 156 263 G 07 H/ 267 337 leicht zugänglich, und die als Coemulgatoren fungierenden Verbindungen sind kommerziell verfügbar.

Die Erfindung wird an den folgenden Ausführungsbeispielen belegt:

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In 7 kg einer entsprechend der Rezeptur ausgestellten Fettphase werden unter Erwärmen und Rühren 15 g Mono-Diglycerid-Emulgator mit einem Monoglyceridgehalt von 50 % und 30 g Saccharose-Carbonsäure-Totalester mit einem Verersterungsgrad an Essigsäure von 40 % und an Schweineschmalz-Fettsäuren von 60 % gelöst· Dazu gibt man unter kräftigem Rühren mit einem Planeten-Rührwerk 3 kg der lösliche Ingredienzien enthaltenen Wasserphase, entsprechend der Rezeptur für Tafelmargarine. Nach einer Emulgierzeit von 15 min, wobei die Emulsion auf 42 ⁰G temperiert wird, erfolgt der Emulgier- und Kristallisations-Prozeß in einem Labor-läargarine-Kombinator. Die Tafelmargarine wird in Plastebecher abgefüllt.

Beispiel 2

In 4 kg der Fettphase gemäß Beispiel 1 werden unter Erwärmen und Rühren 20 g Polyglycerol-Partial-Fettsäureester mit einem durchschnittlichen Kondensationsgrad von 2 bnd 45 g Saccharose-Carbonsäure-Totalester mit einem Vereste·*

rungsgrad an Essigsäure von 35 % und an Fettsäuren aus partiell hydriertem Sojaöl von 65 % gelöst. Dazu gibt man 60 g der entsprechend der Rezeptur zusammengestellten Wasserphase· Die Mischung wird auf 42 ⁰G temperiert, und es wird durch Homogenisieren mittels Polytron eine Emulsion hergestellt· Die Emulgierung und Erstarrung der Margarine erfolgt mittels Labor-Margarine-Kombinator. Die energiereduzierte Margarine wird in Plastebecher abgefüllt.

Beispiel 3

Zur Herstellung einer Salatcreme mit einem Fettgehalt von 36 % werden in dem Vorratsgefäß eines Homogenisators vom Typ Herbort-Homogenisator die Bestandteile der Wasserphase und 3 kg Maisquellstärke zusammengegeben· Parallel dazu werden 250 g Mono-Diglycerid-Emulgator mit einem Monoglyceridgehalt von 50 % und 550 g eines Saccharose-Carbonsäure-Totalesters mit einem Veresterungsgrad an Essigsäure von 60 % und an Fettsäuren aus Schweineschmalz von 40 % unter Rühren auf 85 ⁰G erwärmt· Dem sich abkühlenden Gemisch gibt man unter Homogenisieren 400gWasser zu. Die auf diese Weise hydratisierte Emulgatoren-Mischung wird zusammen mit 36 kg Rapsöl bei laufendem Homogenisator in das Vorratsgefäß desselben gegeben. Abschließend erfolgt die Zugabe von 5 kg Speiseessig. Die Salatcreme wird weitere 2 min homogenisiert und danach in Glasgefäße abgefüllt.

Beispiel 4

Zur Herstellung einer kalorienreduzierten Butter werden in 4 kg Butterfett 60 g Saccharose-Carbonsäure-Totalester mit einem Veresterungsgrad an Essigsäure von 30 % und an Fettsäuren aus Butterfett von 70 % gelöst. In einem Rührbehälter gibt man dazu 6 kg Wasserphase und stellt unter Rühren mit einem Planeten-Rührwerk eine Voremulsion her. Die Smulgierung und Erstarrung erfolgt in einem für die Margarine-Herstellung üblichen Labor-Kombinator. Die kalorienreduzierte Butter wird in Plastebecher abgepackt.

Beispiel 5

Zur Herstellung von Mayonnaise werden in dem Vorratsgefäß eines Homogenisators die Bestandteile der Wasserphase entsprechend der Rezeptur zusammengegeben· Gleichzeitig löst man in 5 1 Rapsöl unter Erwärmen und Rühren 400 g eines Saccharose-Garbonsäure-Totalesters mit einem Veresterungsgrad an Essigsäure von 70 % und einem Veresterungsgrad an Fettsäuren aus Schweineschmalz von 30 % sowie 150 g eines läono-Diglycerid-Emulgators mit einem Monoglyceridgehalt von 50 %· Die Emulgator-Rapsöl-Lösung gibt man zusammen mit 74 1 Rapsöl in das Vorratsgefäß des Herbort-Homogenisatora· Abschließend erfolgt die Zugabe von 3 1 Speiseessig. Die Mayonnaise wird 2 min nachhomogenisiert und in Glasgefäße abgefüllt.

Claims

Brfindungsansprücfae

1. Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmittel-Emulsionen, vorzugsweise, mit reduziertem Energiegehalt, vom Typ Wasser-in-3?ett oder Pett-in- Wasser unter Einsatz von Emulgatoren und Ingredienzien, wie Aromen, Farbstoffen, Salze, Konservierungsmittel, Genußsäuren u. a., dadurch gekennzeichnet, daß als Emulgatoren die Carbonsäure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden, vorzugsweise von Glucose und Saccharose, mit einem vorgegebenen Verteilungsverhältnis an kurz- und langkettigen Carbonsäuren, gegebenenfalls in Kombination mit den Carbonsäur e-Partiale stern von Glycerol oder Polyglycerolen als Coemulgatoren eingesetzt werden·

2· Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß ' als Emulgatoren für Pett-in-Wasser-Emulsionen die Carbonsäure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden mit einem Veresterungsgrad von mindestens 50 % an kurzkettigen Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und an langkettigen Carbonsäuren mit 12 bis 22 Kolhenstoffatomen von höchstens 50 % sowie als Goemulgatoren die Carbonsäure-Partialester von Polyglycerolen mit einem Kondensationsgrad = 3 oder hydratisierte Partialglyceride eingesetzt werden·

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Emulgatoren für Wasser-in-Fett-Emulsionen die Carbonsäure-Totalester von Mono- und Oligosacchariden mit einem Veresterungsgrad an kurzkettigen Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen von höchstens 50 % und aii langkettigen Carbonsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen von mindestens 50 % sowie als Coelmulgatoren die Carbonsäure-Partialester von Polyglycerolen mit einem Kondensationsgrad = 3 oder nichthydratisierte Partialglyceride eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Gesanitkonzentration der als Stabilisatoren/ Emulgatoren eingesetzten Verbindungen o,1 bis 1,o %, vorzugsweise o,2 bis o,5 %, beträgt, und maximal 50 % davon auf die Partialester von Glycerol oder Polyglycerolen entfallen.

5* Verfahren nach Punkt 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgator-ZCoeinulgator-Gemische einer Erhitzung auf Temperaturen =80 C und nachfolgenden Abkühlung auf !Temperaturen von 60 bis 70 ⁰C, unter Zusatz von mindestens 50 % Wasser und Zuführung mechanischer Energie, unterworfen werden.

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Emulsionen in einem Masseverhältnis von Wasser und Fett von 10 : 90 bis 90 : 10, vorzugsweise 30 : 70 bis 70 : 30, eingesetzt werden.

7· Verfahren nach Punkt 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Fettkomponente flüssige und konsistente Fette pflanzlicher und/oder tierischer Provenienz verwendet werden·