DD238720A1 - Verfahren zur herstellung von lebensmittel-emulsionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmittel-Emulsionen sowohl vom Typ Fett-in-Wasser- als auch vom Typ Wasser-in-Fett-Emulsionen und bezieht sich damit auf Mayonnaisen, Margarinen und weitere aehnliche Zubereitungen. Erfindungsgemaess werden die einzusetzenden Stoffe, wie pflanzliche und/oder tierische Oele und Fette sowie Wasser und/oder Milch unter Zusatz von Emulgatoren und Stabilisatoren, sowie gegebenenfalls von weiteren Ingredienzien, Aromen, Farbstoffen, Genusssaeuren, Konservierungsmitteln und Puffersalzen unter Zusatz oder bei Vorhandensein lipidischer Emulgatoren emulgiert und die Emulsionen durch Zusatz mehrwertiger Kationen stabilisiert.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmittel-Emulsionen vom Typ Fett-in-Wasser — oderWasser-in-Fett-Emulsionen, wie Mayonnaise, Margarine und ähnliche Zubereitungen, vorzugsweise mit geringem Energiegehalt, aus pflanzlichen und/oder tierischen Fetten sowie Ingredienzien durch Emulgieren und/oder Homogenisieren unter Zusatz von Emulgator-Stabilisator-Kombinationen. Die erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen können eine unterschiedliche Zusammensetzung und variable Eigenschaften aufweisen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Lebensmittel-Emulsionen mit unterschiedlicher Phasenverteilung und -zusammensetzung sind bekanntlich durch Emulgieren von Fett und Wasser unter Zusatz von Emulgator-Stabilisator-Gemischen oder Nutzung des Effektes natürliche Emulgator-Stabilisator-Komplexe herstellbar. Der jeweilige Emulsionstyp und dessen physiko-chemische Stabilität hängt dabei im wesentlichen Maße von der chemischen Konstitution der oberflächenaktiven Verbindungen ab, wobei die Auswahl geeigneter Zusatzstoffe in der Regel nach empirischen Erkenntnissen erfolgt.

So führen in der Regel lipidische Emulgatoren mit HLB-Werten <7,0, beispielsweise Partialglyceride, vorrangig zu Wasser-in-Fett-Emulsionen, solche mit HLB-Werten >7,0, beispielsweise Polyglycerolester, zu Fett-in-Wasser-Emulsionen. Zur Erziehung günstiger Emulgier- und Stabilisier-Effekte werden in der Praxis überwiegend Kombinationsprodukte verschiedenartiger Emulgatoren mitCo-Emulgatoren, bei energiearmen Systemen darüber hinaus meist Hydrokolloide eingesetzt. Derartige Zusatzstoffe ermöglichen infolge einer Herabsetzung der Grenzflächenspannung in einem dispersen Mehrkomponenten-System von Fetten und Wasser durch Einlagerung oder Anlagerung in bzw. an die Phasengrenzfläche sowie Ausbildung einer elektrischen und/oder sterischen Koaleszenzbarriere eine Emulsionsbildung und Stabilisierung. Unter Emulgatoren werden dabei im allgemeinen fettlösliche Verbindungen mit Molmassen < 1000 und hoher Grenzflächenaktivität, unter Stabilisatoren fettunlösliche Verbindungen mit Molmassen > 1000 und niedriger oder fehlender Grenzflächenaktivität verstanden.

Im Falle des Einsatzes komplexer Gemische von Emulgatoren und Stabilisatoren sind inter- und intramolekulare Wechselwirkungen der Emulsionskomponenten von erheblichem Einfluß auf die physiko-chemische Stabilität der Emulsion, d. h. es können sowohl synergistische als auch antagonistische Effekte auftreten.

Das Ausmaß derartiger Effekte ist wiederum im starken Maße von der chemischen Konstitution der Zusatzstoffe und den Milieu bedingungen abhängig und nur schwer überschaubar.

Positive Beispiele für derartige Wechselwirkungen zwischen Lipiden und Proteinen zeigen Lipoproteine und Phospholiproteine, die eine hohe Stabilität von Milch, Rahm und Eidotter als Prototypen natürlicher Lebensmittel-Emulsionen bewirken. Im Patentschrifttum sind demzufolge auch eine Reihe von Verfahren bschrieben worden, die über den Zusatz sogenannter Compounds oder die Bildung sogenannter Symplexe, d. h. Kombinations- oder Reaktionsprodukte von Lipiden mit Proteinen, gegebenenfalls auch Polysacchariden oder organischen Salzen, auf die Herbeiführung synergistischer Effekte bei der Emulsionsbildung und -Stabilisierung abzielen. Als typische Beipiele dafür sind erwähnenswert einmal ein vorgeschlagenes Verfahren zur Herstellung von Fett-in-Wasser-Emulsionen speziell in Form von simuliertem Kaffeeweißer, Rahm oder Streichfett, unter Zusatz eines üblichen Emulgators auf Basis von Polyglycerolester und acetylierten Ackerbohnen-Proteinisolaten; hierbei wird über die Ausbildung von Metallbrücken zwischen derivatisierten Proteinen und einer damit verbundenen Viskositätserhöhung eine Emulsionsstabilisierung erreicht. Zum anderen betrifft dies ein Verfahren zur Herstellung von für Nahrungszwecke geeigneten verschiedenartigen Emulsionstypen, beispielsweise simulierten Milchen, Mayonnaisen oder Margarinen (DD-WP 115539); danach wird eine Emulsionsstabilisierung durch Bildung synthetischer Potein-Lipid-Symplexe infolge einer tribochemischen Umsetzung bei hoher Energiezufuhr vorgenommen.

Ein allgemeiner Nachteil der bekannten Verfahren zur Emulsionsherstellung besteht jedoch darin, daß sich diese Prinziplösungen jeweils nur auf streng definierteEmulsionssysteme beziehen und nicht universell anwendbar sind. Als Nachteile der speziell aufgeführten Verfahren sind hervorzuheben, daß deren Effektivität von spezifischen Präparationstechniken für die Zusatzstoffe (Emulgatoren und Stabilisatoren) oder spezifischen Behandlungsprozessen bei der Emulsionsherstellung (Vor- und Nachemulgierung) abhängt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht demzufolge in der Entwicklung eines allgemeinen, d. h. für Lebensmittel-Emulsionen mit unterschiedlicher Phasenverteilung und -zusammensetzung anwendbaren Verfahrens der Emulsionsherstellung und Stabilisierung. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, spezifische Verfahrensbedingungen und Zusatzstoffe aufzuzeigen, die eine Stabilisierung der Phasengrenzfläche von Emulsionen ermöglichen und einer Koaleszenz der dispersen Phase entgegenwirken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden Lebensmittel-Emulsionen aus pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und Fetten sowie Wasser und/oder Milch in Form von Margarine und Mayonaise und ähnlichen Zubereitungen, vorzugsweise mit geringem Energiegehalt durch Emulgieren und/oder Homogenisieren unter Zusatz von Emulgatoren und Stabilisatoren, gegebenenfalls auch weiteren Ingredienzien, wie Aromen, Farbstoffe, Genußsäuren, Konservierungsmittel und Puffersalze, hergestellt, indem Wasser in Fette oder Fette in Wasser unter Zusatz oder bei bereits vorhandenen lipidischen Emulgatoren emulgiert werden, und die Emulsion gleichzeitig oder sukkzessiv durch Zusatz von mehrwertigen Kationen, gegebenenfalls bei Gegenwart oder Zugabe von Proteinen und/oder von polyanionischen Verbindungen, stabilisiert wird.

Wie nämlich gefunden wurde, läßt sich wohl eine Stabilisierung der Phasengrenzfläche der erwünschten Lebensmittel-Emulsionen, als auch eine Hemmung der Koaleszenz der dispersen Phase dadurch bewerkstelligen, daß eine inter- und intramolekulare Vernetzung der in der Phasengrenzfläche eingelagerten oberflächenaktiven Lipide mit den an der Phasengrenzfläche angelagerten Proteinen und/oder polyanionischen Verbindungen durch Ausbildung von Brückenbindungen mit mehrwertigen Kationen erfolgt.

Das Ausmaß derartiger Wechselwirkungen hängt dabei von der Verfügbarkeit reaktiver Gruppen ab und läßt sich durch Temperaturerhöhung infolge Proteindenaturierung, chemische Modifizierung infolge Proteinabbau mit Acylierung oder mechanolytischen Abbau verstärken.

Wie weiterhin gefunden wurde ist es für die Erzielung hoher Emulgier- und Stabilisiereffekte wesentlich, daß sich die Auswahl der Zusatzstoffe, d. h. Emulgatoren und Co-Emulgatoren, Proteine und polyanionische Verbindungen, nach dem herzustellenden Emulsionstyp und den Milieu bedingungen richtet, wogegen die Art der Emulsionsherstellung darauf nur von untergeordnetem Einfluß ist.

In einer zur Herstellung eines Emulsionstyps Wasser-in-Fett besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung werden demgemäß amphotere oberflächenaktive Verbindungen mit HLB-Werten <7,0, vorzugsweise Phosphatide und/oder Lysophosphatide, gegebenenfalls in Kombination mit hydratisierten Partialglyceriden, Propylenglycolestern und/oder Polyglycerolestern als Co-Emulgatoren eingesetzt. Als Stabilisatoren werden in diesem Falle besonders Proteine mit hohen Molmassen zwischen 100000 und 300000, verzugsweise Globuline und Caseine, sowie polyanionische Verbindungen mit hohem Veresterungsgrad oder niedrigem Kondensatronsgrad, vorzugsweise hochveresterte Pektine oder Polyphosphate, verwendet.

In einer anderen zur Herstellung eines Emulsionstyps Fett-in-Wasser besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung werden demgegenüber anionenaktive oberflächenaktive Verbindungen mit HLB-Werten ^7,0, vorzugsweise Citronensäureester, Acetylweinsäureester, Stearoyllaktylate und/oder Salze langkettiger Karbonsäuren, gegebenenfalls in Kombination mit nichthydatisierten Partialglyceriden, Acetoglyceriden, Sucroacetoglyceriden und/oder Saccharosefettsäureestern als Co-Emulgatoren, eingesetzt. Als Stabilisatoren für diesen Emulsionstyp eignen sich besonders Proteine mit niedrigen Molmassen zwischen 20000 und 100000, vorzugsweise Albumine, Molkenproteine und aeylierte Globuline sowie polyanionische Verbindungen mit niedrigem Veresterungsgrad oder hohem Kondensationsgrad, vorzugsweise niedrig veresterte Pektine oder Metaphosphate.

Die Einsatzkonzentrationen an Emulgatoren betragen dabei, bezogen auf die Masse der Emulsion, zweckmäßigerweise 0,1 bis 1,0%, die an Stabilisatoren 0,25 bis 5,0%.

Im Rahmen der Erfindung prädestinierte Vernetzungsreagentien für Emulgatoren und Stabilisatoren sind lösliche Salze der Erdalkaligruppe und mehrwertige Kationen der mit Ammoniak und Schwefelwasserstoff fällbaren nicht toxischen Metallen — im folgenden als Schwefelamoniumgruppe bezeichnet—, wobei vorzugsweise solche von Calzium-, Aluminium, Zink oder Eisen

in Konzentrationen von 1,0 bis 10,0 Me.-%, bezogen auf den Anteil an zugesetzten Emulgatoren und Stabilisatoren, in Betracht kommen.

Schließlich wurde gefunden, daß die Emulgierung und Stabilisierung in einer oder mehreren Verfahrensstufen bei pH-Werten von 3,0 bis 9,0 und Temperaturen von 20 bis 80⁰C erfolgen kann. Dabei ist gegebenenfalls eine Voremulsion, vorzugsweise unter Emulgieren mit Intensivrührern, bei pH-Werten von 6,0 bis 9,0 und Temperaturen von 20 bis 40⁰C zuzubereiten und eine Nachemulgierung vorzugsweise unter Homogenisieren mit Druckhomogenisatoren, unter pH-Wert Regulierung auf 3,0 bis 6,0 und Temperatur-Erhöhung auf 40 bis 80°C vorzunehmen, letztere kann auch in nachgeordneten Prozeßstufen, beispielsweise der Pasteurisation, erfolgen.

Das einzustellende Masseverhältnis von Fett- und Wasserphase erweist sich als unkritisch und kann 5:95 bis 95:5 betragen, wobei gegebenenfalls bei der Nachemulgierung über eine Veränderung des Anteils an Wasser- oder Fettphase durch Zusatz oder Entzug von Wasser oder Fett eine Phasenumkehr möglich ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß wahlweise mittels an sich bekannten Techniken und Zusatzstoffen Emulsionen mit unterschiedlicher Phasenverteilung und -zusammensetzung herstellbar sind, die sich durch eine hohe physiko-chemische Stabilität auch bei Gefrier-, Auftau- und Erhitzungsprozessen auszeichnen.

Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Zur Herstellung einer energiereduzierten Margarine mit einem Fettgehalt von 60% werden in 6kg einer rezepturgemäßen Mischung von Fetten und fettlöslichen Ingredienzien 20g Sojaphosphatid und 10g Polyglycerol-Fettsäureester unter Erwärmen auf 45°Cdispergisrt. In die Fettphase gibt man unter Rühren mit einem Planetenrührwerk Wasser mit den wasserlöslichen Ingredienzien, sowie 50g Soja-Proteinisolat und 2,5g Aluminiumchlorid, wobei eine pH-Wert-Einstellung von 4,0 vorgenommen wird. Nach einer Emulgierzeit von 10min wird die Emulsion in einem Labor-Margarine-Kombinator überführt und nach dem Erstarrungsprozeß in Plastebecher abgefüllt.

Beispiel 2

Zur Herstellung einer energiereduzierten Salatcreme mit einem Fettgehalt von 30% werden laut Rezeptur in 7 kg Wasser wasserlösliche Ingredienzien sowie 150g niederverestertes Pektin und 25g sukzinyliertes Sonnenblumen-Proteinisolat bei 20°C dispergiert. In die wäßrige Phase werden unter 5minütigem Homogenisieren mittels Herbort-Homogenisator sukzessive 30kg Rapsöl, in das 20g Zitronesäureester und 10g Monoglycerid susperigiert worden sind, sowie 5g Calziumchlorid und 5kg Speiseessig eingetragen; nachfolgend wird weitere 2min homogenisert. Sie Salatcreme wird in Glasbehältnisse abgefüllt und im Autoklaven sterilisiert.

Beispiel 3

Zur Herstellung einer simulierten Milch mit einem Fettgehalt von 5% werden in 5,5 kg Wasser laut Rezeptur wasserlösliche Ingredienzien sowie 20g Polyoxyethylensorbitan-Fettsäureester und 10g Sorbitan-Fettsäureester suspendiert, und es wird durch Homogenisieren mittels Druckhomogenisator unter Zusatz von 0,5 kg Sonnenblumenöl eine Voremulsion zubereitet. In die Voremulsion werden gleichfalls unter Homogenisieren 4kg einer wäßrigen Phase, in die 0,5kg Molkenprotein und 10g Eisenchlorid gelöst worden sind, eingetragen. Die simulierte Milch wird einer Ultra-Hocherhitzung unterworfen und in Polyethylenbeutel abgepackt.

Beispiel 4

Zur Herstellung eines Streichfettes mit einem Fettgehalt von 80% wird eine gemäß Beispiel 3 unter Zusatz von 80 Teilen Weichfett und 20 Teilen Sonnenblumenöl erzeugte Emulsion in einer Rahmenzentrifuge aufkonzentriert. Der simulierte Rahm wird einer Phasenumkehr durch Verbutterung unterworfen, geformt und in Aluminiumfolie verpackt.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Lebensmittel-Emulsionen aus pflanzlichen und/oder tierischen Ölen und Fetten sowie Wasser und/oder Milch in Form von Margarine oder Mayonnaise und ähnlichen Zubereitungen, vorzugsweise mit geringem Energiegehalt durch Emulgieren und/oder Homogenisieren unter Zusatz von Emulgatoren und Stabilisatoren, gegebenenfalls weiterer Ingredienzien, wie Aromen, Farbstoffe, Genußsäuren, Konservierungsmittel und Puffersalze, dadurch gekennzeichnet, daß entweder Wasser in Fette oder Fette in Wasser unter Zusatz oder bei Vorhandensein lipidischer Emulgatoren emulgiert werden, und die Emulsion gleichzeitig oder sukzessive durch Zusatz mehrwertiger Kationen, gegebenenfalls bei Gegenwart oder Zugabe von Proteinen und/oder von polyanionischen Verbindungen stabilisiert wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Emulgatoren für den Emulsionstyp Wasser-in-Fett amphotere oberflächenaktive Verbindungen, mit HLB-Werten <7,0, vorzugsweise Phosphatide und/oder Lysophosphatide, gegebenenfallsfalls in Kombination mit hydratisiertenPartialglyceriden, Propylenglykolestem und/oder Polyglycedrolestem als Coemulgatoren, sowie für den Emulsionstyp Fett-in-Wasser anionenaktive oberflächenaktive Verbindungen mit HLB-Werten >7,0, vorzugsweise Citronensäureester, Diacetylweinsäureester, Stearoyllaktylate und/oder Salze langkettiger Karbonsäuren, gegebenenfalls in Kombination mit nichthydratisierten Partialglyceriden, Acetoglyceriden, Succroacetoglyceriden und/oder Saccharosefettsäureestern als Coemulgatoren, in Konzentrationen von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf die Masse der Emulsionen, eingesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisatoren für den Emulsionstyp Wasser-in-Fett Proteine mit hohen Molmassen zwischen 100000 und 300000, vorzugsweise Globuline und Milchproteine, sowie polyanionische Verbindungen mit hohem Veresterungsgrad oder niedrigem Kondensationsgrad, vorzugsweise hochveresterter Pektine oder Polyphosphate, und für den Emulsionstyp Fett-in-Wasser Proteine mit niedrigen Molmassen zwischen 20000 und 100000, vorzugsweise Albumine, Molkenproteine und acylierte Globuline, sowie polyanionische Verbindungen mit niedrigem Veresterungs- oder hohem Kondensationsgrad, vorzugsweise niedrigveresterte Pektine oder Metaphosphate, in Konzentrationen von 0,25 bis 5,0%, bezogen auf die Masse der Emulsionen eingesetzt werden.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrwertiger Kationen lösliche Salze der Erdalkali- oder Schwefelamoniumgruppe, vorzugsweise Calzium, Aluminium, Zink oder Eisen, in Konzentrationen von 1,0 bis 10 Ma.-%, bezogen auf den Anteil an Emulgatoren und Stabilisatoren, zugesetzt werden.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Emulsionen bei pH-Werten von 3,0 bis 9,0 und Temperaturen von 20 bis 80°C erfolgt, und gegebenenfalls eine Voremulsion, vorzugsweise unter Emulgieren mit Intensivrührern, bei pH-Werten von 6,0 bis 9,0 und Temperaturen von 20 bis40°C zubereitet wird und eine Nachemulgierung, vorzugsweise unter Homogenisieren mit Druckhomogenisatoren, unter pH_:Wert-Regulierung auf 3,0 bis 6,0 und Temperaturerhöhung auf 40 bis 80°C vorgenommen wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Masseverhältnis der Fett- und Wasserphase sich auf 5:95 bis 95:5 beläuft, und gegebenenfalls bei der Nachemulgierung über eine Veränderung des Anteils an Wasser- oder Fettphase durch Zusatz oder Entzug von Wasser oder Fett eine Phasenumkehr vorgenommen wird.