DE2157344A1

DE2157344A1 - Emulgatorzusatz für einzufrierende Nahrungsmittel auf der Basis von homogenisierten Öl-in-Wasser-Emulsionen

Info

Publication number: DE2157344A1
Application number: DE19712157344
Authority: DE
Inventors: Ira Alexander; Egan Richard Robert; Worthington; Ohio; Lampson Sidney B. Bloomingdale 111.; MacDonald (V.St.A.). P
Original assignee: Ashland Oil Inc
Current assignee: Ashland LLC
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1972-06-08
Also published as: JPS5015855B1; ES396032A1; AU3512971A; IT1030652B; AU450454B2; GB1343359A; US3821442A; FR2114920A5

Description

¹¹ .Emulgatorzusatz für einzufrierende Nahrungsmittel auf der Basis von homogenisierten Öl-in-Wasser-Emulsionen "

Priorität: 20. November 1970, V.St.A., Nr. 91 517

Die Erfindung betrifft neue oberflächenaktive Verbindungen, die bei der Herateilung von einzufrierenden Nahrungsmitteln auf der Ba&is von homogenisierten Öl-in-Wasser-Emulsionen als Emulgatoren verwendet werden und Produkte ergeben, die sich durch hervorragende Beschaffenheit," Aufschlagfähigkeit«Steifheit und Trockenheit auszeichnen. Insbesondere eignen sich diese Emulgatorzusätze zur grosstechnischen Herstellung"eingefrorener Milchprodukte, einschliesslich Speiseeis und Dessertspeisen.

Im Handel erhältliehe eingefrorene Nahrungsmittel, z.B. Eiscreme, Eisiailch, Kunctspeiseeis, werden durch Einfrieren einer homoge-

209824/065$

nisierten Öl-in-Wasser-Emulsion, die Magermilchpulver, Zucker und Aromastoffe enthält, hergestellt. Die ölphase solcher Emulsionen besteht entweder aus Milchfett oder einem gehärteten Pflanzenspeiseöl. Um gute Handelsprodukte zu erhalten, müssen jedoch der einzufrierenden Mischung·vor dem Einfrieren Stabilisatoren und Emulgatoren zugesetzt werden. ,

Der Stabilisator verbessert die Beschaffenheit und die Struktur des Endprodukts und, was noch wichtiger ist, verhindert die .Bildung von grösseren Eiskristallen während der Lagerung. Für diesen Zweck gibt es eine Reihe wirksamer Stabilisatoren, wie Alginate, Natriumcarboxymethylcellulose, natürliche und synthetische Gummiarten und Gelatine.

Der Emulgator verhindert nicht nur das Gerinnen der homogenisierten Emulsion während des Einfrierens, sondern verleiht dem gefrorenen Produkt zusätzliche erwünschte Eigenschaften und ist daher bei der Herstellung eingefrorener Nahrungsmittel,'insbesondere von Speiseeisprodukten, unentbehrlich. Ein Emulgator ist also notwendig, um ein glattes, und feinkörniges Produkt zu erhalten, das zugleich auch steif und trocken ist. Ausserdem kann ein geeigneter Emulgator der Mischung die erforderliche Aufschlagfähigkeit verleihen,d.h.während des Einfrierens möglichst rasch eine vorherbestimmte Menge von Luft-' aufschiag.(Volumenzuwachs), gewöhnlich 100 Prozent, zu erreichen.

Die meisten"höheren Fettsäureester mit freien Hydroxylgruppen,

8^4/0

ζ*."~ΒΓ. '" "die Fettsäureteilester eines mehrwertigen Alkohols

:~ zwar

oder seiner polyäthoxylierten Derivate, zeigen/bis zu einem gewissen Grad Emulgierfähigkeit_P Es besteht jedoch in der Praxis ein Mangel an Verbindungen der vorstehend genannten Art, welche in der Lage sind, in Mengen von 0,05 "bis 0,3 Gewichtsprozent,
bezogen auf die einzufrierende Mischung, ein Endprodukt von annehmbarer Qualität zu erzeugen. Die wirkungsvolleren bekannten

Emulgatoren ""haben "den"Nachteil," dässjsie,"^allein ver-"^ ;

v/endet, keine gleichmässigen"'Produkte, ~w~äl3Üfe "Konsistenz^"steif-"

heit,Trockenheit und Auf sshlagf ähigkeit anbelangt, ergeben.

Deshalb ist es üblich, solche Emulgatoren in Mischung mit anderen ]j\rten_vön E^lgatp^en^ü_jyje^wenden, um__die genannten

^""Eigenschaften zu erreichen ο

Aufgabe der Erfindung war es, diese Mangel zu beheben. Die Aufgabe wird durch die Verv/endung eines speziellen Emulgatortyps
gelöst«

Die Erfindung betrifft demgemäss die Verwendung eines Kondensationsprodukts aus 10 bis 95 Gewichtsteilen Äthylenoxyd und'

90 bis 5 Gewichtsteilen eines Glycerinteilesters einer ^iO-24-~"^^e^^^s^^{ure m}^ ει"¹¹⁶¹¹¹ Mindestgehalt von 10 Gewichtsprozent Monoglycerid sowie einem Restgehalt von Diglyceriden, Triglyceriden und Glycerin als Emulgatorzusatz für einzufrierende nahrungsmittel auf der Basis von homogenisierten Öl-in-Wasser-Emulsionen'o

Die erfindurißogemäöB als "Emulgatoren verwendeten Kondensations-

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BAD Ä

produkte ermöglichen eine optimale Kombination von _glatt_er_

_ Kons is tehz7~ Trockenheit und Steifheit des gefrorenen Produkts, _gieich weiche? Art·] Eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft dieser Emulgatoren ist ihre Fähigkeit, der eingefrorenen Mischung ausgezeichnete Äufschlagfähigkeit zu verleihen, wieder unabhängig von der Art des Produktes.

Wie oben angegeben, ist die Grundsubstanz für die äthoxylierten fc Kondensationsprodukte, welche erfindungsgemäss als Emulgatoren verwendet werden, der Glycerinteilester einer höheren Fettsäure. Solche Teilester werden gewöhnlich als Monoglyceride bezeichnet,

"2_ obwohl sie eigentlich Mischungen von Monoglyceriden und Di-

ilFceHde^rM^nd^dielau^rdaa ^{noch senr} kleine Mengen an Triglyceriden und Glycerin enthalten . Diese Teilester sind hauptsächlich durch ihren Monoglyceridgehalt charakterisiert. Dementsprechend können alle Monoglyeeridprodukte, die einen Mindestgehalt vonriP^_Gewichtsprqzen.tc(- und J3-Monpgly_cerid haben,

für die Herstellung dieser Emulgatoren verwendet werden» Monoglyceridprodukte mit einem Gesamtgehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent Monoglycerid sind bevorzugte Die zu verwendenden Monoglyceridprodukte können leicht durch Verseifung eines Triglyc er ids, cLh.«-durch Umesterung einer Mischung aus Glycerin und Triglycerid in Anwesenheit eines basischen Katalysators, vorzugsweise eines Alkalimetallhydroxyds, hergestellt werden. Man kann die Monoglyceridprodukte auch durch direkte Veresterung von Glycerin mit einer oder mehreren"Fettsäuren herstellen.

Monoglyceridprodukte mit einem höheren Monoglyceridgehalt als

2 0 9 8 2 47 0 6 S S

vorstehend beschrieben tonnen wahlweise ebenfalls für die Herstellung der angegebenen Kondensationsprodukte verwendet werden. Produkte dieser Art werden gewöhnlich, durch Destillieren der oben beschriebenen Verseifungs- oder Veresterungsprodukte erhalten. In Anbetracht der nicht v/esentlich verbesserten Eigenschaften der Emulgatoren, die- sich._v.ori..d.es.tillierten Produkten mit ~_

.eirietn Gesamtgehait. yori mehr _als etwa ZO.jGewichts^ozen^Jäoiiq-

-.-glycerid ableiten, ist^Jedoch die Verwendungrsplbher_ hochwertiger _ Mpnoglyceridprpdukte nicht wirtschaftlich. ·

Die Fettsäurekomponente der oben beschriebenen Monoglyeeridprodukte kann aus einer Fettsäure oder einer Mischung von Fettsäuren mit 10 bis 24, vorzugsweise mit 14 bis 18'Kohlenstoffatomen hergestellt werden. Solche Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt, vorzugsweise aber gesättigt sein. Hydrierte Fettsäuren aus Talg, d.ho gehärtetem Talg, sind am besten geeignet für die Herstellung der hier beschriebenen, als-.!emulgatoren einzusetzenden Kondensations- oder Additionsprodukte. .

Der Anteil an Äthylenoxyden oder genauer an Polyäthylenoxyden in den hier verwendeten Kondensationsprodukten kann zwischen

10 und 95 Gewichtsprozent variieren, yoxzugs_weise.,.zwischen

25 bis 80 Prozent, wobei ein Gehalt von 4-5 "bis 75 Prozent

optimal ist, vor allem wenn es sich uni das■. Köridensätrohsprodukt™"".

aus dem bevorzugten/

/taioglyceridprodukt mit 20 bi3 40 Gewichtsprozent Monoglycerid-

gehalt handelt. .

Die Kondensation des Monoglyceridproduktes mit dem Äthylenoxyd

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BAD ÖÄ ^r" ^s

kann unter den Bedingungen einer Additionsreaktion durchgeführt werden» D-h», Äthylenoxyd und das Monoglyceridprodukt v/erden gemeinsam in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, z.B. eines Alkalimetallhydroxyds, bei einer Temperatur von etwa" 149 "bis 176,7⁰C, und Überdrücken von 1,4 bis 10,5 kg/cm² erhitzt.

Die Beispiele erläutern die Erfindung» Alle Teile sind Gewichts-™ teile, wenn nicht anäers angegeben.~~ZU

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung eines äthoxylierten Monoglycerids als Emulgator für die Herstellung einer nicht auf Milch basierenden "Speiseeismasse. _ Das gleiche äthoxylierte Monoglycerid wird auch in Mischung mit einem herkömmlichen Monoglyceridprodukt verwendet, um zu zeigen, dass die Wirkung _fc " des äthoxylierten Emulgators bei Bedarf in dieser Weise verbessert werden kannο

Das äth'oxylierte Monoglycerid, "in diesem Beispiel sowie in den folgenden verwendet undmlF Ep-M bezeichnet,wird durch Umesterung von 90 Teilen gehärteten Talgs mit 10 Teilen Glycerin und 0,3 Teilen Kaliumhydroxyd ~ als Katalysator" gewonnen. Anschliessend werden ._ 535 Teile dieses Monoglyceridprodukts mit 880 Teilen Äthylenoxyd und Kaliumhydroxyd als Katalysator umgesetzt. V/eitere Einselhelten bezüglich der Herstellung des Monoglycerids und seiner Äthoxylierung sowie der Reinigung des resultierenden Äthoxylats können dem Beispiel 1 des US-Patents

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3 490 918 entnommen v/erden. Das Monoglycerid ,nachstehend mit MG bezeichnet, das mit dem äthoxylierten Produkt vermischt wird, ist ein im Handel erhältliches Monoglycerid aus gehärtetem Talg mit 52 bis 56 Prozent eC-Monoglyceridgehalt.

Die" Speiseeisvormischung dieses Beispiels hat folgende Zusammensetzung:

Prozent

Gehärtetes Pflanzenöl · 4,00

niedrig erhitzte Magertrockenmilch 12,00

Zucker 12,00

±μ"Trockenf"örm'jmltTeiriem Gehalt, von
42 Gewichtsprozent Dextroseäquivalenten 7,00

Stabilisator, "bestehend aus Pflanzen- 0,35

gummi, Speisesalzen, Carrageen
Emulgator(en) 0,05 - 0,30

Yfösser '64,35 -64,60

100,00

Die Speiseeismasse wird wie .folgt hergestellt:-" : -..-

1o Herstellen einer trockenen Mischung von" "Mager trockenmilch, Zucker, Maissirup .und Stabilisator.

2 ο V/asser abme_ssen und auf 37,8⁰G erhitzen.

3. Die trockene Mischung bei cU_eSer Temperatur dem Wasser unter starkem Schütteln oder.Rühren zusetzen...

209824/0656 ' - -"

Die Mischung langsam auf 54,4°C erhitzen und das Pflanzenfett und den Emulgator bzw." "die Emulgatoren zusetzen.

5. Unter weiterem Schütteln oder Rühren die flüssige Mischung auf 71 j1⁰C erhitzen und für 30 Minuten auf dieser Temperatur belassene

β« Die flüssige Mischung bei 176/35 Tcg/cm in einem Zweistufen- ^ Homogenisator homogenisieren₀

ο 'MitTHiXfe'_eine_s _PlXche^^lersf_^sch " aüf~"i,"4°C abkühlen ι und anschliessendes_Reifen bei Kühlschranktemperatur -

Etwa 4,73 Liter dieser Mischung _ ' in einem Eiscremeabkühlen
Freezer bis auf -5⁰C/und unter 100 Prozent Luftaufschlag

(overrun) ""elnfrieFen".

--Entsprechend, dem vorstehenden .Verfahren wird, eine .Anzahl von "-

„Proben hergestellt, wobei Emulgatoren unterschiedlicher Zusammen-

—Setzung und/oder.Menge verwendet .werden..Die Ergebnisse sind -. .Tabelle J._ersiehtIieh.. ..:.. . .-_.

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BAD ORIGINAL Tabelle I

Probe Nr₀	1	2	3	4	VJl.	6	7	00 $> Luftaufschlag und -5⁰C.
Emulgator(en)	* ·. MG	MG	MG
	EO-MG*	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG
Emulgatoren- Verhältnis	80/20	80/20	80/20	100/0	•100/0	1 00/0	100/0
fa Emulgator	0,1	0,2	0,3	0,05	0,10	0,20	0,30
Zeit	12,0	11,5	10,75	1'8,0	13,0	11,5	10,5
Beschaffen- *** . hext	etwas feucht locker	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	etwas feucht locker	gut trok- ken steif	gut trok- ken · steif	gut trok- ken steif
*) MG =	Monoglyc erid, EO-MG =	äthoxyiiertes Monoglycerid
**) Minuten, um 1 zu erreichen»	00 $ Luftaufschlag (overrun)
***). Beschaffenheit bei 1

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung einer nicht auf Milch basierenden~~Speis"eeismässe ~" mit 12 Prozent Pflanzenfett und der folgenden Zusammensetzung :

Prozent

Gehärtetes Pflanzenöl	12,00
niedrig erhitzte Magertrockenmilch	11,00
Zucker	15,00
Stabilisator von Beispiel 1	0,30
209824/0656 *ji'-.i'iivS;'·.· ^- ■'**

Emulgator(en) Wasser

	05 40	Prozent	30 65
ο, 61,		- o, - 61 ,	00
	100,

EntsprechenoV dem Verfahren von Beispiel 1 wird eine Anzahl von ..Proben hergestellt'. Die Ergebnisse sind aus Tabelle II ersichtlich.

Tabelle II

Probe Nr.	1	2	3	4	VJl	6	7
Emulgator(en)	MG	MG	MG
	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG
Emulgatoren- Verhaltnis	80/20	80/20	80/20	100/0	100/0	100/0	100/0
fo Emulgator	■ 0,1	0,2	0,3	0,05	0,10	0,20	0,30
i» Luft- ■ ^ aufschlag .	63	87	100	65	100	100	100
Beschaffen- he it	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	gut trok- ken steif	ge rinnt
*) Luftaufschlag	nach 30	Min» Einfrieren erreicht
**) Beschaffenheit	bei -5	⁰C und angegebenem Luftaufschlag

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. - 11 Beispiel

Entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 wird_eine Anzahl

von Proben ... auf der Basis einer Eis-Milch-Mischung hergestellt.

Prozent

Sahne (36 Prozent Milchfett-Qehalt) niedrig erhitzte Magertrockenmilch Zucker

^: Maissirjup....in Tro^kcafort mit einem Gehalt von 42 Gewichtsprozent Dextroseäquivalenten

Stabilisator von Beispiel 1 Emulgator(en)

Wasser

100,00 Die Ergebnisse sind aus Tabelle III ersichtlich.

	11,00
	11,40
	12,00
t von
	7,00
	0,35
0,05 -	0,30
58,20 -	57,95

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Tabelle III

Probe Nr.	1	2	3	4	5	6	7
EmulgatorC en)	MG	MG	MG
	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG
Emul ga t ο r en- Verhältnis	80/20	80/20	80/20	100/0	100/0	100/0	100/0
fo Emulgator	0,1	0,2	0,3	0,05	0,10	0,20	0,30
Zeit	13-, 25	12,5	11,0	16,25	14,00	10,25	8,00
Beschaffen heit **	nass	gut trok- ken	gut trok- ken	etwas feucht	gut trok- ken	- gut trok- ken	gut trok- ken
	lok- ker	steif	steif	lok- ker	steif	steif	steif
) Minuten, um 1OC ·) Beschaffenheit	) fo Luftaufschlag zu erreichen bei 100 Prozent luftaufschlag und -\	5⁰C

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung der erfindungsgemässen •Emuigatorzusäfcze zur. Her.stellung.γοη Eiscreme folgender ,Zusammensetzung: ..... ..

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Sahne (36 Prozent Milchfett-Gehalt) niedrig erhitzte Magertrookenmilch Zucker Stabilisator von Beispiel 1 ; Emulgator(en) Wasser

	05	Prozent	,50
	90	33	,00
	9	,00
	15	,30
	0	,30
ο-,	- ,0	,15
41,	- 42

100,00

Entsprechend dem Verfahren von" Beispiel 1 wird eine"'Anzahl "von . Proben hergestellt. ""Die Ergebnisse sind aus Tabelle IV ersichtlich.

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- .14 -

Tabelle IV

Probe Nr.	1	2.	3 .	.; 4.-	5	6,	fo""Lu-f tauf sehlag zu erreichen	fo Luftaufschlag und -	7
Emulgat οr(en)	MG +	MG +	MG +				**) Beschaffenheit bei 100.	-5.V .,
	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG	EO-MG-	EO-MG
Emulgat οren- Verhälttiis	80/20	80/20	80/20	100/0	1 OO/O	1 00/0	100/0
$> Emulgator	0,1	0,2	0,3	0,05	ο,Ίο	0,20	0,30
* Zeit	17,0	16,0	15,0	18,5	17,0	13,5	10,0
Beβchaffen- , . . ** heit	etwas feucht	gut trok- ken	gut' * trok- ken	gut ·'■ trok-	gut trok- ken	gut tr-ok- ken	gut trok- ken
	!pic ker	steif	steif	steif	steif	steif	steif
-*) Minuten,	um 100

Die Verwendung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz beschränkt sein.

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Claims

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Patentansprüche

1c Verwendung eines Kondensationsprodukts aus 10 bis 95 Gewichtsteilen Äthylenoxyd und - " 90 bis 5 Gewichtsteilen eines Glycerinteilesters einer Cj_n pz-I^^aure mit
einem Mindestgehalt von 10 Gewichtsprozent Mönöglycerid sowie einem Restgehalt von Diglyceriden, Triglyceriden und Glycerin als Emulgatorzusatz für einzufrierende Nahrungsmittel auf der Basis von homogenisierten Öl-in-Wasser-Emulsionen.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kondensationsprodukt ___~_... ~aus 25 bis 80 Gewichtsteilen Äthylenoxyd und " „ 75 bis 20 Gewichtsteilen eines Glycerinteilesters. mit einem Monoglycerid-• gehalt von 10 bis 70 Gewichtsprozent besteht.

3ο Ausführungsform nach Anspruch T und 2, dadurch gekennzeichnet,

dass das Kondensatiousprodukt „..;_.·...... aus etwa 45 bis 75

Gewichtsteilen Äthylenoxyd und ~.L; " 55 bis 25 Teilen

eines Glycerinteilesters mit einem Monoglyceridgehalt von
etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent "besteht.

4ο Ausführungsform nach Anspruch Ϊ bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäure eine gesättigte C₁ ,_.|□-Fettsäure ist»

5. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Glycerinteilester ein Verseifungsprodukt von gehärtetem Talg ist,

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Ausführungsforni nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verseifungsprodukt etwa 30 Gewichtsprozent Monoglycerid enthält«

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