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Verfahren zur Gewinnung von Eidotter-
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lecithin aus rohem Eidotter Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Gewinnung von Eidotterlecithin. Im besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur wirksamen Gewinnung von Eidotterlecithin aus rohem Eidotter, bei dem man das
rohe Eidotter mit flüssigem Dimethyläther extrahiert und den Extrakt durch Vakuumkondensation
auf einen Wassergehalt von höchstens 20 Gew.-% einstellt, wodurch eine lecithinreiche
Fraktion erzeugt wird, die als von einer an neutralen Lipiden (Fetten und fettähnlichen
Substanzen; lipids) reichen Fraktion getrennte Phase vorliegt.
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Roher Eidotter enthält im allgemeinen Wasser, Eidotterproteine
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Eilipide. Die Eilipide umfassen neutrale Lipide und Eidotterlecithin. Fur die Gewinnung
von Eidotterlecithin ist es daher im allgemeinen notwendig, die Eilipide, welche
das gewünschte Eidotterlecithin enthalten, selektiv aus Eidotter zu isolieren. Die
herkömmlichen Methoden zur Gewinnung von Eilipiden werden in zwei Verfahrenstypen,
nämlich das Trocken- bzw. Schmorverfahren (scorching method) und das Lösungsmittelextraktionsverfahren,
unterteilt.
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Beim Trockenverfahren wird rohes Eidotter zur selektiven Gewinnung
der Eilipide direkt getrocknet bzw. thermisch behandelt. Dieses Verfahren weist
jedoch verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise gehen die Eidotterproteine im
Verlauf der Trocknung verloren. Da das Eidotter unvermeidlich Luft bei erhöhten
Temperaturen ausgesetzt wird, sind die gewonnenen Eilipide ferner in einem außerordentlich
hohen Grad abgebaut. Weiterhin bleibt ein hoher, am Rückstand anhaftender Anteil
an Eilipiden zurück. Das Trockenverfahren hat daher einen äußerst geringen Wirkungsgrad
und hat daher kaum Eingang in die Praxis gefunden.
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Beim Lösungsmittelextraktionsverfahren war es andererseits bei Verwendung
von rohem Eidotter als Ausgangsmaterial kaum möglich, die das gewünschte Eidotterlecithin
enthaltenden Eilipide mit Hilfe eines einzigen Lösungsmittels wirksam aus dem Rohdotter
zu extrahieren, da der Rohdotter in seinem natürlichen Zustand als stabile Emulsion
vorliegt, welche beispielsweise aus etwa 49,5 Gew.-% Wasser, etwa 16,1 Gew.-% Eidotterproteinen
und etwa 32,5 Gew.-% Eilipiden (Rest im wesentlichen Aschenanteile) besteht. Polare
Lösungsmittel, wie Methanol oder Aceton, sind z.B. in der Lage, die Emulsion des
Rohdotters zu brechen und das Wasser daraus zu extrahieren und abzutrennen, haben
jedoch ein außerordentlich geringes Extraktionsvermögen für Eilipide. Eine wirksame
Extraktion von Lecithin aus dem Dotter kann mit derartigen Lösungsmitteln daher
nicht erreicht werden. Nichtpolare
Lösungsmittel, wie Diäthyläther,
Hexan oder Ti'ichloräthylen, sind hydrophob und eignen sich daher nicht zur Extraktion
und Beseitigung von Wasser aus Rohdotter.
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Außerdem besitzen solche nicht-polare Lösungsmittel nicht die Fähigkeit,
die Rohdotteremulsion in ausreichendem Maße zu brechen; durch das Zusammenwirken
dieser Lösungsmittel mit dem Rohdotter bildet sich vielmehr eher eine einphasige
Emulsion. Es ist daher nicht möglich, mit solchen nichtpolaren Lösungsmitteln die
Eilipide, welche das gewünschte Eidotterlecithin enthalten, mit gutem Wirkungsgrad
durch Extraktion aus dem Rohdotter zu gewinnen.
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Bei der derzeit in großtechnischem Maßstab durchgeführten Lösungsmittel
extraktion von Lecithin aus Eidotter verwendet man als Ausgangsmaterial einen getrockneten
Eidotter, welcher durch Trocknung von Rohdotter mit Heißluft erhalten wurde.
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Der getrocknete Dotter wird mit einem Lösungsmittelgemisch aus einem
polaren Lösungsmittel, wie Methanol oder Aceton, und einem nicht-polaren Lösungsmittel,
wie Chloroform, Diäthyläther oder Trichloräthylen, extrahiert. Da das bei diesem
Verfahren verwendete Lösungsmittelgemisch zwei unterschiedliche Komponenten enthält,
ist die Rückgewinnung der Lösungsmittelbestandteile aufwendig und nicht in wirtschaftlicher
Weise durchführbar. Die Lösungsmittel weisen ferner Siedepunkte von 350C oder darüber
auf, weshalb man den Extrakt zur vollständigen Abtrennung der Lösungsmittel mit
Hilfe von Wasserdampf auf hohe Temperaturen erhitzen oder längere Zeit bei hohen
Temperaturen und vermindertem Druck thermisch behandeln muß. Eidotterlecithin ist
extrem oxidationsanfällig; wenn es bei Temperaturen von 600C oder darin ber bei
Atmosphärendruck hitzebehandelt wird, verändert sich daher seine Farbe von gelb-orange
über gelb-braun bis braun.
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Die Qualität des Eidotterlecithins, das aufgrund einer Hitzebehandlung
zwecks Entfernung der Lösungsmittel gewonnen wird, ist daher extrem schlecht. Das
nach solchen bekannten Lösungsmittelextraktionsmethoden gewonnene Eidotterlecithin
ist
mit unangenehmen Gerüchen nach oxidierten Lipiden und Aminen
behaftet sowie braungefärbt. Eidotterlecithin eignet sich für die verschiedensten
Zwecke und kann z.B. mit Vorteil als Zusatz für Kosmetika, wie Shampoos, Haarpflegemittel
oder Nährcremes, oder Lebensmittel, wie Mayonnaise, sowie Biskuitkuchen (spongecake)
und andere Konditorwaren, eingesetzt werden. Das nach den bekannten Verfahren gewonnene,
qualitativ minderwertige Lecithin ist jedoch sowohl bezüglich seines Anwendungsbereichs
als auch der einsetzbaren Menge beschränkt.
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Die Erfinder haben nach gründlichen Untersuchungen festgestellt, daß
flüssiger Dimethyläther dazu befähigt ist, die das gewünschte Eidotterlecithin enthaltenden
Eilipide in wirksamer Weise aus rohem Eidotter zu extrahieren.
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Um die herausragende Fähigkeit von flüssigem Dimethyläther zur Extraktion
der Eilipide aus Rohdotter aufzuzeigen, wurden Versuche unter Verwendung von Methanol,
Aceton, Hexan und flüssigem Dimethyläther als Extraktionslösungsmittel durchgeführt.
Die dabei angewendeten Methoden und die erzielten Resultate sind aus dem nachstehenden
Versuch 1 ersichtlich.
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Versuch 1 Man versetzt 50 g Rohdotter von Hühnereiern (der Dotter
enthält 50,3 Gew.-% Wasser, 31,4 Gew.-% Eilipide und 16,3 Gew.-% Proteine, Rest
im wesentlichen Aschensubstanzen) mit 150 g eines Lösungsmittels. Man erhält so
ein Gemisch aus dem Rohdotter und dem Lösungsmittel. Mit Methanol, Aceton, Hexan
und flüssigem Dimethyläther als Lösungsmittel erhält man vier verschiedene Extraktionsgemische.
Man gibt die Gemische jeweils in einen mit einem Rührer ausgerüsteten Einliter-Glasautoklaven
und führt die Extraktion während 30 Min. unter RUhren bei 200C durch. Anschließend
filtriert
man das Extraktionsgemisch durch einen Baumwollfilter, wobei die Eidotterproteine
als Filterrückstand abgetrennt werden. Aus dem Filtrat werden das Lösungsmittel
und das Wasser mit Hilfe eines Vakuumkondensators bei 3O0C/2Omm Hg abgedampft. Dabei
erhält man einen getrockneten Extrakt, dessen Wassergehalt praktisch den Wert Null
aufweist. Die Menge des getrockneten Extrakts wird als "Gesamtlipidmenge" definiert.
Den Lecithingehalt des getrockneten Extrakts (der Gesamtlipidmenge) bestimmt man
nach der Methode, die in "Tsuchiya, Tomotaro, Kijun Yushi Bunseki-ho, 2.2.8.3.-71
Rinshishitsu(Aseton-ho), Shadan-hojin Nihon Yukagaku Kyokai (1972)" (Tomotaro Tsuchiya,
Standardanalysenverfahren für Fette und Öle, Punkt 2.2.8.3.-71, Phospholipid (Acetonmethode),
veröffentlicht von der Japan Oil Chemistry Association, 1972), beschrieben ist und
bei der der Lecithingehalt in Form des acetonunlöslichen Anteils bestimmt wird.
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Der durch Subtraktion des Lecithingehalts von der Gesamtlipidmenge
erhaltene Wert wird als "Gehalt an neutralen Lipiden" definiert.
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Tabelle I zeigt die Ergebnisse: TABELLE I Lösungsmittel Gesamtlipid-
Lecithin- Gehalt an menge, g gehalt, g neutralen Lipiden, g flüssiger Dimethyl-
12,0 4,0 8,0 äther Methanol 3,7 2,9 0,8 Aceton 7,9 1,7 6,2 Hexan 1,4 0,6 0,8
Tabelle
I zeigt, daß das Extraktionsvermögen von Methanol, Aceton und Hexan für Eilipide
im Vergleich zu jenem von flüssigem Dimethyläther außerordentlich gering ist.
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Um die Auswirkungen der Extraktion mit flüssigem Dimethyläther auf
die Eigenschaften der gewünschten lecithinhaltigen Eilipide aufzuzeigen, wird ferner
der nachstehende Versuch 2 durchgeführt.
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Versuch 2 150 g Rohdotter von Hühnereiern (der Dotter enthält 50,3
Gew.-% Wasser, 31,4 Gew.-°% Eilipide, 16,3 Gew.-°,4 Proteine und 2 Gew.-% Aschensubstanzen)
werden in einen mit einem Rührer ausgerüsteten Einliter-Autoklaven gegeben.
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Dann werden 525 g flüssiger Dimethyläther unter Druck in den Autoklaven
eingespeist. Man führt eine erste Extraktion während 15 Min. bei 300C und einem
Druck von 5,79 bar (5,9 kg/cm2G) durch. Der die Dotterproteine enthaltende Anteil
wird von der Dimethylätherlösung durch Filtration des Extraktes durch einen Baumwollfilter
abgetrennt und einer zweiten Extraktion mit 150 g flüssigem Dimethyläther unterworfen.
Von dem dabei er haltenen Extrakt werden wiederum die rohen Dotterproteine in der
vorgenannten Weise abfiltriert, wobei man wiederum eine Dimethylätherlösung erhält.
Die bei der ersten und zweiten Extraktion erhaltenen Dimethylätherlösungen werden
vereinigt. Durch Abdampfen des Dimethyläthers bei Atmosphärendruck erhält man 85
g Extrakt, aus dem man durch Gefriertrocknung 42 g Eilipide mit natürlicher Eidotterfarbe
(Gardner-Nr. 11 ,o) und natürlichem Eidottergeruch gewinnt. Die abfiltrierten rohen
Eidotterproteine läßt man 60 Min. bei 200C/20 mm Hg stehen, wobei der restliche
Dimethyläther abdampft. Man erhält so 60 g Eidotterproteine.
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Diese weisen einen Cholesteringehalt von 0,8 mg/g (bezogen auf Trockensubstanz)
auf, was bedeutet, daß 97 des ursprünglich im Rohdotter enthaltenen Cholesterins
abgetrennt
wurden. Nach der A.O.C.S.-Official Method Ba 11-65 ergibt
sich für die gewonnenen Eidotterproteine ein Stickstofflöslichkeitsindex (N.S.I.)
von 78. Daraus geht hervor, daß die Eidotterproteine nicht denaturiert wurden. Man
vergleicht die auf diese Weise erhaltenen Eilipide mit den von Viovin Corporation,
V.St.A. unter der Bezeichnung "Egg Oil" in den Handel gebrachten. Eilipiden. Tabelle
II zeigt die Ergebnisse: TABELLE II Eilipide erhalten durch Ex- Handelsprodukt traktion
mit flüs- von Viovin sigem Dimethyläther Corporation, V.St.A.
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Lecithingehalt*, % 30,6 23,8 Jodzahl 63,9 71,7 Verseifungszahl 203,5
199,7 Peroxidzahl 0,3 9,3 Säurezahl 7,5 10,4 Farbe, Gardner-Nr. 11,0 18,0 Geruch
Geruch nach frischem starker Geruch Eidotter nach Aminen *gemessen nach der vorgenannten
Methode, die in Tomotaro Tsuchiya, Standardanalysenmethode für Fette und Öle, Punkt
2.2.8.3.-71, Phospholipid (Acetonmethode), veröffentlicht von der Japan Oil Chemistry
Association, 1972, beschrieben ist.
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Tabelle II zeigt, daß die Eilipide durch die Extraktion mit flüssigem
Dimethyläther wirksam und ohne Denaturierung gewonnen werden können.
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Die im rohen Eidotter enthaltenen Proteine und das darin enthaltene
Lecithin sind über eine Wasserstoffbindung und eine auf van der Waalssche Kräfte
zurückzuführende Bindungmiteinander verknüpft, wodurch eine stabile Emulsion vom
Öl/Wasser-Typ (O/W-Typ) entsteht, in welcher die neutralen Lipide als Keime fungieren.
Um eine wirksame Gewinnung von Eidotterlecithin aus Rohdotter durch Lösungsmittelextraktion
zu erzielen, sollte man ein Extraktionslösungsmittel verwenden, welches dazu befähigt
ist, nicht nur die genannten Bindungen zur Freisetzung des Lecithins aufzuspalten,
sondern auch das freigesetzte Lecithin zu lösen.
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Dimethyläther weist ein Molekulargewicht von 46 und einen Moleküldurchmesser
von weniger als 5 A auf. Obwohl Dimethyläther ein Äther ist, weist er eine schwache
Polarität sowie wechselseitige Löslichkeit mit Wasser auf. Bei 200C lösen sich beispielsweise
54 g Dimethyläther in 100 g Wasser und 6,3 g Wasser in 100 g Dimethyläther. Wegen
seines geringen Moleküldurchmessers und seiner spezifischen Eigenschaften ist Dimethyläther
in der Lage, im Vergleich zu anderen organischen Lösungsmitteln leichter in Naturstoffe
einzudringen. Bei Verwendung von flüssigem Dimethyläther zur Extraktion von Eidotterlecithin
aus Rohdotter werden ferner die Bindungen zwischen dem Dotterlecithin und den Dotterproteinen
aufgrund der wechselseitigen Löslichkeit zwischen dem flüssigen Dimethyläther und
dem im Rohdotter enthaltenen Wasser wirksam aufgespalten, wodurch das Lecithin freigesetzt
wird und in die erhaltene Extraktionsmischung gelangt. Diese hervorragende Wirkung
kann mit keinem anderen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch erzielt werden.
Die Extraktion von Rohdotter mit flüssigem Dimethyläther liefert ferner als Extraktionsrückstand
qualitativ
außerordentlich hochwertige Eidotterproteine, die nicht nur frei von Eilipiden und
Cholesterin sind, sondern auch keiner Denaturierung unterworfen wurden.
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Dimethyläther weist einen Siedepunkt von nur -24,90C auf und ist daher
bei Atmosphärendruck gasförmig. Er kann jedoch durch Abkühlen auf unterhalb etwa
-250C bei Atmosphärendruck oder durch Komprimieren bis auf oberhalb etwa 4,90 bis
5,88 bar (etwa 5 bis 6 kg/cm2G) bei Raumtemperatur leicht verflüssigt werden. Nach
der Extraktion mit dem derart verflüssigten Dimethyläther kann der Äther daher leicht
durch Abdampfen bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck entfernt und wiedergewonnen
werden. Die Gewinnung und Abtrennung des Extrakts und des als Extraktionsmittel
verwendeten Dimethyläthers kann leicht ohne Anwendung hoher Temperaturen erfolgen,
so daß das Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann, ohne daß eine
Denaturierung des gewünschten Dotterlecithins und der Dotterproteine verursacht
wird. Selbst wenn Spurenanteile des Dimethyläthers im Extrakt verbleiben, können
diese leicht vollständig abgetrennt werden, indem man die Temperatur geringfügig
erhöht (z.B. kurzzeitig auf etwa 500C) oder den Druck vermindert. Beispielsweise
kann man den Extrakt 120 Min. bei 200C einem Druck von 20 mm Hg aussetzen.
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Durch die Extraktion des Rohdotters mit flüssigem Dimethyläther kann
das gewünschte Dotterlecithin - wie erwähnt -in wirksamer Weise zusammen mit den
neutralen Lipiden und Wasser extrahiert werden, ohne daß es zu einer Denaturierung
des Lecithins und der Dotterproteine kommt.
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Aufgrund des hervorragenden Extraktionsvermögens von flüssigem Dimethyläther
für das gewünschte Lecithin enthaltende Eilipide haben die Erfinder umfangreiche
und gründliche Forschungen
mit dem Ziel unternommen, ein neues
Verfahren zur wirksamen Gewinnung hochwertigen Lecithins aus Rohdotter durch Lösungsmittelextraktion
zu entwickeln. Dabei wurde gefunden, daß, wenn der Lecithin, neutrale Lipide und
Wasser enthaltende Extrakt, welcher in hoher Ausbeute nach einem Extraktionsprozeß
gewonnen wird, bei dem Rohdotter mit flüssigem Dimethyläther in Berührung gebracht
wird, die Dotterproteine vom erhaltenen Extraktionsgemisch abgetrennt werden und
anschließend der flüssige Dimethyläther abgedampft wird, einer Vakuumkondensation
zur Verminderung des Wassergehalts bis auf höchstens 20 Gew. - (bezogen auf den
Extrakt) unterworfen wird, eine Auftrennung des Extrakts in zwei gesonderte Fraktionen
(d.h. eine lecithinreiche und eine an neutralen Lipiden reiche Fraktion) herbeigeführt
wird.
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Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur wirksamen
Gewinnung von Eidotterlecithin aus Rohdotter nach einer mit flüssigem Dimethyläther
durchgeführten Extraktionsmethode zur Verfügung zu stellen. Ein weiteres Erfindungsziel
besteht in der Schaffung eines Verfahrens des genannten Typs, bei dem das Dotterlecithin
in hoher Ausbeute ohne Denaturierung gewonnen werden kann und gleichzeitig die Dotterproteine
ebenfalls ohne jegliche Denaturierung gewonnen werden können. Noch ein Erfindungsziel
besteht in der Schaffung eines Verfahrens der beschriebenen Art, bei dem der Dimethyläther
in einem hohen Anteil wiedergewonnen und mit großem Vorteil wiederverwendet werden
kann.
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Ein weiteres Erfindungsziel besteht in der Schaffung eines Verfahrens
des beschriebenen Typs, welches leicht und ohne hohen Aufwand durchführbar ist.
Die vorgenannten und weitere Ziele sowie die Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung, welche auf die beigefügte
Zeichnung Bezug nimmt, verdeutlicht.
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Die Figur ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem
Wassergehalt des Extrakts nach seiner Dehydratisierung, jedoch vor der Dehydratisierung
der isolierten lecithinreichen Fraktion, und dem Dotterlecithingehalt (auf wasserfreier
Basis) des durch die Dehydratisierung der isolierten lecithinreichen Fraktion erhaltenen
Endprodukts.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Gewinnung von Eidotterlecithin
aus Rohdotter gewonnen, welches darin besteht, daß man Rohdotter mit flüssigem Dimethyläther
extrahiert, wobei das Gewichtsverhältnls des flüssigen Dimethyläthers zum Rohdotter
mindestens 2:1 beträgt, anschließend die im Extraktionsgemisch enthaltenen Dotterproteine
abtrennt und den flüssigen Dimethyläther entfernt, wobei ein Lecithin, neutrale
Lipide und Wasser enthaltender Extrakt erhalten wird, den Extrakt bis auf einen
Wassergehalt von höchstens 20 Gew.-Sd dehydratisiert, wodurch der Extrakt zur Auftrennung
in eine lecithinreiche Fraktion und eine an neutralen Lipiden reiche Fraktion veranlaßt
wird und danach die lecithinreiche Fraktion isoliert.
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Der bei der Extraktion mit flüssigem Dimethyläther erhaltene Extrakt
ist eine Emulsion eines Dreikomponentensystems aus Dotterlecithin, neutralen Lipiden
und Wasser, wobei der Gehalt an neutralen Lipiden höher als jener des Lecithins
ist.
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Im allgemeinen beträgt das Gewichtsverhältnis des Lecithingehalts
zum Gehalt an neutralen Lipiden etwa 30:70. Wenn der Extrakt nach dem erfindungsgemässen
Verfahren so weit dehydratisiert wird, daß er einen Wassergehalt von höchstens 20
Gew.-% aufweist, erfolgt überraschenderweise eine Auftrennung des Extrakts in zwei
gesonderte Fraktionen, nämlich eine lecithinreiche Fraktion und eine an neutralen
Lipiden reiche Fraktion. Die abgetrennte lecithinreiche Fraktion enthält Lecithin,
neutrale Lipide und Wasser, ist jedoch im Vergleich zum vorgenannten Extrakt als
solchem reich
an Lecithine d,h. das Gewichtsverhältnis des Lecithingehalts
zum Gehalt a. neutralen Lipiden beträgt etwa 50:50 bis etwa 85:15 Andererseits enthält
die abgetrennte, an neutralen Lipiden reiche Fraktion neutrale Lipide und sehr geringe
Anteile an Lecithin und Wasser.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die lecithin reiche
Fraktion einer Zweitstufen-Dehydratisierung zur Wasserabtrennung unterworfen werden,
wodurch der Wassergehalt des Produkts noch stärker vermindert werden kann. Nur durch
diese Zweitstufen-Dehydratisierung kann der Wassergehalt des Endprodukts bis auf
unterhalb 2 Gew.- vermindert werden. Die Qualität des Produkts kann dadurch verbessert
werden.
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Die Herkunft des im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten rohen
Eidotters ist nicht ausschlaggebend. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit verwendet
man jedoch in der Regel Rohdotter von Hühnereirn, Wachteleiern, Enteneiern und dergleichen.
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Man kann den Rohdotter als solches verwenden. Auch gefrorener Dotter
und gekühlter Dotter sind geeignet.
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Die mit flüssigem Dimethyläther durchgeführten Extraktionsprozesse
können ohne aufwendige Technik und ohne hohen apparativen Aufwand erfolgen. Man
kann die Extraktion beispielsweise durchführen, indem man den Rohdotter nach einer
bei Extraktionen üblichen Methode, beispielsweise nach einer diskontinuierlichen
Methode unter Rühren oder einer Säulenextraktionsmethode, unter solchen Bedingungen
mit flüssigem Dimethyläther in Berührung bringt, daß der Dimethyläther im flüssigen
Aggregatzustand gehalten wird; dies ist beispielsweise bei Raumtemperatur und einem
Druck von 4,90 bis 5,88 bar (5 bis 6 kg/cm² G) oder bei Temperaturen unterhalb -250C
und Atmosphärendruck der Fall.
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Die Menge des bei der Extraktion nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren
verwendeten flüssigen Dimethyläthers kann je nach der angewendeten Temperatur geringfügig
variiert werden. Sie wird jedoch im allgemeinen so bemessen, daß das Gewichtsverhältnis
des flüssigen Dimethyläthers zum Rohdotter mindestens 2:1 beträgt. Der Anteil des
zusammen mit den neutralen Lipiden und dem Lecithin extrahierten Wassers ist ungefähr
gleich groß wie die der Sättigungslöslichkeit entsprechende Wassermenge für den
flüssigen Dimethyläther bei der angewendeten Temperatur. Damit nicht nur eine wirksame
Extraktion der das gewünschte Lecithin enthaltenden Eilipide erzielt, sondern auch
die anschließende Dehydratisierung erleichtert wird, wendet man daher mit Vorteil
ein Gewichtsverhältnis des flüssigen Dimethyläthers zum Rohdotter von 2:1 bis 5:1
an.
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Nach Abschluß des Extraktionsprozesses und Erhalt eines Extraktionsgemisches
wird die neutrale Lipide, Dotterlecithin und Wasser enthaltende Dimethylätherlösung
des Extrakts mit Hilfe geeigneter Mittel, wie eines Filters, Zentrifugalscheiders
oder Saughebers (Siphons), von den gebildeten Dotterproteinen abgetrennt. Gewünschtenfalls
kann man die als Extraktionsrückstand angefallenen Dotterproteine weiter der Extraktion
mit flüssigem Dimethyläther unterworfen, wodurch das unextrahiert zurückgebliebene
Dotterlecithin in vorteilhafter Weise gewonnen werden kann.
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Der flüssige Dimethyläther wird aus der Dimethylätherlösung - wie
erwähnt - abgedampft, wobei man einen neutrale Lipide, Dotterlecithin und Wasser
enthaltenden Extrakt gewinnt.
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Dieser Extrakt wird dann bis auf einen Wassergehalt von höchstens
20 Gew.-% dehydratisiert.
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Der Wassergehalt des direkt aus der Extraktion erhaltenen
Extrakts
ist je nach der verwendeten Menge an flüssigem Dimethyläther unterschiedlich. Wenn
man die Extraktion z.B.
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mit 5 Gew.-Teilen flüssigem Dimethyläther pro Gewichtsteil Rohdotter
durchführt und den Dimethyläther dann von der Dimethylätherlösung abtrennt, wird
ein Wassergehalt des Extrakts von 50 Gew.-O erzielt. Der auf diese Weise gewonnene
Extrakt enthält Wasser, neutrale Lipide und Lecithin. Wenn man den Extrakt durch
Dehydratisierung unter vermindertem Druck kondensiert, wird die den Extrakt darstellende
Emulsion allmählich zerstört bzw. gebrochen.
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Die neutralen Lipide beginnen sich dann in der oberen Schicht des
kondensierten Extrakts anzureichern, und der Lecithingehalt in der unteren Schicht
des kondensierten Extrakts wird erhöht. Es kommt zu einer Auftrennung des Extrakts
in zwei gesonderte Fraktionen, d.h. eine lecithinreiche Fraktion und eine an neutralen
Lipiden reiche Fraktion.
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Die Dehydratisierung kann in dieser Stufe, wie erwähnt, durch Vakuumkondensation
vorgenommen werden. Der bei der Vakuumkondensation angewendete Druck kann etwa 100
mm Hg oder weniger, vorzugsweise etwa 10 bis 30 mm Hg, betragen. Die Temperatur
kann bei 500C oder darunter, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 40°C, liegen. Bei
Temperaturen in diesem Bereich kann eine Farbänderung in braun völlig vermieden
werden. In dieser Stufe wird die Dehydratisierung des Extrakts durch Vakuumkondensation
so weit vorgenommen, bis der Wassergehalt des Extrakts nicht mehr als 20 Gew.-%,
vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, beträgt. Wenn das Gewichtsverhältnis des flüssigen
Dimethyläthers zum Rohdotter bei der Extraktion z,B. 5:1 beträgt, macht der durch
diese Dehydratisierung abgetrennte Wasseranteil 60 bis 80 Gew.-% des im Extrakt
enthaltenen Wassers aus. Nach der Dehydratisierung durch Vakuumkondensation erhält
man eine lecithinreiche Fraktion (durchschnittliche Zusammensetzung: 35,8 Gew.-%
Dotterlecithin, 19,2 Gew.-% neutrale Lipide und 45 Gew.-% Wasser) in Form einer
von einer an neutralen Lipiden
reichen Fraktion (durchschnittliche
Zusammensetzung: 96,2 Gew.-% neutrale Lipide, 3,5 Gew.-% Dotterlecithin und 0,3
Gew.- Wasser) gesonderten Phase. Wenn der Wassergehalt im Extrakt zu stark herabgesetzt
wird (d.h. bis auf weniger als 2 Gew.-%, bezogen auf den Extrakt), besteht die Tendenz,
daß sich das Lecithin in den neutralen Lipiden löst. Dies führt zu einer nachteiligen
Verminderung der Lecithinausbeute sowie einer Herabsetzung des Lecithingehalts des
Endprodukts.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt kann die durch die Erststufen-Dehydratisierung
erhaltene, lecithinreiche Fraktion - wie erwähnt - einer Zweitstufen-Dehydratisierung
zur Wasserabtrennung unterworfen werden. Durch diese zweite Dehydratisierung läßt
sich der Wassergehalt des Produkts bis auf unterhalb 2 Gew.-% vermindern. Man kann
so ein hochwertiges Produkt gewinnen, das einen hohen Lecithingehalt, wie etwa 50bis
etwa 85 Gew.-% (wasserfreie Basis),und einen so geringen Wassergehalt wie unterhalb
2 Gew.-% bis nahezu O Gew.-% aufweist. Der Ausdruck "Lecithingehalt auf wasserfreier
Basis" bedeutet hier den Lecithingehalt, bezogen auf die im Produkt enthaltene Gesamtmenge
an Lecithin und neutralen Lipiden (Wasser ausgenommen). Die zweite Dehydratisierung
bzw. Entwässerung kann entweder durch Gefriertrocknung oder Vakuumtrocknung durchgeführt
werden. Die erstere Trockenmethode ist von Vorteil, wenn der Wassergehalt der lecithinreichen
Fraktion höchstens etwa 10 Gew.-So beträgt. Die letztere Trockenmethode ist dann
vorteilhaft, wenn der Wassergehalt mehr als 10 Gew.-% ausmacht. Bei der zweiten
Dehydratisierung kann die Trocknung bei Temperaturen von nicht mehr als 300C und
Drücken von 0,05 bis 0,5 mm Hg durchgeführt werden.
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Wie die vorangehenden Ausführungen zeigen, kann das Eidotterlecithin
erfindungsgemäß in wirksamer Weise durch Extraktion
von Rohdotter
abgetrennt werden, wobei ein Produkt mit hohem Lecithingehalt anfällt, ohne daß
eine Denaturierung des Lecithins hinsichtlich Farbe und Geruch stattfindet.
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Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern,
ohne sie jedoch zu beschränken.
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In den Beispielen (und in der sonstigen Beschreibung) erfolgt die
Bestimmung des Lecithingehalts nach der Methode, die in"Tsuchiya Tomotaro, Kijun
Yushin Bunseki-ho, 2.2.8.3.-71 Rinshishitsu(Aseton-ho), Shadan-hojin Nihon Yukagaku
Kyokai (1972)" (Tomotaro Tsuchiya, Standardanalysenmethode für Fette und Öle, Punkt
2.2.8.3.-71, Phospholipid (Acetonmethode), veröffentlicht von der Japan Oil Chemistry
Association, 1972) beschrieben ist.
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Beispiel 1 100 g Rohdotter von Hühnereiern (der Dotter enthält 50,3
Gew.1-5'a Wasser, 31,4 Gew.-%o Eilipide, 16,3 Gew.-56 Proteine und 2 Gew.- Asche)
werden in einen mit einem Rührer ausgerüsteten Einliter-Autoklaven gegeben. Dann
werden 500 g flüssiger Dimethyläther bei Raumtemperatur unter Druck in den Autoklaven
eingespeist. Danach führt man die Extraktion während 15 Min. unter Rühren bei 20"C
und einem Druck von 4,12 bar (4,2 kg/cm2G) durch. Die Dimethylätherlösung des Extrakts
wird von dem die Dotterproteine enthaltenden Anteil durch Filtration durch einen
Baumwollfilter abgetrennt. Aus der Dimethylätherlösung wird der Dimethyläther dann
abgedampft, wobei man 48 g eines Dotterextrakts erhält. Die beschriebenen Verfahrensweisen
werden 7mal wiederholt, wonach man insgesamt 336 g Extrakt erhält.
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Man stellt sieben Extraktproben her, indem man jeweils 45 g Extrakt
einwägt. Die Extraktproben werden Jeweils in einen zur Eindampfung ausgerüsteten,
trennbaren (separable) 500ml-Kolben gegeben. Die Kolben werden jeweils in ein bei
800C gehaltenes Wasserbad eingetaucht (die Temperatur des Extrakts beträgt 30 bis
400C). Man vermindert den Innendruck in den Kolben jeweils mit Hilfe einer an die
Austrittsöffnung einer Brauchwasserleitung angeschlossenen Saugstrahlpumpe bis auf
36 bis 20 mm Hg, um eine Dehydratisierung des Extrakts zu erreichen. Die sieben
Extraktproben werden 0 Min., 15 Min., 30 Min., 45 Min., 60 Min., 80 Min. bzw. 120
Min. dehydratisiert. Man erhält kondensierte Extrakte, welche jeweils zwei gesonderte
Phasen, nämlich eine an neutralen Lipiden reiche Fraktion und eine lecithinreiche
Fraktion, enthalten. Jeder zwei Phasen aufweisende, kondensierte Extrakt (mit Ausnahme
der nicht bzw. O Min. dehydratisierten Extraktprobe) wird 10 Min. bei 5000 g mit
Hilfe eines Zentrifugalscheiders vom Fällungs-Typ zentrifugiert. Dabei erhält man
eine lecithinreiche Fraktion, aus welcher man durch Dehydratisierung ein lecithinhaltiges
Endprodukt gewinnt. Tabelle III zeigt die Ergebnisse.
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TABELLE III Dehydrati- Wassergehalt des Extrakts Dotterlecithingehalt
sierungs- nach seiner Dehydratisie- (wasserfreie Basis) zeit, Min. rung, jedoch
vor der De- des durch die Dehydratisierung der isolier- hydratisierung der ten lecithinreichen
Frak- isolierten lecithin tion, Gew.- reichen Fraktion gewonnenen Endprodukts, Gew.-%
0 49,8 52,1* 15 20,0 50,0 30 15,2 66,5 45 13,6 67,5 60 10,1 71,5 80 6,3 73,9 120
2,0 61,9 *Lecithingehalt des Extrakts als solchem (vor der Auftrennung in die beiden
Fraktionen) Man trägt die Dotterlecithingehalte gegen die Wassergehalte nach der
Erststufen-Dehydratisierung des Extrakts graphisch auf; dabei erhält man das aus
der Figur ersichtliche Diagramm.
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Beispiel 2 150 g Rohdotter von Hühnereiern (der Dotter enthält 50,2
Gew.-% Wasser, 32,3 Gew0-% Eilipide 9 15,6 Gew.- Proteine und 199 Gewo -56 Asche)
werden in einen mit einem Rührer ausgestatteten Einliter-Glasautoklaven gegeben.
Dann speist man 450 g flüssigen Dimethyläther unter Druck in den Autoklaven ein0
Hierauf führt man die Extraktion 15 Min0 unter Rühren
bei 300C
und einem Druck von 5,79 bar (5,9 kg/cm2G) durch.
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Die Dimethylätherlösung des Extrakts wird durch Filtration durch einen
Baumwollfilter von den Eiproteinen abgetrennt.
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Man versetzt die als Filterrückstand erhaltenen Eiproteine mit 150
g flüssigem Dimethyläther und führt nochmals eine Extraktion in der beschriebenen
Weise während 5 Min. bei 300C und einem Druck von 5,79 bar (5,9 kg/cm²G) durch,
um die in den Eiproteinen verbliebenen Eilipide zu extrahieren. Die bei der zweiten
Extraktion erhaltene Dimethylätherlösung wird durch Filtration unter Verwendung
eines Baumwollfilters abgetrennt und mit der bei der ersten Extraktion erhaltenen
Dimethylätherlösung vereinigt. Die vereinigten Lösungen werden in ein Einliter-Becherglas
gegeben, welches man zur Abdampfung des Dimethyläthers in ein bei 250C gehaltenes
Wasserbad eintaucht. Man erhält 83 g Extrakt. Der Extrakt wird 60 Min. bei 300C
mit Hilfe eines Rotationsverdampfers einer Vakuumkondensation unterworfen, wobei
28 g Wasser abgetrennt werden. Der erhaltene kondensierte Extrakt besteht aus zwei
Phasen und enthält 18,5 Gew.-% Wasser. Der kondensierte Extrakt wird dann 10 Min.
bei 5 000 g zentrifugiert, wobei man 25 g einer an neutralen Lipiden reichen Fraktion
(welche die obere Schicht darstellt) und 30 g einer lecithinreichen Fraktion (welche
die untere Schicht darstellt) erhält. Durch Gefriertrocknung der lecithinreichen
Fraktion erhält man 20 g lecithinhaltiges Produkt. Der Lecithingehalt des Produkts
beträgt 70,3 Gew.-% (wasserfreie Basis).
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Beispiel 3 155 g Rohdotter von Hühnereiern (die Zusammensetzung entspricht
jener des Dotters von Beispiel 2) werden in einen mit einem Rührer ausgerüsteten
Einliter-Glasautoklaven gegeben. Anschließend werden 340 g flüssiger Dimethyläther
unter
Druck in den Autoklaven eingespeist. Dann führt man die
Extraktion während5 Min. bei 350C und einem Druck von 6,86 bar (7 kg/cm2G) durch.
Die durch die Extraktion im Autoklaven gewonnene Dimethylätherlösung filtriert man
durch einen Baumwollfilter in einen anderen Einliter-Autoklaven. Man dampft den
Dimethyläther von der Dimethylätherlösung bei 300C und 5,88 bar (6 kg/cm2G) ab.
Der verdampfte Dimethyläther wird zurückgewonnen, indem man ihn über ein korrosionsbeständiges
Druckrohr in eine auf 18"C abgekühlte Druckflasche leitet. Es werden 912 g Dimethyläther
zurückgewonnen.
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Man erwärmt den im Autoklaven verbliebenen Extrakt bei 10 mm Hg auf
300C (die Temperatur des Autoklaven beträgt 400C), um eine Vakuumkondensation zur
Dehydratisierung des Extrakts herbeizuführen. 60 Minuten danach finden sich im Autoklaven
53,2 g kondensierter Extrakt mit einem Wassergehalt von 17 Gew.-%. Man gießt den
aus zwei Schichten bestehenden kondensierten Extrakt in einen mit einem Filtertuch
und einer Vorlage ausgestatteten Saugtrichter, in dem man den Druck auf 400 mm Hg
vermindert, um eine an neutralen Lipiden reiche Fraktion von den beiden Schichten
als Filtrat abzutrennen. 28,4 g einer lecithinreichen Fraktion verbleiben als Rückstand
am Filtertuch. Die lecithinreiche Fraktion wird gefriergetrocknet, wobei man 18,5
g eines trockenen, lecithinhaltigen Produkts erhält. Das trockene Produkt weist
einen Wassergehalt von 2 Gew. - und einen Lecithingehalt von 67 Gew.- (wasserfreie
Basis) auf.
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Beispiel 4 85 g gefrorener Hühnereidotter (der Dotter enthält 53 Gew.-0,
Wasser, 30,5 Gew.- Eilipide, 14,5 Gew.-% Proteine und 2 Gew.-% Asche) werden in
einen korrosionsbeständigen Einliter-
Autoklaven gegeben. Nachdem
der gefrorene Dotter zu flüssigem Dotter geschmolzen ist, speist man 385 g flüssigen
Dimethyläther unter Druck in den Autoklaven ein. Dann führt man die Extraktion 5
Min. unter Rühren bei 250C und 4,9 bar (5 kg/cm2G) durch. Die erhaltene Dimethylätherlösung
des Extrakts gießt man bei Atmosphärendruck durch ein auf Metallgaze gelegtes Filtertuch
in ein Becherglas. Man hält die Temperatur im Becherglas bei 200C, wobei der Dimethyläther
verdampft. Man erhält 46,6 g eines Extrakts, den man in einen trennbaren 300 ml-Kolben
gibt und mit Hilfe eines Verdampfers während 20 Min. bei 350C (die Außentemperatur
des Autoklaven beträgt 600C) unter einem Druck von 15 mm Hg kondensiert. Dabei erhält
man 29 g eines kondensierten Extrakts, der aus zwei Schichten (welche insgesamt
18,8 Gew.-% Wasser enthalten) besteht. Der kondensierte Extrakt wird 30 Min. bei
4 000 g zentrifugiert. Die an neutralen Lipiden reiche Fraktion der beiden Schichten
wird abdekantiert, wobei man 18 g einer lecithinreichen Fraktion erhält. Durch Gefriertrocknung
der lecithinreichen Fraktion erhält man 12,7 g eines Produkts mit einem Wassergehalt
von 1,2 Gew,-S/o und einem Lecithingehalt von 72,3 Gew.-% (wasserfreie Basis).
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Beispiel 5 300 g eines gekühlten Eidotters (der Dotter enthält 54
Gew.-% Wasser, 29,8 Gew.-% Eilipide, 14,2 Gew.-26 Proteine und 2 Gew. C/o Asche)
werden in einen Zweiliter-Autoklaven gegeben. Dann werden 750 g flüssiger Dimethyläther
unter Druck eingespeist. Man führt die Extraktion dann bei einem Druck von 2,16
bar (2,2-kg/cm²G) durch, wobei man 30 Min. lang die Temperatur im Autoklaven bei
50C hält und den Autoklaveninhalt gründlich rührt. Anschließend trennt man die Dimethyläther
lösung des Extrakts ab. Der Dimethyläther wird hierauf
in derselben
Weise wie in Beispiel 3 rückgewonnen, wobei man 134 g eines Extrakts erhält. Man
gibt den Extrakt in einen trennbaren 300 ml-Kolben und führt mit Hilfe eines Verdampfers
während 130Min. eine Vakuumkondensation bei 250C/30 mm Hg zur Wasserabtrennung durch.
Der im Kolben befindliche kondensierte Extrakt, welcher aus zwei Schichten besteht,
wird in einen Saugtrichter geschüttet, welcher mit einem Filtertuch und einer Vorlage
ausgerüstet ist, in der der Druck auf 400 mm Hg herabgesetzt wird. Dadurch wird
eine an neutralen Lipiden reiche Fraktion von den beiden Schichten als Filtrat abgetrennt.
Am Filtertuch verbleiben 43,9 g (enthaltend 11,2 Gew.- Wasser) einer lecithinreichen
Fraktion als Rückstand.
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Die lecithinreiche Fraktion wird vakuumgetrocknet, wobei man 39-,8
g eines 2,1 Gew.-% Wasser und 73,2 Gew.-% Lecithin (wasserfreie Basis) enthaltenden
Produkts gewinnt.
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Beispiel 6 100 g Rohdotter von Hühnereiern (derselbe Rohdotter wie
in Beispiel 2) werden in einen mit einem Rührer ausgerüsteten Einliter-Glasautoklaven
gegeben. Man speist 75 g flüssigen Dimethyläther unter Druck in den Autoklaven ein
und führt die Extraktion durch Rühren des Autoklaveninhalts bei 50C und 2,16 bar
(2,2 kg/cm2G) durch. Dann wird die Dimethylätherlösung des Extrakts durch einen
Baumwollfilter in ein Becherglas filtriert. Aus der Dimethylätherlösung wird der
Dimethyläther abgedampft, wobei man 12,6 g eines Extrakts mit einem Wassergehalt
von 36 Gew.-% erhält.
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In den im Autoklaven verbliebenen Rückstand, welcher immer noch einen
beträchtlichen Anteil an Eilipiden enthält, werden 220 g flüssiger Dimethyläther
unter Druck eingespeist.
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Man führt die Extraktion während 5 Min. bei 59C und 2,16 bar (2,2
kg/cm2G) unter RÜhren durch. Durch diese zweite Extraktion
erhält
man 32 g eines 38 Gew.-% Wasser enthaltenden Extrakts. Der erste und zweite Extrakt
werden vereinigt und in einen Kolben (egg plant type flask) gegeben. Man führt eine
Vakuumkondensation während 17 Min. bei 310C/ 15 mm Hg unter Verwendung eines Rotationsverdampfers
durch.
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Der kondensierte. Extrakt (32,8 g mit einem Wassergehalt von 19 Gew.-%),
welcher aus zwei Schichten besteht, wird 15 Min.
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bei 4 200 Upm zentrifugiert. Dabei scheiden sich 16 g einer lecithinreichen
Fraktion ab. Die abgetrennte lecithinreiche Fraktion wird gefriergetrocknet. Dabei
erhält man 11 g eines Produkts mit einem Wassergehalt von 2 Gew.-% und einem Lecithingehalt
von 59,8 Gew.-% (wasserfreie Basis).
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Beispiel 7 2 kg Rohdotter von Hühnereiern (der Rohdotter enthält 52,5
Gew.-% Wasser, 30,1 Gew.-% Eilipide, 15,6 Gew.-% Proteine und 1,8 Gew.-% Asche)
werden in einen 15-Ltr.-Druckbehälter gegeben. Dann werden 5,5 kg flüssiger Dimethyläther
unter Druck in den Behälter eingespeist. Hierauf führt man die Extraktion während
30 Min. unter Rühren bei 280C und 5,59 bar (5,7 kg/cm2G) durch. Die Dimethylätherlösung
des Extrakts wird von den Proteinen durch Filtration mit Hilfe eines Filtergefäßes,
auf welchem sich ein Filtertuch mit einem Durchmesser von 290 mm befindet, abgetrennt.
Die Dimethylätherlösung wird dann in einen anderen Druckbehälter gegeben und auf
400C erwärmt. Der verdampfte Dimethyläther wird in einem Behälter zurückgewonnen.
Man erhält 787 g eines Extrakts mit einem Wassergehalt von 30,1 Gew.-%.
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Man stellt sieben Extraktproben durch Einwägen von jeweils 100 g Extrakt
her. Die Extraktproben werden einer Vakuumkondensation unter Verwendung eines Rotationsverdampfers
bei
50°C/10 mm Hg zwecks Dehydratisierung unterworfen. Die Dehydratisierungszeiten betragen
0, 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 80 Minuten. Jeder aus zwei Schichten bestehende kondensierte
Extrakt (ausgenommen die nicht bzw. O Min. dehydratisierte Probe) wird 15 Min. bei
5 000 Upm zentrifugiert, wobei man jeweils eine lecithinreiche Fraktion erhält.
Die lecithinreiche Fraktion wird gefriergetrocknet.
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Dabei erhält man ein lecithinhaltiges Endprodukt. Tabelle IV zeigt
die Ergebnisse: TABELLE IV Dehydratisie- Wassergehalt des Extrakts Eidotterlecithinrungszeit,
nach seiner Dehydrati- gehalt (wasser-Min. sierung, jedoch vor der freie Basis)
des Dehydratisierung der durch Dehydratiisolierten lecithinreichen sierung der iso-Fraktion,
Gew.- lierten lecithinreichen Fraktion gewonnenen Endprodukts, Gew.-% 0 30,1 36,5*
10 19,3 52,3 20 15,0 66,8 30 13,1 70,5 40 10,4 80,6 50 7,2 82,3 80 2,1 66,9 *Lecithingehalt
des Extrakts als solchem (vor der Auftrennung in die beiden Fraktionen)
Man
trägt die Dotterlecithingehalte gegen die Wassergehalte nach der Erststufen-Dehydratisierung
des Extrakts auf, wobei man das aus der Figur ersichtliche Diagramm erhält.
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ZUSAMMENFASSUNG Es wird ein neues Verfahren zur Gewinnung von Eidotterlecithin
aus rohem Eidotter geschaffen, bei welchem man rohen Eidotter mit flüssigem Dimethyläther
extrahiert und den erhaltenen Extrakt bis auf einen Wassergehalt von höchstens 20
Gew.-% dehydratisiert. Dabei wird eine lecithinreiche Fraktion als von einer neutrale
Lipide enthaltenden Fraktion gesonderte Phase gewonnen. Man kann die isolierte lecithinreiche
Fraktion zusätzlich einer Zweitstufen-Dehydratisierung unterwerfen, um ein Produkt
zu gewinnen, das einen hohen Lecithingehalt, wie 50 bis 85 Gew.-%,und einen sehr
geringen Wassergehalt (z.B. von weniger als 2 bis zu O Gew.-) aufweist. Nach dem
erfindungsgemässen Verfahren kann ein hochwertiges Lecithin in hoher Ausbeute gewonnen
werden.