DE2916604C2

DE2916604C2 - Verfahren zum selektiven Gewinnen von Triglyceriden oder Gemischen von Triglyceriden höherer Fettsäuren in kristalliner Form aus natürlich vorkommenden Fetten und Ölen

Info

Publication number: DE2916604C2
Application number: DE2916604A
Authority: DE
Inventors: Gerhard F. Dipl.-Chem. 2070 Großhansdorf Plonis; Gerhard Von Dr. 4505 Bad Iburg Rappard
Original assignee: Walter Rau Lebensmittelwerke GmbH
Current assignee: Walter Rau Lebensmittelwerke GmbH
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1985-06-27
Also published as: GB2048928A; OA06519A; GB2048928B; DE2916604A1; MY8500207A; FR2455080A1; FR2455080B1

Description

zeichnet ist, daß man

(a) natürlich vorkommende Fette und/oder öle auf eine über der Keimbildungstemperatur liegende Temperatur erwärmt und alle Kristallkeime auflöst,

(b) dann die Schmelze auf eine Temperatur von 5 bis 15° C oberhalb des Erstarrungspunktes rasch abkühlt,

(c) bei dieser Temperatur die Schmelze mit Impfkristallen versetzt,

(d) die mit den Impfkristallen versetzte Schmelze auf eine Temperatur von 4°C oberhalb bis 4°C unterhalb des Erstarrungspunktes langsam abkühlt und

(e) die bei dieser Temperatur gebildeten Kristalle abfiltriert.

In der ersten Stufe (a) erwärmt man das Fett und/oder öl kurzzeitig auf eine Temperatur, die über die Keimbildungstemperatur liegt, und sorgt dafür, daß sich alle Keime auflösen, daß also die Schmelze frei von Keimen ist Diese Temperatur liegt gewöhnlich über 75° C, insbesondere bei 80 bis 90⁰C Vorzugsweise erreicht man die Temperatur in besonders wirtschaftlicher Weise über einen Wärmeaustauscher mit Spitzenheizung.

Beim Austritt der Schmelze aus dem Wärmeaustauscher liegt die Temperatur der Schmelze 5 bis 15° G vorzugsweise 8 bis 12⁰C, oberhalb des Erstarrungspunktes. Wenn die Schmelze diese Temperatur erreicht hat, werden Impfkristalle, vorzugsweise in der /-Kristallform, in einer Menge von bevorzugt 1 bis 100 g je Tonne Fett und/oder öl zugesetzt Die Impfkristalle können in dem eingesetzten öl oder geschmolzenen Fett suspendiert sein und. in dieser Form der Schmelze zugegeben werden. Hierbei wird nur eine sehr geringe Menge öl und/oder Fett benötigt

Nach der Zugabe der Impfkristalle wird die Temperatur der Schmelze langsam erniedrigt bis sie im Bereich von ±4° C um den Erstarrungspunkt liegt Hierbei ist ein gründliches Durchmischen der Schmelze besonders vorteilhaft Je nach dem gewünschten Triglycerid oder Gemisch von Triglyceriden höherer Fettsäuren ändert sich der Erstarrungspunkt und damit auch die Abk{£~ lungsgeschwindigkeit der Schmelze. Zweckmäßigerweise verwendet man zur Kristallisation der Schmelze einen Kristallisator, dessen Kühlfläche auf einer konstanten Temperatur gehalten wird; dies wird mittels eines Kühlmittels erreicht, dessen Temperatur der Filtrationstemperatur entspricht

Die im Bereich von ±4° C um den Erstarrungspunkt liegende Temperatur wird auch als Filtrationstemperatur bezeichnet Sobald die Schmelze die Filtrationstemperatur erreicht hat wird mit dem Abfiltrieren der gebildeten Kristalle begonnen.

Das nach dem Abfiltrieren erhaltene Filtrat kann dann einem erneuten Kristallisationsverfahren unterworfen werden, wie es vorstehend beschrieben ist wobei man dann für die Kristallisation und diö Filtrierung die für die weiteren gewünschten Triglyceride oder Triglyceridgemische erforderlichen Temperaturen wählt

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht man, daß die Triglyceride rein kristallisieren, das heißt, daß sie sich ohne Einschluß von Teilen der Schmelze oder den Einbau anderer Moleküle bilden. Des weiteren gelingt es, daß die Kristalle möglichst groß werden, denn je größer die Kristalle sind, desto kleiner ist ihre spezifische Oberfläche und damit die Gefahr, Verunreinigungen durch Benetzung der Oberfläche bei der Kristallabtrennung mitzuschleppen. Außerdem ist es beim Vorliegen größerer Kristalle einfacher, sie aus der Schmelze abzutrennen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es erforderlich, daß die Schmelze nicht unterkühlt wird. Vielmehr muß die Kristallisation langsam verlaufen, denn nur in diesem Falle tritt eine selektive Bildung der gewünschten Kristalle ein, ohne daß unerwünschte Moleküle in das Kristallgitter eingebaut werden.
Auf diese Weise erhält man große Kristalle des betreffenden und gewünschten Triglycerids oder Triglyceridgemischs von hoher Reinheit

Im Hinblick darauf, daß die Kristallisation bei Naturfetten sehr langsam erfolgt, war die Feststellung überraschend, daß man die Kristallisationszeiten dadurch abkürzen kann, daß man nur bei den Temperaturen, bei denen nennenswerte Mengen an Kristallen entstehen, eine sehr langsame Teuiperaturabsenkung durchzuführen braucht, und zwar bis zu dem Punkt bei dem die Kristallbildung praktisch aufhört, während die übrigen Verfahrensschritte ziemlich rasch durchgeführt werden können. Dadurch wird die Gesamtzeit, die üblicherweise zum Kristallisieren von Fetten angewendet worden ist oder werden muß, wesentlich verkürzt und eine weitgehende Schonung der Triglyceride erreicht

Die Steuerung der Temperatur, bei der nennenswerte Mengen an Kristallen entstehen, ist besonders bedeutsam und bedarf einer sorgfältigen Überwachung. Hierbei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Ablauf der Temperatur in der Schmelze mit einem Temperaturschreiber zu verfolgen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

15 kg entsäuertes und gebleichtes Palmöl werden auf 85° C erwärmt wobei sich sämtliche Kristallkeime lösen. Dann wird die Schmelze rasch auf 45° C abgekühlt Bei dieser Temperatur werden der Schmelze 1 g Impfkristalle, die in Palmöl einer Temperatur von 45° C aufgeschlämmt sind, zugegeben. Anschließend kühlt man die Schmelze langsam auf 35⁰C Nach etwa 2 bis 3 Stunden erreicht die Schmelze diese Temperatur. Die gebildeter. Kristalle werden abfiltriert
Ausbeute: 23 kg; Jodzahl 31; Fp. 54° C.

12,5 kg Olein als Filtrat werden in den Kristallisator zurückgeführt und mit Impfkristallen versetzt Die KUhltemperatur wird jetzt auf 20° C eingestellt Sobald die Schmelze diese Temperatur erreicht hat was nach 2 bis 4 Stunden der Fall ist, werden die gebildeten Kristal-Ie abfiltriert

Ausbeute: 6,5 kg; Jodzahl 33; Fp. 29°C

Als Rückstand erhält man ein Olein (6,0 kg) mit einer Jodzahl 60 und einem Trübungspunkt von 5° C

Beispiel 2

750 g raffinierter Speisetalg (premier jus) mit einer Jodzahl von 44,9 und einem Erstarrungspunkt von 36,0° C werden auf 85° C erhitzt, unter Rühren rasch auf 46°C gekühlt und bei dieser Temperatur mit /?-Tristearin-Impfkristallen versetzt Dann wird das Fett in ein Temperaturbad von 35° C gestellt und weiter gerührt Nach Erreichen dieser Temperatur wiFd das Fett noch weitere 2 Stunden nachkristallisieren gelassen. Anschließend wird der entstandene Krisjallbrei filtriert Man erhält:

!.Stearin: 406,7g (- 54,2 Prozent) mit einer Jodzahl

von 40,3, einem Schmelzpunkt von 46,7°C und einem (extrapolierten) Brechungsindex T(S = 1,4566; 2. Olein: 3433 g (= 453 Prozent) mit einer Jodzahl von 50,4, einem Schmelzpunkt von 293° C und einem Brechungsindex if§ = 1,4580.

Beispiel 3

750 g gehärtetes Sojabohnenöl mit einer Jodzahl von 77,0 und einem Erstarrungspunkt von 3!,5⁰C werden auf 85° C erhitzt unter Rühren rasch auf 43° C gekühlt und bei dieser Temperatur mit yi-Tristearin-Impfkristallen versetzt Dann wird das Fett in ein Temperaturbad von 32° C gestellt und weiter gerührt Nach Erreichen dieser Temperatur wird das Fett noch weitere 2 Stunden nachkristallisieren gelassen. Man erhält:

1. Stearin: 331,7 g (= 44,2 Prozent) mit einer Jodzahl

von 73,2, einem Schmelzpunkt von 38,2⁰C und einem Brechungsindex iiS = 1,4599;

2. Olein: 4183 g (- 55,8 Prozent) mit einer Jodzahl

von SO₁O₁ einem Schmelzpunkt von 293° C und einem Brechungsindex nf = 1,4608.

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Beispiel 4

750 g gehärtetes Fischöl mit einer Jodzahl von 75,6 und einem Erstarrungspunkt von 32,2⁰C werden auf 85° C erhitzt unter Rühren rasch auf 43⁰C gekühlt und bei dieser Temperatur mit /-Tristearin-Impfkristallen versetzt Dann wird das Fett in ein Temperaturbad von 32° C gestellt und weiter gerührt Nach Erreichen dieser Temperatur wird das Fett noch weitere 2 Stunden nachkristallisieren gelassen. Man erhält:

1. Stearin: 421.8 g ( = 56,2 Prozent) mit einer Jodzahl

von 71,9, einem Schmelzpunkt von 38,1° C und einem Brechungsindex riff ■= 1,4600;

2. Olein: 328,2 g (- 43,2 Prozent) mit einer Jodzahl

von 803. einem Schmelzpunkt von 31,2°C und einem Brechungsindex ή§ = 1,4609.

Bei den in den vorstehenden Beispielen angegebe nen Schmelzpunkten handelt es sich um »Steigschmelzpunkte«, die — ebenso wie die Erstarrungspunkte — nach der DGF-Einheitsmethode, Abi. C-Fette, C-IV3a(52), gemessen worden sind.

so

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60

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Claims

1 2 sehr schwierig. Außerdem sind diese Triglyceride, insbe- Patentansprüche: sondere wenn sie ungesättigte Fettsäuren im Molekül enthalten, gegen die Einwirkung von Sauerstoff sehr

1. Verfahren zum rslektiven Gewinnen von Tri- empfindlich, besonders bei höheren Temperaturen, wie glyceriden oder Gemischen von Triglyceriden höhe- 5 dies beim Destillieren erforderlich ist Aus diesem Grün ■ rer Fettsäuren in kristalliner Form aus natürlich vor- de ist man bestrebt, andere Trennverfahren zu suchen, kommenden Fetten und ölen, indem man erwärmte um die einzelnen Triglyceride in den Naturfetten von öle oder schmelzflussige Fette in Gegenwart von einander zu trennen oder auch um bestimmte Gemische Impfkristallen abkühlt und kristallisieren läßt, da- einzelner Triglyceride aus den Naturfetten zu isolieren, durchgekennzeichnet, daß man io Hierzu zählen auch die Fraktionierungsverfahren ohne Lösungsmittel. Obwohl hierunter auch die »VTinteri-

(a) natürlich vorkommende Fette und/oder öle auf sierung von Speiseölen« verstanden wird, wie sie beieine über der Keimbildungstemperatur liegen- spielsweise in der US-PS 26 19 421 und in der GB-PS de Temperatur erwärmt und alle Kristallkeime 1013 365 beschrieben ist, beruht die vorliegende Erfinauflöst, 15 dung auf einem anderen Prinzip, wie es bei neueren

(b) dann die Schmelze auf eine Temperatur von 5 Verfahren angewendet wird, das in J. Am. Oil Chemists' bis 15°C oberhalb des Erstarrungspunktes Soc. 53 (1976), Seite 459A, Referat 58, oder in der DE-rasch abkühlt, OS 27 49 163 beschrieben wird. Danach erwärmt man

(c) bei dieser Temperatur die Schmelze mit Impf- das Fett oder öl auf die Keimbildungstemperatur (TK) kristallen versetzt, 20 des abzutrennen gewünschten Triglycends oder Ge-

(d) die mit den Impfkristallen versetzte Schmelze mischs von Triglyceriden, hält die erhaltene Schmelze auf eine Temperatur von 4° C oberhalb bis 4⁰C bis zur Bildung von Kristallkeimen auf der Keimbilunterhalb des Erstarrungspunktes langsam ab- dungstemperatur (TK), erhöht dann die Temperatur auf kühlt und die Selektions- und Umwandlungstemperatur (TS),

(e) die bei dieser Temperatur gebildeten Kristalle 25 kühlt anschließend die Schmelze sehr langsam ab und abfiltriert filtriert die gebildeten Kristalle ab. Das langsame Abkühlen wird bei diesem Verfahren als sehr wichtig be-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet um eine relativ kleine Zahl von Kristallkeimen zeichnet daß man in Stufe (b) die kristallfreie zu erhalten, die später zu weit größeren Kristallen her-Schmelze auf eine Temperatur von 8 bis 12° C ober- 30 anwachsen, als dies bei schneller Kühlung möglich wäre halb des Erstarrungspunktes abkühlt (vgl. auch »Ulimanns Encyklopädie der technischen

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, da- Chemie«, 4. Auflage, Verlag Chemie Weinheim/Bergstr, durch gekennzeichnet daß man in Stufe (c) der 1976, Band 11, Seite 487, rechte Spalte, 2. Absatz). Schmelze eine Suspension der Impfkristalle in einer Von verschiedenen Naturfetten oder auch einzelnen geringen Menge des verwendeten natürlich vor- 35 Triglyceriden höherer Fettsäuren ist es bekannt daß sie kommenden öh: und/oder aufgeschmolzenden Fet- Polymorphic zeigen, das heißt, daß sie in verschiedenen tes zusetzt Kristallformen vorkommen oder vorliegen können. So

4. Verfahren nach mindestens einem cbr Ansprü- kennt man bei zahlreichen Fetten ac-, β- und ^-Formen, ehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß man in Diese verschiedenen Kristallformen besitzen unter-Stufe (c) Impfkristalle in einer Menge vcn 1 bis 100 g 40 schiedliche Eigenschaften, die sich nicht nur auf die Lage je Tonne Fett und/oder öl zusetzt der Moleküle zu einander beschränken. Es ist weiter

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü- bekannt daß sich die einzelnen Kristallformen bei beche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als stimmten Temperaturen, den sogenannten Umwandimpfkristalle ^-Impfkristalle verwendet lungstemperaturen, umwandeln können und danach ειδ. Verfahren nach mindestens einem der Ansprü- 45 ne andere Kristallform zeigen.

ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristalle von verschiedenen Triglyceriden oder von

Schmelze während des Kristallisationsvorgangs bestimmten Triglyceridgemischen sind bekannt Sie

gründlich durchmischt. können nach dem Referat über die SU-PS 1 25 342 als

Impfkristalle beim Winterisierungsverfahren oder nach

so der DE-OS 25 55 262 als Erstarrungsbeschleuniger für

Fette und fetthaltige Zubereitungen eingesetzt werden. Es ist nun als nachteilig empfunden worden, daß die

Seit einiger Zeit hat die Gewinnung von Naturfetten vorstehend beschriebenen Verfahren entweder eine zu in sehr reiner Form immer größere Bedeutung erlangt. lange Zeit beanspruchen oder — im Falle einer Verwen-Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß man 55 dung von Impfkristallen — keine selektive Kristallisiefür die verschiedensten Belange bestimmte Triglyceride rung erreichen lassen. Deshalb galt es, die Aufgabe zu höherer Fettsäuren oder auch bestimmte Gemische der- lösen, einen Weg zu finden, der gleichzeitig eine rasche artiger Triglyceride, die in den Naturfetten vorliegen, und eine selektive Kristallisierung von in natürlich vormit ausgewählten Eigenschaften, wie wohldefinierten kommenden Fetten und ölen enthaltenden Triglyceri-Schmelzpunkten oder Schmelzpunktbereichen, Graden 60 den gestattet, ohne daß sich Mischkristalle mit höhervon Un Resättigtheiten, Theologischen Verhaltensweisen und/oder niedrigerschmelzenden Glyceriden bilden, und dergleichen, vorliegen haben möchte. Naturfette Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch stellen im allgemeinen ein Gemisch von verschiedenen ein Verfahren zum selektiven Gewinnen von Triglyceri-Triglyceriden dar, wobei Glycerin in unterschiedlicher den oder Gemischen von Triglyceriden höherer Fett-Weise mit den verschiedensten Fettsäuren verestert ist. 65 säuren in kristalliner Form aus natürlich vorkommen-Für gewöhnlich weisen alle diese Triglyceride verhält- den Fetten und ölen, indem man erwärmte öle oder nismäßig nahe verwandte Eigenschaft auf, und deshalb schmelzflüssige Fette in Gegenwart von Impfkristallen _ffl ist eine Trennung, beispielsweise durch Destillieren, abkühlt und kristallisieren läßt das dadurch gekenn- j