DE4226850A1

DE4226850A1 - Verfahren zur Behandlung und/oder Herstellung einer Emulsion, insbesondere einer Fettemulsion

Info

Publication number: DE4226850A1
Application number: DE4226850A
Authority: DE
Inventors: Franz Prof Roiner; Klaus Kohrs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1993-09-30
Also published as: EP0562391A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und/oder Herstellung einer Emulsion, insbesondere einer Fettemulsion. Die Emulsion kann dispergierte und/oder echt gelöste Inhaltsstoffe enthalten.

Emulsionen, insbesondere Fettemulsionen, die disperse und/oder echt gelöste Systeme enthalten, sind vielfach Grundlage und/oder Bestandteile oder Hauptbestandteile von Produkten der Lebensmit telindustrie und der Kosmetikindustrie. Sie sind außerdem von großer Bedeutung bei der Herstellung von Klebstoffen, Schmier mitteln, Schuhcreme, Schädlingsbekämpfungsmitteln usw.

Aufgrund dieser unterschiedlichen Einsatzgebiete, aber auch hin sichtlich unterschiedlichster Produkteigenschaften werden an derartige Emulsionen hinsichtlich Art und Menge des zugrundelie genden Fettanteils, hinsichtlich Emulsionsgrad und Emulsions stärke, hinsichtlich Emulgatoren und deren funktionellen und vorliegenden Eigenschaften usw. die unterschiedlichsten Anfor derungen gestellt.

So werden Emulsionen beispielsweise in der Lebensmittelindustrie verwendet zur Herstellung von Kaffeesahne, von Kaffeeweißern, von Schlagsahne, von Butter und Streichfetten der verschieden sten Art, von Mayonaisen, Remouladen, zur Herstellung von Ge tränken und als Grundsubstanzen für Fettanreicherungen.

Aus diesem Grund ist die Variationsbreite funktioneller Eigen schaften, die solche Emulsionen in ihrem Einsatzbereich besitzen müssen, sehr breit gefächert.

In der Lebensmittelindustrie werden nach dem Stand der Technik entweder natürlich vorliegende Emulsionen, wie emulgiertes Fett in Milch, oder durch Separation gewonnene fettangereicherte Emulsionen (Sahne) eingesetzt. Es werden aber auch Öle mit Emul gatoren vermischt und zu einer Emulsion aufbereitet.

An alle diese Emulsionen sind wegen unterschiedlicher Produkt eigenschaften jeweils abhängig vom herzustellenden Produkt un terschiedliche Anforderungen an deren funktionelle Eigenschaften zu stellen. Das Erreichen dieser so verschiedenen Eigenschaften ist nach dem Stand der Technik nur mit aufwendigen Techniken und Mehrfachbehandlungen möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einer Verfahrensanwendung alle diese unterschiedlichen Eigenschaften, die an Emulsionen ge stellt werden, zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Be handlung und/oder Herstellung einer Emulsion, insbesondere einer Fettemulsion, die dispergierte und/oder echt gelöste Inhaltsstof fe enthält, nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Emulsion mit Ultraschall behandelt wird. Es hat sich gezeigt, daß es mit Hilfe von Ultraschallbehandlung zur Be handlung und/oder Herstellung von Emulsionen möglich ist, die geforderten unterschiedlichen Eigenschaften, die an Emulsionen gestellt werden, zu ermöglichen. Die Emulsionsstabilitäten der Emulsionen bzw. Fettemulsionen können unterschiedlich sein.

Je nach Einsatzweise der Ultraschallbehandlung (Dauer und Inten sität), je nach im Substrat vorhandener Fettart, Fettanteil und Fettzustand (z. B. Kristallisationsgrad), je nach vorhandenen oder zugesetzten Emulgatoren und deren mikrostrukturellem Zu stand (z. B. Micellen oder Submicellen), je nach Temparaturge schichte, Temperaturzustand und Temperaturwahl bei der Beschal lung können die unterschiedlichsten Eigenschaften von Emulsionen eingestellt werden.

Unter einer "Emulsion" im Sinne dieser Erfindung ist dabei jede Lösung von Fettkügelchen in einer Flüssigkeit, vorzugsweise in Wasser, vorzugsweise mit Hilfe von Emulgatoren, zu verstehen. Eine "Emulsion" im Sinne dieser Erfindung liegt insbesondere unabhängig davon vor, ob noch weitere Bestandteile in der Lösung enthalten sind oder nicht. Insbesondere ist auch ein sogenanntes Emulsionssubstrat, bei dem in der Lösung noch weitere Bestand teile enthalten sind wie beispielsweise eine Dispersion (disper gierte Inhaltsstoffe) und/oder eine Suspension und/oder eine kolloidale Lösung und/oder eine echte Lösung (gelöste Inhalts stoffe, Salze), als "Emulsion" im Sinne dieser Erfindung anzu sehen. In derartigen Emulsionssubstraten können beispielsweise Inhaltsstoffe, insbesondere dispergierte und/oder echt gelöste Inhaltsstoffe enthalten sein, die als Emulgatoren wirken und zur Förderung von Emulsions- bzw. Reemulsionsvorgängen verwendet werden können bzw. derartige Vorgänge beschleunigen können. Bei spielsweise ist fetthaltige Milch oder auch Sahne ein derartiges Emulsionssubstrat, das als "Emulsion" im Sinne der Erfindung an zusehen ist, weil Eiweiß beispielsweise als Emulgator verwendet werden kann und Milchzucker, Salze, Enzyme, Vitamine und/oder Spurenelemente diesen Vorgang stützen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

Vorteilhaft ist es, wenn die Intensität der Ultraschallbehand lung mindestens 1800 Watt, 20 kHz und 50 µm beträgt bei einem Wirkungsgrad von 20 bis 100%.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der Emul sion bzw. den Emulsionssubstraten Fett zugemischt und werden während und/oder nach der Zumischung eine oder mehrere Ultra schallbehandlungen der vorstehend beschriebenen Art durchge führt.

Vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur der zu behandelnden Fettemulsion mindestens 35°C beträgt und die Leistungsabgabe der die Ultraschallbehandlung bewirkenden Ultraschallsonde bei mindestens 40% liegt. Hierdurch können die Emulsionsstabili täten verbessert werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekenn zeichnet, daß während der Ultraschallbehandlung ein Temperatur anstieg von 2 bis 10°C eintritt.

Vorzugsweise werden der zu behandelnden Emulsion bzw. den zu be handelnden Emulsionssubstraten vor und/oder während der Ultra schallbehandlung Emulgatoren und/oder Stabilisatoren und/oder Enzymsysteme in reiner und/oder gemischter Form zugegeben. Dies kann eine Mischung von Emulgatoren, Stabilisatoren und/oder En zymen sein, aber auch eine Mischung mit sonstigen dispergierba ren und/oder lösbaren Stoffen in flüssiger und/oder pulverisier ter Form.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich net, daß die Leistungsabgabe der die Ultraschallbehandlung durchführenden Ultraschallquelle mindestens 60% beträgt, die Beschallungszeit (Einwirkungszeit der Ultraschallbehandlung) bei 2 bis 30 sec. liegt und die Temperatur der zu behandelnden Emul sion mindestens 40°C, vorzugsweise 50°C, beträgt. Hierdurch wird eine Oberflächenvergrößerung emulgierter Fettanteile be wirkt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung liegt die Lei stungsabgabe der die Ultraschallbehandlung bewirkenden Ultra schallquelle unter 40%, beträgt die Beschallungszeit (Einwir kungszeit der Ultraschallbehandlung) mindestens 30 sec. und be trägt die Temperatur der zu behandelnden Emulsion mindestens 50° C. Hierdurch wird eine Oberflächenreduzierung emulgierter Fett anteile bewirkt.

Vorzugsweise liegt die Temperatur der zu behandelnden Emulsion unter dem Klarschmelzpunkt der höchstschmelzenden Fettfraktion. Hierdurch wird eine Erhöhung freier Fettanteile in der Fettemul sion bewirkt.

Die Ultraschallbehandlung kann mehrfach bei unterschiedlichen Temperaturen unter dem Klarschmelzpunkt der jeweiligen Fettfrak tionen durchgeführt werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich net, daß vor und/oder während und/oder nach einer Ultraschall behandlung emulsionsstabilisierende Stoffe durch Separation oder ähnliche Verfahren entzogen werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich net, daß die Ultraschallbehandlung zunächst bei einer Temperatur über dem Klarschmelzpunkt durchgeführt wird. Die Fettkügelchen liegen in einem Größenbereich von einem Tausendstel mm vor. Sie sind mit einer Membran von etwa 2,5 Angström umgeben. Bei einer Beeinflussung von Kristallisationsabläufen in derartigen Fettkü gelchen dient die erste Ultraschallbehandlung bei einer Tempera tur über dem Klarschmelzpunkt der Fette zur Stabilisierung und Verfestigung der Membran (Emulsionsstabilisierung).

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich net, daß anschließend eine oder mehrere Ultraschallbehandlungen bei einer Temperatur unter dem Klarschmelzpunkt durchgeführt werden. Die unter dem Klarschmelzpunkt liegende Temperatur kann beispielsweise 20°C betragen. Es erfolgt also eine weitere Ultraschallbehandlung bei beispielsweise 20°C (also unterhalb des Klarschmelzpunktes), um die Kristallisation der bis zu die ser Temperatur kristallisierenden Fette zu beeinflussen, zu beschleunigen und andere Fette an einer Mischkristallbildung zu hindern (Fettkristallselektierung).

Vorzugsweise werden nacheinander mehrere Ultraschallbehandlungen bei abnehmender Temperatur und mit abnehmender Leistungsabgabe der Ultraschallquelle durchgeführt. Sofern erforderlich (wenn sehr viele unterschiedliche Fettsäurengemische vorliegen, z. B. bei tierischen Fetten), erfolgt eine erneute Ultraschallbehand lung bei beispielsweise 15°C und eventuell bei 10°C. Dabei wird die Leistungsabgabe der Ultraschallquelle auf 20°C, gege benenfalls auch darunter, reduziert. Ansonsten bestünde die Ge fahr, daß die Emulsion instabil wird.

Die Ultraschallbehandlung kann beispielsweise wie folgt durch geführt werden: Zunächst wird eine Ultraschallbehandlung bei einer Temperatur über dem Klarschmelzpunkt durchgeführt, die Leistungsabgabe der Ultraschallquelle beträgt 100%. Anschlie ßend wird eine Ultraschallbehandlung bei 20°C durchgeführt, die Leistungsabgabe der Ultraschallquelle beträgt 60%. Anschließend wird eine Ultraschallbehandlung bei 15°C durchgeführt, die Lei stungsabgabe der Ultraschallquelle beträgt 40%. Anschließend wird eine Ultraschallbehandlung bei 10°C durchgeführt; die Lei stungsabgabe der Ultraschallquelle beträgt 20%. Schließlich wird noch eine letzte Ultraschallbehandlung bei einer Temperatur von weniger als 10°C durchgeführt; die Leistungsabgabe der Ul traschallquelle bleibt jetzt bei 20%.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe der Ultraschall quelle mit abnehmender Temperatur der Emulsion abnimmt. Je geringer also die Temperatur der Emulsion ist, desto geringer ist auch die Leistungsabgabe der Ultraschallquelle.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeich net, daß die Fettemulsion bei einer Temperatur von 15°C und we niger einmal oder mehrmals einer Ultraschallbehandlung unterzo gen wird, die Leistungsabgabe der die Ultraschallbehandlung be wirkenden Ultraschallsonde mindestens 60% beträgt und die Be schallungszeit (Einwirkungszeit der Ultraschallbehandlung) 50 sec. und mehr beträgt. Hierdurch wird eine Demulgierung der Fettemulsion bewirkt. Nach einem derartigen Demulgiervorgang finden vorzugsweise weitere Behandlungen zur Vereinigung der demulgierten Fettanteile statt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Fettemulsion, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Fettemul sionen erfindungsgemäß behandelt und/oder hergestellt werden und daß die Fettemulsionen während oder nach der Behandlung in glei chen oder unterschiedlichen Anteilen zusammengefügt werden. Hier durch ist es möglich, eine Fettemulsion mit bestimmten Eigen schaften herzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend beschrieben:

Es wird eine aufschlagfähige Fettemulsion hergestellt.

10% einer vorliegenden Fettemulsion werden so behandelt, daß eine Erhöhung freier Fettanteile in der Fettemulsion eintritt. Die Fettemulsion wird mit Ultraschall behandelt. Die Temperatur der zu behandelnden Fettemulsion liegt unter dem Klarschmelz punkt der höchstschmelzenden Fettfraktion.

40% einer vorliegenden Fettemulsion werden so behandelt, daß eine Oberflächenreduzierung emulgierter Fettanteile eintritt. Die Fettemulsion wird mit Ultraschall behandelt. Die Leistungs abgabe der Ultraschallquelle liegt unter 40%, die Beschallungs zeit beträgt 30 sec. oder mehr und die Temperatur der zu behan delnden Emulsion beträgt mindestens 50°C.

40% einer vorliegenden Fettemulsion werden so behandelt, daß eine Oberflächenvergrößerung emulgierter Fettanteile eintritt. Die Fettemulsion wird mit Ultraschall behandelt. Die Leistungs abgabe der Ultraschallquelle beträgt mindestens 60%, die Be schallungszeit liegt bei 2 bis 30 sec. und die Temperatur der zu behandelnden Emulsion beträgt mindestens 40°C, vorzugsweise 50°C.

10% einer vorliegenden Fettemulsion werden so behandelt, daß eine Beeinflussung von Kristallisationsabläufen in der Fettemul sion stattfindet. Die Fettemulsion wird mit Ultraschall behan delt. Die Ultraschallbehandlung wird zunächst bei einer Tempe ratur über dem Klarschmelzpunkt, dann bei 20°C, bei 15°C und bei 10°C und einer Leistungsabgabe der Ultraschallquelle von 60%, 40% und 20% durchgeführt.

Nach diesen Behandlungen werden die unterschiedlich behandelten Teilmengen zusammengebracht. Es entsteht eine Fettemulsion mit nunmehr definierten Eigenschaften, im Fall des gewählten Bei spiels mit optimierten Aufschlagverhalten und beständigen Schäu men.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung und/oder Herstellung einer Emul sion, insbesondere einer Fettemulsion, die dispergierte und/ oder echte gelöste Inhaltsstoffe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion mit Ultraschall behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Ultraschallbehandlung mindestens 1800 Watt, 20 kHz und 50 µm beträgt bei einem Wirkungsgrad von 20 bis 100%.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulsion Fett zugemischt wird und während und/oder nach der Zumischung eine oder mehrere Ultraschallbehandlun gen nach Anspruch 1 oder 2 durchgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zu behandelnden Emulsion bzw. Fettemulsion mindestens 35°C beträgt und die Leistungsabgabe der die Ultraschallbehandlung bewirkenden Ultraschallsonde bei mindestens 40% liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ultraschallbehandlung ein Temperaturanstieg von 2 bis 10°C eintritt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnden Emulsion vor und/ oder während der Beschallung (Durchführung der Ultraschall behandlung) Emulgatoren, Stabilisatoren und/oder Enzymsys teme in reiner und/oder gemischter Form zugegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung eine Mischung von Emulgatoren, Stabilisatoren und/ oder Enzymen ist und/oder eine Mischung mit sonstigen dis pergierbaren und/oder lösbaren Stoffen in flüssiger und/oder pulverisierter Form.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe der die Ultraschall behandlung bewirkenden Ultraschallquelle mindestens 60% beträgt, die Beschallungszeit bei 2 bis 30 sec. liegt und die Temperatur der zu behandelnden Emulsion mindestens 40°C, vorzugsweise 50°C, beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe der die Ultraschall behandlung bewirkenden Ultraschallquelle unter 40% liegt, die Beschallungszeit mindestens 30 sec. beträgt und die Tem peratur der zu behandelnden Emulsion mindestens 50°C be trägt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zu behandelnden Emul sion unter dem Klarschmelzpunkt der höchstschmelzenden Fett fraktion liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbehandlung mehrfach bei unterschiedlichen Tempe raturen unter dem Klarschmelzpunkt der jeweiligen Fettfrak tionen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während und/oder nach einer Ultraschallbehandlung emulsionsstabilisierende Stoffe durch Separation oder ähnliche Verfahren entzogen werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbehandlung zunächst bei einer Temperatur über dem Klarschmelzpunkt durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend eine oder mehrere Ultraschallbehandlungen bei einer Temperatur unter dem Klarschmelzpunkt durchgeführt werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander mehrere Ultraschallbehand lungen bei abnehmender Temperatur und mit abnehmender Lei stungsabgabe der Ultraschallquelle durchgeführt werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe der Ultraschall quelle mit abnehmender Temperatur der Emulsion abnimmt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettemulsion bei einer Temperatur von 15°C und weniger einmal oder mehrmals einer Ultra schallbehandlung unterzogen wird, die Leistungsabgabe der die Ultraschallbehandlung bewirkenden Ultraschallsonde mindestens 60% beträgt und die Beschallungszeit (Ein wirkungszeit der Ultraschallbehandlung) 50 sec. und mehr beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Demulgiervorgang nach Anspruch 17 weitere Behandlungen zur Vereinigung der demulgierten Fettanteile stattfinden.

19. Verfahren zur Herstellung einer Fettemulsion, dadurch gekennzeichnet, daß Fettemulsionen nach einem der vorhergehenden Ansprüche behandelt und/oder hergestellt werden und daß die Fettemul sionen während oder nach der Behandlung in gleichen oder unterschiedlichen Anteilen zusammengefügt werden.