-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen und Herstellen einer
festen Öl-
oder Fett- (nachfolgend lediglich mit "Öl" bezeichnet)-Zusammensetzung
und einer flüssigen Ölzusammensetzung
aus einer Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 Gew.% Teilglyceride.
-
Beschreibung
des Standes der Technik
-
Aufgrund
des zunehmenden Gesundheitsbewußtseins
in den letzten Jahren wird der Verhinderung der Zunahme des Körpergewichtes
zur Verhinderung von Fettsucht eine hohe Aufmerksamkeit gewidmet.
Jedoch ist aufgrund der Ergebnisse von Forschungen in den letzten
Jahren geklärt,
daß nicht
die Verhinderung der Zunahme des Körpergewichtes, sondern ebenfalls
eine Verminderung des Körperfetts,
insbesondere Eingeweidefett wirksam ist, um verschiedene Krankheiten
zu verhindern und zu verbessern, wie eine Hypofunktion von Herz,
Hypertonie und Arteriosklerose. Es wurde festgestellt, daß Diglyceride
mit einer gesättigten
oder ungesättigten
Acyl-Gruppe mit
12 bis 22 Kohlenstoffatomen als Bestandteilsacyl-Gruppe nützlich sind als Mittel zur
Verhinderung und Behandlung von Fettleber (japanische offengelegte
Patentanmeldung 300828/1992).
-
WO
79/7812 offenbart ein Verfahren zum Trennen von festen Kristallen
von Fettsäuremischungen durch
Zugabe von Emulgator, Kühlen
zur Erzeugung von Kristallen und Trennung dieser.
-
Solche
Diglyceride und Monoglyceride (nachfolgend mit Teilglyceride bezeichnet)
können
durch eine Esteraustauschreaktion eines Öls und Fetts (nachfolgend nur
mit Öl
bezeichnet) wie Sojabohnenöl
oder Rapssamenöl
mit Glycerin, eine Veresterungsreaktion einer Fettsäure, die
von einem solchen Öl
stammt und durch Hydrolyse davon mit Glycerin erhalten ist, oder
dgl. oder Reinigungsbehandlungen wie Molekulardestillation und Desodorierung
hergestellt werden.
-
Eine Ölzusammensetzung
mit Teilglyceriden, hergestellt durch ein solches Verfahren, ist
eine Mischung von Glycerinfettsäureestern
mit Acyl-Gruppen mit unterschiedlichen Kettenlängen. Zum Erzielen der Inhibitionswirkung
der Diglyceride bezüglich
der Akkumulierung von Körperfett
durch tägliche
Eßgewohnheiten ist
es notwendig, das üblicherweise
gegessene Öl
(Triglycerid) durch das Diglycerid zu ersetzen. Hierfür gibt es
zwei Verfahren. Eines ist die Verwendung des Diglycerides als Kochöl anstelle
des üblichen
Kochöls
(Salatöl).
Das andere ist das Essen von bearbeiteten Nahrungsmitteln wie Mayonnaise,
Margarine oder Bratöl
unter Verwendung des Diglycerides anstelle des Öls.
-
Öle mit unterschiedlichem
Schmelzpunkt werden bei diesen Nahrungsmitteln angesichts der verwendeten
Stelle, des Geschmacks und des Mundgefühls, der Lebensdauer und dgl.
verwendet, und niedrigsiedendes Öl
und hochsiedendes Öl
werden angemessen verwendet.
-
Beispielsweise
geht Salatöl
keine Kristallisierung von Öl
selbst in einem Kühlschrank
oder bei niedrigen Temperaturen im Winter ein. Jedoch hat das Diglycerid
einen höheren
Schmelzpunkt als das Triglycerid angesichts der Struktur, und somit
kristallisiert es bei niedriger Temperatur. Daher kann das Glycerid
nicht aus einer Flasche herausgenommen werden oder hat einen Nachteil
angesichts des Aussehens. Wenn zusätzlich das Diglycerid als Ölmaterial
für Mayonnaise
oder Dressing verwendet wird, das/die in einem Kühlschrank gelagert werden kann,
so wie es ist, kristallisiert das Diglycerid, so daß die Emulsion
verfestigt wird, oder eine Ölabtrennung
(Trennung des Ölmaterials)
tritt auf. Das Diglycerid wird im allgemeinen von tierischem oder pflanzlichem Öl für allgemeine
Zwecke hergestellt. Selbst wenn Rapssamenöl oder dgl., das gesättigte Fettsäuren nur
in einer kleinen Menge enthält,
als Ausgangsmaterial zur Erniedrigung des Schmelzpunktes des resultierenden
Diglycerides verwendet wird, kristallisiert das Glycerid in einem
Kühlschrank
(bei 5°C)
unter Verfestigung. Der Schmelzpunkt von Rapssamenöl liegt
bei ungefähr –5°C, während der
Schmelzpunkt des Diglycerides, hergestellt durch Verwendung des
Rapssamenöls
als Ausgangsmaterial, etwa 15°C
ist. Demzufolge ist es notwendig, den hochschmelzenden Anteil des
Diglycerides durch Fraktionierung zur Erniedrigung des Schmelzpunktes
zu entfernen. Der fraktionierte hochschmelzende Teil kann als Öl für Brot,
zum Braten, für
Schokolade, etc. so wie es ist, verwendet werden, wenn ein hoher
Schmelzpunkt erforderlich ist.
-
Die
Nahrungsforschungen solcher Diglyceride klärten sich in den letzten Jahren,
und der niedrigschmelzende Anteil und der hochschmelzende Anteil
davon müssen
fraktioniert werden. Im Stand der Technik gibt es jedoch Beispiele,
bei denen Diglyceride von einer Glyceridmischung unter Verwendung
eines Lösungsmittels
konzentriert oder entfernt werden (offengelegte japanische Patentanmeldungen
65212/1977, 122793/1988, 117845/1989 und 34990/1996, etc.), aber
es gibt kein Beispiel, bei dem ein hochschmelzendes Diglycerid und
ein niedrigschmelzendes Diglycerid von Hochkonzentrationsdiglyceriden
fraktioniert werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß hochreine
Diglyceride, die bisher von Emulgatorherstellern verkauft wurden, solche
mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 20°C sind, wie Stearinsäurediglycerid
und Oleinsäurediglycerid,
und diese werden als lipophile Emulgatoren durch Einfügen in einer
kleinen Menge in ein Öl
verwendet, und können
komplett in dem Öl
aufgelöst
werden, selbst wenn ihr Schmelzpunkt hoch ist, und somit ist kein Diglycerid
mit einem Schmelzpunkt von 20°C
oder weniger erforderlich.
-
Angesichts
des Fraktionierungsprozesses des niedrigschmelzenden und des hochschmelzenden
Anteils, wie oben beschrieben, wird die Trennung durch Chromatographie
und Destillation berücksichtigt.
Jedoch beinhalten solche Verfahren Probleme der niedrigen Produktivität, hohen
Kosten, Verschlechterung der Qualität, etc.
-
Zum
Fraktionieren von Teilglyceriden in einen festen Anteil und einen
flüssigen
Anteil ist es notwendig, die Teilglyceride zum Kristallisieren eines
hochschmelzenden Anteils davon zu kühlen. Ein Verfahren, bei dem ein
lipophiler Polyglycerinfettsäureester
zu einem Öl
zum Fraktionieren zu einem festen Anteil und einem flüssigen Anteil
gegeben wird (offengelegte japanische Patentanmeldungen 289897/1989
und 31397/1991), ein Verfahren, bei dem ein Emulgator zu Fettsäuren zur
Entfernung des kristallisierten Bereiches zugegeben wird (offengelegte
japanische Patentanmeldung 106782/1999) und dgl. wurden vorgeschlagen.
Jedoch werden Diglyceride und Monoglyceride als Verunreinigungen
behandelt, die die Kristallisierung von Öl inhibieren (Yu Kagaku (Oil
Chemistry), 28, 700–708
(1979); und Oil Palm News, 22, 10–18 (1997)) und die Diglyceride werden
als schwer kristallisierbar und insbesondere als schwer trockenfraktionierbar
ohne Verwendung irgendeines Lösungsmittels
angesehen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es
ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum Fraktionieren einer Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 Gew.% Teilglyceride, in einen festen und
einen flüssigen
Anteil anzugeben, wodurch diese Probleme gelöst werden können.
-
Bei
der Fraktionierung von Palmöl
unter Anwendung eines Trockenfraktionierverfahrens oder der Überwinterung
zur Herstellung von Salatöl,
sind Kristalle, die durch einfaches Kühlen niedergeschlagen sind, fest
und eine Kristallaufschlämmung
davon ist flüssig
und kann leicht in einen festen Anteil und einen flüssigen Anteil
durch Filtration und Zentrifugation getrennt werden, während eine
Kristallaufschlämmung,
erhalten durch einfaches Kühlen
von Diglyceriden hoher Konzentration, nicht flüssig ist und nicht in einen
festen und einen flüssigen
Anteil bei Bedingungen der üblichen
Filtration und Zentrifugation getrennt werden kann, was dazu führt, daß kein flüssiger Anteil
erhalten wird. Wie oben beschrieben sind das Öl und die Teilglyceride bezüglich der
Kristalleigenschaften vollständig
voneinander verschieden und die Fraktionierung wird schwieriger, wenn
sich der Anteil der Teilglyceride erhöht. Jedoch wurde festgestellt,
daß in
einer Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 Gew.% Teilglyceride, eine Fest-Flüssig-Trennung
möglich
wird, indem die Ölzusammensetzung
gekühlt
wird, zum Ausfällen
von Kristallen nur in dem Fall, wenn ein Emulgator zugegeben wird.
Es wurde hierdurch festgestellt, daß die Ölzusammensetzung, die die Teilglyceride
umfaßt,
in einen festen und einen flüssigen
Anteil mit niedriger Energie mit milden Bedingungen bei niedrigen
Kosten ohne Verwendung irgendeines Lösungsmittels getrennt werden
kann.
-
Erfindungsgemäß wird somit
ein Verfahren zum Fraktionieren einer Ölzusammensetzung, umfassend zumindest
50 Gew.% Teilglyceride, in einen festen und einen flüssigen Anteil
angegeben, umfassend das Auflösen
eines Emulgators in der Ölzusammensetzung,
Kühlen
der Lösung
zum Ausfällen
von Kristallen und anschließenden
Durchführung
einer Fest-Flüssig-Trennung.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Merkmale Die Ölzusammensetzung, umfassend
zumindest 50 Gew.% (nachfolgend lediglich mit "%" bezeichnet)
Teilglyceride, die erfindungsgemäß verwendet
wird, wird hergestellt, indem ein Alkali-Katalysator oder Lipase
auf ein Öl
mit den beabsichtigten Bestandteilsfettsäuren und Glycerin wirken kann,
zur Durchführung
einer Esteraustauschreaktion, oder indem ein Alkali-Katalysator oder
Lipase auf eine Mischung der beabsichtigten Bestandteilsfettsäuren oder
Ester davon, erhalten durch Hydrolyse eines Öl, und Glycerin wirken kann,
zur Durchführung
einer Veresterungsreaktion. Beispiele des Öls umfassen pflanzliche Öle wie Sojabohnenöl, Rapssamenöl, Sonnenblumenöl, Saffloröl, Leinsamenöl, Perillaöl, Palmöl, Reisöl und Kornöl; tierische Öle wie Rindertalg
und Fischöl;
und gemischte Öle,
gehärtete Öle, fraktionierte Öle und statistische
umgeesterte Öle
davon. Die Anzahl der Kohlenstoffatome der Acyl-Gruppen, die die
Teilglyceride ausmachen, ist bevorzugt 8 bis 24, besonders 16 bis
22. Zur Erniedrigung des Schmelzpunktes eines flüssigen Anteils, der durch Fest-Flüssig-Trennung
erhalten wird, ist der Gehalt der Acyl-Gruppen, die von Palmitinsäuren und
Stearinsäure
stammen, bevorzugt maximal 20 %, besonders maximal 15 insgesamt.
-
Der
Gehalt der Teilglyceride in der Ölzusammensetzung,
umfassend die Teilglyceride ist zumindest 50 %, bevorzugt zumindest
70 %, insbesondere höher
als 80 %. Die Teilglyceride sind bevorzugt Diglyceride und der Gehalt
der Monoglyceride ist bevorzugt maximal 5 %, insbesondere maximal
2 %. Der Gehalt der freien Fettsäure
ist bevorzugt maximal 5 %, besonders maximal 2 % angesichts der
Verbesserung des Geschmacks der Ölzusammensetzung.
Der Rest setzt sich aus Triglyceriden zusammen und der Gehalt davon
ist bevorzugt 1 bis 50 %, besonders 2 bis 20 % angesichts des Fraktioniervorgangs.
-
Ein
Emulgator wird zu der Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 % der somit hergestellten Teilglyceride gegeben,
und die Mischung wird nach Bedarf erwärmt, zum Auflösen des
Emulgators in der Ölzusammensetzung.
-
Beispiele
des erfindungsgemäß verwendeten
Emulgators umfassen Polyolfettsäureester,
Salze von Stearyllactat; Stearylcitrat, Cholinsäure (Salze), etc., wobei solche
mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 40°C bevorzugt sind. Besonders
bevorzugte Emulgatoren sind Polyolfettsäureester. Beispiele der Polyolfettsäureester
umfassen Glycerinfettsäuremonoester,
Glycerin-organische Fettsäureester
(organische Säure:
Essigsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Succinsäure, Diacetylweinsäure oder
dgl.), Polyglycerin-kondensierte Ricinolsäureester, Polyglycerinfettsäureester,
Succrosefettsäureester,
Sorbitanfettsäureester,
Polyoxyethylensorbitanfettsäureester,
Propylenglykolfettsäureester
und Phospholipide, wobei Polyglycerinfettsäureester, Sucrosefettsäureester
und Sorbitanfettsäureester
bevorzugt sind.
-
Die
Acyl-Gruppen in dem Polyolfettsäureester
sind gesättigte
oder ungesättigte
Acyl-Gruppen mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 12 bis 18
Kohlenstoffatomen, wobei Mischungen der gesättigten und ungesättigten
Acyl-Gruppen besonders
bevorzugt sind. Spezifisch ist eine gemischte Acyl-Gruppe, die sich
aus einer gesättigten
Acyl-Gruppe mit
12 bis 18 Kohlenstoffatomen und einer ungesättigten Acyl-Gruppe mit 18 Kohlenstoffatomen
zusammensetzt, bevorzugt. Der Gehalt der Acyl-Gruppen mit weniger
als 12 Kohlenstoffatomen ist bevorzugt maximal 1 %, bezogen auf
alle Bestandteilsacyl-Gruppen des Polyolfettsäureesters.
-
Unter
den Polyolfettsäureestern
sind Polyglycerinfettsäureester
besonders bevorzugt, wobei solche mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad
von 4 bis 15, bevorzugt 8 bis 12 und einem Veresterungsgrad von
wenigstens 70 % weiter bevorzugt sind.
-
Weiterhin
hat der Polyolfettsäureester
bevorzugt einen HLB (entsprechend der Griffins-Gleichung) von maximal
7 und einen Schmelzpunkt im Bereich von 20 bis 40°C angesichts
der angemessen Fraktionierung der Ölzusammensetzung mit zumindest
50 % der Teilglyceride.
-
Im
Hinblick auf den Mischungsanteil der Ölzusammensetzung, umfassend
wenigstens 50 % der Teilglyceride, zu dem Emulgator ist es bevorzugt,
daß der
Emulgator in einem Anteil von 0,001 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt
0,05 bis 0,5 Gew.-Teilen, besonders 0,1 bis 0,3 Gew.-Teilen pro
100 Gew.-Teile der Ölzusammensetzung,
umfassend die Teilglyceride, angesichts der sicheren Fraktionierung
vermischt wird.
-
Eine
Mischung aus der Ölzusammensetzung
mit zumindest 50 % der Teilglyceride und dem Emulgator wird dann
nach Bedarf erwärmt,
zum Auflösen
des Emulgators darin. In diesem Fall wird die Temperatur bevorzugt
auf 20 bis 80°C,
mehr bevorzugt 30 bis 60°C
gesteuert. Der Schmelzpunkt des Emulgators, insbesondere des Polyolfettsäureesters,
der hierin verwendet wird, ist bevorzugt um 3 bis 25°C, mehr bevorzugt
5 bis 20°C
höher als
der der Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 % der Teilglyceride, die fraktioniert werden
sollen.
-
Die Ölzusammensetzung,
die zumindest 50 % der Teilglyceride umfaßt, worin der Polyolfettsäureester aufgelöst ist,
wird für
wenigstens eine Minute, bevorzugt 3 bis 30 Minuten in einem Temperaturbereich
gemischt, bei dem kein Kristall niedergeschlagen wird, z.B. bei
einer Temperatur von 15 bis 80°C,
bevorzugt 20 bis 60°C,
und wird dann bei einer Kühlrate
von 0,1 bis 10°C/h,
bevorzugt 1 bis 5°C/h,
insbesondere 1 bis 3°C/h zum
Ausfällen
eines hochschmelzenden Diglyceridhaltigen Anteils in einen hochschmelzenden
Anteil (feste Ölzusammensetzung)
durch die Kristalleinstellwirkung auf der Basis des Polyolfettsäureesters
gekühlt,
um hierdurch Kristalle davon zum Wachsen zu bringen.
-
Wenn
die Temperatur der Mischung eine Temperatur erreicht, bei der der
gewünschte
hochschmelzende Bereich vollständig
ausgefällt
ist, wird die Mischung für
10 bis 600 Minuten, bevorzugt 30 bis 300 Minuten gealtert. Danach
werden der hochschmelzende und der niedrigschmelzende Anteil von
der Mischung durch ein Verfahren zum Hydrieren unter Druck, der
Vakuumfiltration, Zentrifugation, Behandlung mit einer Membran oder
dgl. fraktioniert. Das Filtrationsverfahren ist bevorzugt, weil
die Ausbeute der flüssigen Ölzusammensetzung
höher wird.
-
Wie
oben beschrieben wird die Ölzusammensetzung,
umfassend zumindest 50 % der Teilglyceride gemäß dieser Erfindung bevorzugt
in feste und flüssige
Anteile ohne Verwendung irgendeines Lösungsmittels fraktioniert.
-
Beispiel 1
-
Nach
Beladen eines Vierhalskolbens mit rohem Öl (2500 g) wurden eine nicht-selektive
Lipase ("Lipase
OF", Produkt von
Meito Sangyo Co., Ltd.; 1,3 g) und Wasser (2500 g) zur Durchführung der
Hydrolyse bei 40°C
für 6 Stunden
unter Rühren
unter einer Stickstoffatmosphäre
zugegeben und eine Ölphase
durch Zentrifugation getrennt. Das Reaktionsprodukt (2000 g) der Ölphase,
Glycerin (330 g) und eine 1,3-positionsselektive, immobilisierte
Lipase ("Lypozym
IM", Produkt von
Novo Nordist Bioindustry Co.; 200 g) wurden zur Durchführung einer
Veresterungsreaktion für
5 Stunden bei 40°C
und 4 hPa vermischt. Das resultierende Reaktionsprodukt wurde einer
Molekulardestillationsbehandlung und einer Desodorierbehandlung
unterworfen, unter Erhalt einer teilglyceridhaltigen Ölzusammensetzung
(1360 g) mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1. Ein Palyolfettsäureester
(0,2 g) oder kein Polyolfettsäureester
wurden dann zu Anteilen (jeweils 100 g) der Teilglycerid-haltigen Ölzusammensetzung
gegeben, um diese auf 40°C
(auf 60°C
beim Erfindungsprodukt 4), zu erwärmen, unter Erzeugung von gleichmäßigen Flüssigkeiten
insgesamt. Danach wurden die Flüssigkeiten
auf 5°C
bei einer Kühlrate
von 2°C/h
und einer Rührgeschwindigkeit
von 10 Upm gekühlt
und dann 2 h ruhen gelassen.
-
Die
resultierenden Kristallaufschlämmungen
wurden getrennt zu einer festen Ölzusammensetzung und
einer flüssigen Ölzusammensetzung
durch ein Saugfiltrationsverfahren fraktioniert. Die Zusammensetzungen
der flüssigen Ölzusammensetzungen
sind in Tabelle 2 gezeigt.
-
-
-
(Bemerkung)
Polyolfettsäureester:
- – THL
15: Gemischter Fettsäureester
von Decaglycerin, Produkt von Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd., HLB:
3, Schmelzpunkt: 31°C;
- – Synthetisches
Produkt: Decaglycerinpalmitat (40 %), Oleat (60 %); HLB:3, Schmelzpunkt:
29°C;
- – Nr.
700 P-2: Caprinsäuremonoglycerid,
Produkt von Taiyo Kagaku (Chemical) Co., Ltd., HLB: 7,2, Schmelzpunkt:
15°C;
- – Nr.
61 NN: Sorbitanstearat, Produkt von Taiyo Kagaku (Chemical) Co.,
Ltd., HLB: 6,2, Schmelzpunkt: 56°C.
-
Die
Erfindungsprodukte 1 bis 5 sind flüssige Ölzusammensetzungen, und keine
Ausfällung
von Kristallen wurde beobachtet, selbst wenn sie bei 5°C eine Stunde
stehengelassen wurden. Bei den Vergleichsprodukten gelierten die
Kristallaufschlämmungen
und keine flüssigen Ölzusammensetzungen
konnten erhalten werden. Daher wurden die Teilglyderid-haltigen Ölzusammensetzungen
gemäß Tabelle
1 jeweils bei 5°C
gelagert. Als Ergebnis fielen bei beiden Ölzusammensetzungen, die von
Sonnenblumenöl
und Sojabohnenöl stammten,
Kristalle bei 5°C
aus, unter Erzeugung eines Gels. Insbesondere verfestigte sich die Ölzusammensetzung,
die das Sojabohnenöl
verwendete, in einer Flasche für
Salatöl
und konnte aus der Flasche nicht herausgenommen werden.
-
Vergleichsbeispiel
-
Sonnenblumenöl (81 Gew.-Teile)
als Ausgangsöl
wurde zu der Teilglycerid-haltigen Ölzusammensetzung (29 Gew.-Teile),
die von Sonnenblumenöl
stammte, gezeigt in Tabelle 1, gegeben, zur Herstellung einer Ölzusammensetzung
mit 25 % Diglyceriden. Das oben beschriebene synthetische Produkt
(0,2 g) des Polyolfettsäureesters
wurde zu dieser Ölzusammensetzung
(100 g) gegeben und die Mischung auf 40°C erwärmt, unter Herstellung einer
insgesamt gleichmäßigen Flüssigkeit.
Danach wurde die Flüssigkeit
bei einer Kühlrate von
2°C pro
Stunde und einer Rührgeschwindigkeit
von 10 Upm gekühlt.
Weil diese Ölzusammensetzung
etwa 74 % Triglyceride enthielt, war der Schmelzpunkt davon niedrig,
so daß kein
Kristall bei –4°C ausgefällt wurde. Daher
wurde die Flüssigkeit
auf –10°C gekühlt und
dann 2 Stunden stehengelassen. Die resultierende Kristallaufschlämmung gelierte
und Kristalle davon waren zu fein, um diese durch Filtration zu
sammeln.
-
Wie
oben beschrieben, können
erfindungsgemäße Ölzusammensetzungen
mit 50 % Teilglyceriden leicht in eine feste und eine flüssige Ölzusammensetzung
fraktioniert werden.
