DE68924904T2 - Polyolpolyester als Schutz gegen Feuchtigkeit für Nahrungsmittel. - Google Patents
Polyolpolyester als Schutz gegen Feuchtigkeit für Nahrungsmittel.Info
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Description
- Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf Schutzüberzuge für Nahrungsmittel, die verwendet werden, um die Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus zu reduzieren. Die Erfindung bezieht sich im speziellen auf Snacks auf Trockengetreideflocken- und/oder Stärkebasis und auf ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Knusprigkeit dieser Snacks durch Überziehen der Nahrungsmittel mit Polyalfettsäurepolyestern.
- Knusprigkeit ist eine wünscheswerte Textureigenschaft von trockenen Snacks, und ihr Verlust aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption aus der Luft ist ein Grund für eine Ablehnung des Produkts durch den Konsumenten. Absorbiertes Wasser vermindert die Knusprigkeit von trockenen Snacks durch Plastifizieren und Weichmachen der Stärke-/Proteinmatrix. Es wäre daher wünschenswert, eine Methode zur Verzögerung der Feuchtigkeitsaufnahme durch diese Produkte zu finden, durch die eine gewünschte knusprige Textur für einen längeren Zeitraum gewährleistet bleibt und die Lagerzeit des Produktes verlängert wird.
- Ein Verfahren zum Reduzieren der Feuchtigkeitsübertragung wäre auch bei Nahrungsmitteln wie Backwaren und Trockenfrüchten, Trockengeruüse und Trockenfleisch von Nutzen, wo es wünschenswert ist, die Rate der Feuchtigkeitsabsorption gering zu halten; und bei Nahrungsmitteln wie frischem Obst, Gemüsen und Fleisch und Tiefkühlprodukten, wo eine Reduktion des Feuchtigkeitsverlustes erwünscht ist.
- In der Technik sind Nahrungsmittel mit Saccharosefettsäurepolyestern bekannt. Das am 17. August 1971 für Mattson et al. ausgegebene US-Patent 3 600 186 beschreibt Niedrigkalorien- Nahrungsmittelzusammensetzungen, die durch Ersetzen eines Teiles des Fettgehaltes eines herkömmlichen Nahrungsmittels durch einen Zuckerfettsäurepolyester oder Zuckeralkoholfettsäurepolyester hergestellt wurden. Die Polyester sollen als partieller oder vollständiger Ersatz für normales Triglyceridfett in Salat- oder Speiseölen oder für plastische Backfette zur Verwendung beim Braten, Kuchenbacken, Brotbacken udgl. nützlich sein. Es wird ein mit 50 % Saccharoseoctastearat hergestelltes plastisches Backfett beschrieben. Es wird ein aus dem Erythrittetraester von Olivenölfettsäure (ETOFA) hergestelltes Fritieröl beschrieben. Es wird auch ein Braten in der Pfanne und ein Fritieren von verschiedenen Nahrungsmitteln in ETOFA beschrieben: Kartoffelstücke, Eier, Beefsteaks, panierte Shrimps und panierte Kabeljausteaks.
- Die am 9. September 1987 veröffentlichte europäische Patentanmeldung 0 236 288 von Bernhardt beschreibt mit C&sub8;&submin; bis C&sub2;&sub2;-Fettsäuren veresterte Saccharosepolyester. Die bevorzugte Fettsäurezusammensetzung soll 9-12 % Palmitin-, 42-53 % Stearin-, 19-39 % Olein-, 2-17 % Linol-, 0-2 % Linolen-, 0-2 % Arachidin-, 0-10 % Behen- und 0-2 % Erucasäure sein. Die Polyester werden für die Herstellung von Bratölen und in Ölen fritierten Nahrungsmitteln, wie Kartaffelchips, Maischips und anderen fritierten mehlhältigen Snacks als nützlich beschrieben.
- Das am 25. Jänner 1977 für Jandacek ausgegebene US-Patent 4 005 195 beschreibt flüssige Polyolfettsäureester und Antianal-Auslaufmittel, die zur Behandlung von Hypercholesterinämie verwendet werden. In Beispiel IV wird ein Kochfett beschrieben, das aus 50 % flüssigem Saccharosepolyester und 50 % Kakaobutter hergestellt wurde; der Saccharosepolyester ist im Mittel ein 7,5-Ester von Saccharose und Oleinsäure.
- Das am 25. Jänner 1977 für Jandacek ausgegebene US-Patent 4 005 196 beschreibt eine Kombination aus flüssigen Polyolpolyestern, Antianal-Auslaufmitteln und fettlöslichen Vitaminen. Beispiel VI beschreibt ein aus 70 % Saccharoseoctaoleat und 30 % Saccharaseoctastearat hergestelltes Kochfett.
- Die EP-A-290 420 beschreibt eine mit Polyolestern hergestellte Backfettzusammensetzung.
- Das am 5. Juli 1977 für Mattson ausgegebene US-Patent 4 034 083 beschreibt mit fettlöslichen Vitaminen verstärkte und für Nahrungsmittel oder pharmazeutische Zusammensetzungen zur Behandlung und/oder Vermeidung von Hypercholesterinämie verwendete Polyolfettsäurepolyester. Kochöle und plastische Backfette werden im speziellen erwähnt. In Beispiel V beschreibt Mattson ein plastisches Backfett, das zur Verwendung beim Braten und anderen Kochvorgängen geeignet sein soll, welches Backfett 40 % Xylitpentaoleat enthält.
- Keine dieser Literaturstellen legt nahe, daß Polyolfettsäurepolyester bei der Senkung der Feuchtigkeitsübertragung wirksamer sind als Triglyceride, und keine legt nahe, daß besondere Fettsäurezusammnensetzungen hiezu erforderlich sind.
- Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Senkung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus zu schaffen.
- Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Knusprigkeit von trockenen Snacks auf Getreideflocken- und/oder Stärkebasis zu schaffen.
- Es ist ein damit verbundenes Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben-genannten Ziele durch Überziehen der Nahrungsmittel mit speziellen Polyolfettsäurepolyestern zu erfüllen.
- Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus den Beschreibungen ersichtlich.
- Alle darin verwendeten Teile, Prozentsätze und Verhältnisse sind - wenn nicht anders angegeben - auf das Gewicht bezogen.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Senkung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus, umfassend das überziehen der Oberfläche der Nahrungsmittel mit einem Überzug, der eine wirksame Menge an Polyolfettsäureestern umfaßt, worin die Polyolfettsäureester wenigstens 4 Fettsäureestergruppen aufweisen, wobei der Polyolpolyester einen Festfettgehalt von 3 % bis 10 % bei 100ºF (37ºC) aufweist und worin wenigstens 80 % der Fettsäuren nicht weniger als 12 Kohlenstoffatome enthalten. Das Verfahren ist besonders zum Aufrechterhalten der Knusprigkeit und dadurch zur Verlängerung der Lagerzeit von Snacks auf Getreideflocken- und/oder Stärkebasis nützlich.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Senkung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus. Die Erfindung ist besonders zum Schutz der knusprigen Textur von Snacks auf Trockengetreideflocken- und/oder Stärkebasis nützlich. Dieser Vorteil wird dadurch erzielt, daß vor dem Verpacken auf die Oberfläche der Endprodukte ein Überzug aus Polyolfettsäurepolyestern aufgetragen wird.
- Es wurde nun überraschend festgestellt, daß Polyolfettsäurepolyester mit einer Fettsäurekettenlänge von vorherrschend C&sub1;&sub2; oder länger dem Wasserdampftransport einem viel stärkeren Widerstand entgegensetzen als herkömmliche Triglyceridöle. Tatsächlich sind Saccharosepolyester, die hauptsächlich aus Fettsäuren mit C&sub1;&sub6;- und C&sub1;&sub8;-Kettenlängen gebildet sind, gegenüber einer Wasserdampftransmission etwa 2,5-mal resistenter als herkömmliche Triglyceridöle mit einer ähnlichen Fettsäurezusammensetzung (z. B. Sojabohnenöl, Canolaöl). Folgedessen ist die Rate der Feuchtigkeitsabsorption eines Snacks mit einem Polyolpolyesterüberzug im Vergleich mit einem triglyceridüberzogenen Produkt deutlich langsamer. Der Nettoeffekt ist eine verlängerte Lagerzeit für den Snack mit Polyolpolyesterüberzug.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich dann auch auf ein Verfahren zur Senkung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus, umfassend das überziehen der Nahrungsmitteloberfläche mit einem eine wirksame Menge von Polyolfettsäureestern umfassenden Überzug, worin die Polyolfettsäureester wenigstens 4 Fettsäureestergruppen aufweisen, worin der Polyolpolyester einen Festfettgehalt von 3% bis 10% bei 100ºF (37,8ºC) aufweist und worin wenigstens 80 % der Fettsäuren nicht weniger als 12 Kohlenstoffatome enthalten. Saccharose ist ein bevorzugtes Polyol.
- Bei einer gegebenen Überzugszusammensetzung werden dadurch bessere Feuchtigkeitsbarriereeigenschaften erhalten, daß wenigstens ein Teil des Triglycerids im überzug durch eine gleiche Menge an Polyolfettsäureestern ersetzt wird. Vorzugsweise umfaßt ein Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens 25 % Polyolfettsäureester, stärker bevorzugt wenigstens 50 % und noch stärker bevorzugt wenigstens 75 % Um bei der Rate der Feuchtigkeitsübertragung eine Maximalabsenkung zu erreichen, umfaßt der Überzug am stärksten bevorzugt 100 % Polyolfettsäureester.
- Die vorliegenden Uberzüge können verschiedentlich aromatisiert werden, beispielsweise mit Schokolade, Vanille, Erdnußbutter oder Milchgeschmack. Es kann jeder beliebige aromatisierte Überzug auf Fettbasis hergestellt werden.
- Außer den Polyolfettsäureestern können die vorliegenden überzüge beliebige herkömmliche Überzugsbestandteile enthalten, wie Triglyceride, Milchprodukte (z. B Joghurt oder Rahin), Süßstoffe, Schokolade oder andere, in der Technik bekannte Überzugsbestandteile.
- Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Polyolfettsäurepolyester werden von der aus Zuckerfettsäurepolyestern und Zuckeralkoholfettsäurepolyestern und Gemischen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt.
- Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäurepolyester umfassen Zucker oder Zuckeralkohole und Fettsäuren. Der Ausdruck "Zucker" wird darin in seinem herkömmlichen Sinn als Oberbegriff für Mono- und Disaccharide verwendet. Der Ausdruck "Zuckeralkohol" wird auch in seinem herkömmlichen Sinn als Oberbegriff für das Reduktionsprodukt von Zuckern verwendet, worin die Aldehyd- oder Ketogruppe zu einem Alkohol reduziert worden ist. Der Zucker oder Zuckeralkohol muß wenigstens 4 Hydroxylgruppen enthalten. Die Fettsäureesterverbindungen werden durch Umsetzen eines Monosaccharids, Disaccharids oder Zuckeralkohols mit Fettsäuren hergestellt, wie nachstehend erörtert.
- Beispiele für geeignete Monosaccharide sind jene mit einem Gehalt an 4 Hydroxylgruppen, wie Xylose, Arabinose und Ribose; der von Xylose abgeleitete Zuckeralkohol, nämlich Xylit, ist gleichfalls geeignet. Das Monosaccharid Erythrose ist für die praktische Durchführung dieser Erfindung nicht geeignet, da sie nur 3 Hydroxylgruppen enthält; der von Erythrose abgeleitete Zuckeralkahol, nämlich Erythrit, enthält jedoch 4 Hydroxylgruppen und ist daher geeignet. Unter den 5 Hydroxylgruppen enthal tenden Monosacchariden, die zur Verwendung hier geeignet sind, befinden sich Glucose, Mannose, Galactose, Fructase und Sorbose. Ein von Saccharose, Glucose oder Sorbose abgeleiteter Zuckeralkohol, beispielsweise Sorbit, enthält 6 Hydroxylgruppen und ist ebenfalls als der Alkoholrest der Fettsäureesterverbindung geeignet. Beispiele für geeignete Disaccharide sind Maltose, Lactose und Saccharose, welche alle 8 Hydroxylgruppen enthalten.
- Bei der Herstellung von Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäurepolyestern der vorliegenden Erfindung muß eine wie oben definierte Zucker- oder Zuckeralkoholverbindung mit Fettsäuren mit 2 bis 24, vorzugsweise 4 bis 24, am stärksten bevorzugt 8 bis 22 Kohlenstoffatomen verestert werden. Die Fettsäuren können aus geeigneten natürlich vorkommenden oder synthetischen Fettsäuren abgeleitet werden und können gesättigt oder ungesättigt sein, einschließlich Stellungsisomeren und geometrischer Isomeren (z. B. cis- und trans-Isomere)
- Wichtig für die Zwecke des Senkens der Rate der Feuchtigkeitsübertragung war die Entdeckung, daß wenigstens 80 % der Fettsäuren nicht weniger als 12 Kohlenstoffatame enthalten dürfen. Vorzugsweise werden wenigstens etwa 95 % der Fettsäuren nicht weniger als 12 Kohlenstoffatome enthalten. Stärker bevorzugt sind Polyolfettsäurepolyester, worin wenigstens 90 % der Fettsäuren nicht weniger als 16 Kohlenstoffatome enthalten, und am stärksten bevorzugt wenigstens 95 %. Beispiele für solche Fettsäuren mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen umfassen Laurin-, Myristin-, Myristolein-, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Olein-, Linol-, Linolen-, Eleostearin-, Arachidin-, Arachidon-, Behen- und Erucasäure. Bevorzugt werden wenigstens 90 % der Fettsäuren von der aus Palmitin-, Stearin-, Olein-, Linol-, Behensäure und Gemischen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt.
- Ein kennzeichnendes Merkmal von für diese Erfindung nützlichen Zucker- oder Zuckeralkaholfettsäurepolyestern ist jenes, daß sie überwiegend wenigstens 4 Fettsäurepolyestergruppen enthalten. Zucker- ader Zuckeralkoholfettsäurepolyesterverbindungen, welche 3 oder weniger Fettsäureestergruppen enthalten, werden im Darmtrakt weitgehend wie gewöhnliche Triglyceridfette verdaut, aber Zucker- oder Zuckeralkoholfettsäurepolyesterverbindungen, welche vier oder mehr Fettsäureestergruppen enthalten, werden in einem geringeren Ausmaß verdaut und haben daher erwünschte Niedrigkalorieeigenschaften.
- Es ist bekannt, daß flüssige Polyolfettsäurepolyester einen unerwünschten Analauslaufeffekt verursachen können. Im US-Patent 4 005 195 von Jandacek und im US-Patent 4 005 196 von Jandacek et al. wird eine Methode zur Vermeidung dieses Problems durch Zugabe von Antianalauslaufmitteln zu den flüssigen Polyestern beschrieben. Daher ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein mit einem flüssigen Polyolpolyester überzogenes Nahrungsmittelprodukt, der zusätzlich ausreichend Antianalauslaufmittel umfaßt, um ein Auslaufen des Polyolpolyesters zu verhindern. Vorzugsweise liegen wenigstens 3 % Antianalauslaufmittel vor, bezogen auf das Gewicht des Polyolpolyesters, stärker bevorzugt 3 bis 10 %.
- Man hat gefunden, daß Polyolfettsäurepolyester mit einer hohen Flüssig/Feststabilität gegenüber einem Analauslaufen sehr beständig sind. Unter "Flüssig/Feststabilität" wird verstanden, daß sich der flüssige Anteil der Polyester nicht leicht vom festen Anteil abtrennt. Die Polyolpolyester haben vorzugsweise eine Flüssig/Feststabilität von wenigstens 30 % stärker bevorzugt von wenigstens 50 %, noch stärker bevorzugt von wenigstens 70 % und am stärksten bevorzugt von wenigstens 90 % Ein Mindestfeststoffgehalt in den Polyolfettsäurepolyestern wird ebenfalls für die Bekämpfung des Analauslaufens bevorzugt. Die Polyester haben vorzugsweise einen Festfettgehalt von 3 % bis 10 % bei 100ºF (37,8ºC)
- Es wird auch bevorzugt, daß die Polyolpolyester eine Viskosität bei 100ºF (37,8ºC) von wenigstens 0,5 Poise (0,05 kg/ms), stärker bevorzugt von wenigstens 5 Paise (0,5 kg/ms) und am stärksten bevorzugt von wenigstens 15 Paise (1,5 kg/ms) nach 10 Minuten ständigem Scheren bei einem Schergefälle von 10 Sekunden&supmin;¹ aufweisen. Die bevorzugte Obergrenze der Viskosität dieser Polyester beträgt 800 Poise (80 kg/ms) nach 10 Minuten Scheren bei einem Schergefälle von 10 Sekunden&supmin;¹.
- Stark bevorzugte Polyolfettsäurepolyester sind Saccharosefettsäurepolyester. Bei den bevorzugten Saccharosefettsäurepolyestern ist die Mehrzahl ihrer Hydroxylgruppen mit Fettsäuren verestert. Vorzugsweise wenigstens 85 % und am stärksten bevorzugt wenigstens 95 % der Saccharosefettsäureester werden von der aus Octaestern, Heptaestern und Hexaestern und Gemischen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt. Vorzugsweise sind nicht mehr als 35 % der Ester Hexaester oder Heptaester, und wenigstens 60 % der Ester sind Octaester. Am stärksten bevorzugt sind wenigstens 70 % der Ester Octaester. Es wird auch äußerst bevorzugt, daß die Polyester nicht mehr als 3 % Gesamtgehalt an Pentaestern und niedrigeren Estern aufweisen.
- Die bevorzugte Iodzahl der Saccharosepolyester liegt zwischen 10 und 60, stärker bevorzugt zwischen 25 und 60.
- Die hier zur Verwendung geeigneten Polyolfettsäurepolyester können nach einer Vielzahl von dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt werden. Diese Methoden umfassen: Umesterung des Polyols mit Methyl-, Ethyl- oder Glycerinfettsäureestern unter Verwendung einer Vielzahl von Katalysatoren; die Acylierung des Polyols mit einem Fettsäurechlorid; die Acylierung des Polyols mit einem Fettsäureanhydrid; und die Acylierung des Polyols mit einer Fettsäure als solcher. Als Beispiel wird die Herstellung von Saccharosefettsäurepolyestern in den US-Patenten 2 831 854, 3 600 186, 3 963 699, 4 517 360 und 4 518 772 beschrieben.
- Die Methode der vorliegenden Erfindung zur Verminderung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung ist auf viele Arten von Nahrungsmittelzusammensetzungen anwendbar. In Abhängigkeit von der speziellen Anwendung des Nahrungsmittels kann die Methode entweder zur Verzögerung der Feuchtigkeitsaufnahme, zur Verzögerung des Feuchtigkeitsverlustes oder für beide eingesetzt werden.
- Beispielsweise können in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung trockene Getreideflockengerichte und/oder Snacks auf Stärkebasis mit einem Überzug von Polyolpolyestern besprüht werden, um die Knusprigkeit der Nahrungsmittel zu erhalten. Snack-Nahrungsmittel auf Getreideflockenbasis umfassen die aus Weizen, Roggen, Gerste, Reis und anderen Getreidekörnern hergestellten Snack-Nahrungsmittel. Diese Snack-Nahrungsmittel umfassen Soda- oder Salzcracker, Buttercracker, Milchcracker, Käsercracker und Brezel. Snack-Nahrungsmittel auf Stärkebasis umfassen die aus Kartoffeln, Mais und anderen stärkehaltigen Pflanzen hergestellten Snack-Nahrungs mittel. Diese Snack-Nahrungsmittel umfassen Kartoffelchips, Maischips, Tortillachips, Tacachips und Kartoffelstreifen.
- Frühstücksflocken sind ein weiteres bevorzugtes Produkt der Erfindung. Durch Auftragen des vorliegenden Überzuges auf die Oberfläche von Frühstücksflocken absorbieren die Getreideflocken die Milch viel langsamer und bleiben daher länger knusprig.
- Eine weitere Anwendung der Methode der vorliegenden Erfindung ist jene auf dehydratisierte Nahrungsmittelprodukte, wie getrocknete Früchte, Gemüse und Fleisch. Die vorliegende Methode schützt diese Nahrungsmittel vor einer Feuchtigkeitsaufnahme und verlängert ihre Lagerfähigkeit. In ähnlicher Weise ist es wichtig, die Feuchtigkeitsabsorption bei Trockenfrüchten wie Rosinen, Pflaumen und Datteln zu vermeiden, weil eine Feuchtigkeitsabsorption bewirkt, daß die Früchte klebrig werden und verklumpen.
- Auch frische Früchte und Gemüse können durch die Methode der Erfindung geschützt werden. Ein zu hoher Wasserverlust aus diesen Produkten schmälert ihre Frischequalität. Frisches Fleisch und frischer Fisch können ebenfalls vor einem Feuchtigkeitsverlust geschützt werden.
- Das Verfahren ist auch für Tiefkühlnahrungsmittel wie Tiefkühlfleisch und -gemüse nützlich, um den Feuchtigkeitsverlust zu senken. Durch Senken des Feuchtigkeitsverlustes aus Tiefkühlnahrungsmitteln in frostfreien Kühlgeräten ist es möglich, die Ansprüche zu senken, die an das Verpackungsdesign von Tiefkühlkost gestellt werden.
- Die Uberzüge der Erfindung können zur Senkung der Feuchtigkeitsübertragung in Süßwaren hinein und aus diesen heraus verwendet werden&sub1; wie Schokoladebonbons und andere Bonbons. Außerdem können Nüsse mit Polyolpolyestern überzogen werden, um die Rate der Feuchtigkeitsübertragung zu senken.
- Eine weitere Anwendung der Vorgangsweise der Erfindung ist das Überziehen von Backwaren zur Senkung der Feuchtigkeitsabsorption. Beispielsweise mindert die Feuchtigkeitsabsorption bei Backwaren wie Eistüten oder Nahrungsmittelriegeln die Knusprigkeit der Produkte. Die Feuchtigkeitsabsorption bei Krapfen kann verursachen, daß ihre Glasur oder ihr Zuckeruberzug zu nässen oder zu tropfen beginnt. Bei Kuchen, Keksen, Backwaren und ähnlichen gebackenen Produkten ist es erwünscht, den Feuchtigkeitsverlust zu senken, um zu verhindern, daß die Produkte trocken und altbacken werden.
- Obst, Gemüse, Fleisch und andere Nahrungsmittel, die nach der Methode der Erfindung geschützt werden, können frisch, gefroren, getrocknet, bearbeitet, gekocht sein oder in jeder beliebigen anderen Form, die für das jeweilige Nahrungsmittel geeignet ist, vorliegen.
- Die vorliegende Methode zur Senkung der Rate der Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus umfaßt das Verringern der inneren Migration von Feuchtigkeit aus einer Komponente eines heterogenen Nahrungsmittels in eine andere. Die Triebkräfte für den Wassertransport zwischen den Komponenten sind die gleichen wie für den Feuchtigkeitsaustausch zwischen einem Nahrungsmittel und seiner Umgebung (nämlich unterschiedlicher Wasserdampfdruck, Flüssigwasserkonzentrationsgradient) So können die Polyolfettsäurepolyester der Erfindung als Barriere gegenüber einem Feuchtigkeitstranspart zwischen den Komponenten in Vielkomponenten-Nahrungsmittelsystemen agieren. Beispielsweise kann es erwünscht sein, eine trockene Strudel- oder Pastetenkruste mit Saccharosepolyestern zu überziehen, um eine Feuchtigkeitsübertragung aus einer Strudel- oder Pastetenfüllung mit hoher Feuchtigkeit zu verhindern. In ähnlicher Weise ist die Erfindung bei getoastetem Gebäck und anderen gefüllten Backwaren nützlich, bei welchen eine wasserhaltige Füllung von einer trockenen Kruste oder einem trockenen Teig umgeben ist.
- Ein Überzug aus Polyolpolyestern kann nach jeder beliebigen, in der Technik bekannten Methode auf die Oberfläche der vorliegenden Nahrungsmittelprodukte aufgebracht werden. Beispiele für geeignete Methoden umfassen das längere oder kürzere Eintauchen, Besprühen oder Aufblasen, Begießen, Überziehen in der Pfanne (z. B. in einer Drehpf anne), Aufbürsten, Auftragen mit einer Walze, Rollen in einem Überzugsbehälter, Anwendung von Fallfilmmethoden, Ummanteln und Streichen. Kombinationen dieser Methoden können gleichfalls verwendet werden. Ein dünner, kontinierlicher, gleichmäßiger Überzug wird am stärksten bevorzugt.
- Eine bevorzugte Überzugsmethode ist das Eintauchen bei einer Temperatur unter 250ºF (121ºC), welches mit oder ohne die Anwendung von Wärme durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein Snack-Nahrungsmittel, wie ein Cracker, in einen Behälter mit flüssigem oder geschmolzenem Polyolpolyester eingetaucht und dann abtropfen gelassen werden, wobei ein dünner, kontinuierlicher Oberflächenüberzug verbleibt. Das Braten wird im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen 325ºF (163ºC) und 500ºF (260ºC) durchgeführt; daher schließt das Eintauchen bei einer Temperatur unter 250ºF (121ºC) das Braten nicht ein.
- Das Aufsprühen kann durch Zerstäuben von flüssigen oder geschmolzenen Polyolpolyestern mit einem Luftstrom, mit einem Aerosol oder unter Anwendung von hydraulischen Techniken erfolgen. Das Besprühen kann in Form eines feinen Nebels oder Sprühnebels oder in großen Tröpfchen erfolgen. Verschiedene Arten von Sprühvorrichtungen und Sprühdüsen (Zerstäuber) werden in Perry & Chilton, Chemical Engineer's Handbook, 5. Auflage, S.18-49 bis 18-50 und 18-61 bis 18-64, McGraw-Hill, New York (1973) beschrieben. Die Sprühdüsen umfassen Hohlkern-, Vollkern-, Ovalaustrittsfächer-, Deflektorstrom-, Aufprallstrom-, Bypass- und Tellerdüsen. Die Polyolpolyester können auf die Nahrungsmittel in flüssiger Form aufgesprüht oder als Pulver aufgesprüht und in der Folge geschmolzen werden, um einen kontinuierlichen Überzug zu ergeben. Die Nahrungsmittel können gleichzeitig umgewälzt und besprüht werden, um einen gleichmäßigen Überzug sicherzustellen, z. B. in einer Rotationstrommel.
- Das Besprühen kann nach Belieben vor oder nach einem weiteren Bearbeiten des Nahrungsmittels erfolgen, solange ein Polyolpolyesterüberzug nach dem Bearbeiten auf den Nahrungsmitteln zurückbleibt. Beispielsweise kann ein Polyolpolyester auf die meisten Snack-Nahrungsmittel durch direktes Aufsprühen auf die Oberfläche nach dem Braten oder Backen des Produktes aufgetragen werden.
- Bei der Fallfilmmethode passiert das Nahrungsmittel einen fallenden Film aus flüssigem oder geschmolzenem Polyolpolyester und wird hievon umhüllt. In ähnlicher Weise wird beim Curtain Coating der Polyolpolyester in Form einer geschmolzenen Folie extrudiert, welche veranlaßt wird, das zu überziehende Nahrungsmittelprodukt zu umhüllen, üblicherweise mit Hilfe von Saugwirkung.
- Nach dem Auftragen durch Aufsprühen, Streichen, Eintauchen oder nach einer anderen Methode kann der überschüssige Polyolpolyester wenn notwendig durch Abtropfen, Lufttrocknen mit heißer oder kühler Luft, Infrarottrocknen oder Anwendung einer anderen in der Technik bekannten Trocknungsmethode von der Oberfläche der Nahrungsmittel entfernt werden.
- Verschiedene Methoden zum Auftragen eßbarer Überzüge auf Nahrungsmittel werden in Daniels, Edible Coatings and Soluble Packaging, Noyes Data Corp., Park Ridge, NJ (1973) erörtert.
- Die Polyesterprobe wird in einem Heißwasserbad bei über 190ºF (87,8ºC) geschmolzen. Der geschmolzene Polyester wird gründlich vermischt, und zehn Gramm der geschmolzenen Probe werden in eine Phiole eingewogen. Die Phiole wird verschlossen und dann in einem Heißwasserbad auf über 190ºF (87,8ºC) erhitzt. Die Probe wird dann bei 100ºF ± 5ºF (37,8ºC ± 3ºC) 24 Stunden lang in einem Raum mit konstanter Temperatur rekristallisieren gelassen. Nach Ablauf des Zeitraums von 24 Stunden wird die Probe in das Viskosimeter gegeben und die Viskosität wird bestimmt.
- Ein Ferranti-Shirley-Viskosimeter (Ferranti Electric, Inc., 87 Modular Ave., Commack, NY 11725), ausgestattet mit einer 600 g Drehmomentfeder, wird zur Viskositätsmessung verwendet. Ein Kegel wird an Ort und Stelle plaziert und die Viskosimetertemperatur wird auf 100ºF (37,8ºC) eingestellt. Das Registriergerät wird geeicht, und der Spalt zwischen Kegel und Platte wird eingestellt. Die Kegelgeschwindigkeit wird geprüft, und die Temperatur von Kegel und Platte werden auf 100ºF (37,8ºC) äquilibiriert. Die Bedienungsschalter werden eingestellt. Zwischen Platte und Kegel wird genügend Probe eingebracht, sodaß der Spalt vollkommen ausgefüllt ist. Die Temperatur wird etwa 30 Sekunden lang auf 100ºF (37,8ºC) stabilisieren gelassen. Der Versuch wird durch Auswählen der Umdrehungszahl pro Minute für ein Schergefälle von 10 Sekunden&supmin;¹ und Aufzeichnen auf dem Registriergerät gestartet. Die Scherspannung wird 10 Minuten nach dem Punkt aufgezeichnet, bei dem die Scherspannung den Höchstwert erreicht. Viskosität [kg.m&supmin;¹ s&supmin;¹] (Paise) = Scherspannung [kg.m&supmin;¹ s&supmin;²] (dyn/cm²), geteilt durch Schergefälle (Sekunden&supmin;¹).
- Die Polyesterprobe wird in einem Heißwasserbad solange auf über 190ºF (87,8ºC) erhitzt, bis sie vollständig schmilzt und wird dann gründlich vermischt. Die Probe wird dann bei 100ºF (37,8ºC) in Zentrifugenröhrchen eingegossen. Die Proben werden dann in einem Raum mit konstanter Temperatur 24 Stunden lang bei 100ºF (37,8ºC) rekristallisieren gelassen. Die Proben werden dann mit 60.000 UpM eine Stunde lang bei 100ºF (37,8ºC) zentrifugiert. Die Krafteinwirkung auf die Proben beträgt 486.000 g. Der Prozentsatz an abgetrennter Flüssigkeit wird dann durch Vergleichen der relativen Höhen der flüssigen und festen Phasen gemessen. Flüssig/Feststabilität(%) = 100 x (Gesamtvolumen der Probe - Volumen der abgetrennten Flüssigkeit)/Gesamtvolumen der Probe.
- Vor der Bestimmung der FFG-Werte wird die Polyolfettsäurepolyesterprobe auf eine Temperatur von 158ºF (70ºC) oder höher erhitzt, u. zw. zumindestens 0,5 Stunden oder solange, bis die Probe vollständig geschmolzen ist. Die geschmolzene Probe wird dann bei einer Temperatur von 40ºF (4,4ºC) mindestens 72 Stunden lang getempert. Nach dem Tempern wird der FFG-Wert bei einer Temperatur von 100ºF (37,8ºC) durch Puls-NMR bestimmt. Die Methode zur Bestimmung der FFG-Werte durch Puls-NMR wird in Madison and Hill, J. Amer. Oil Chem. Soc., Bd. 55 (1978), S.328-31 (worauf hierin bezuggenommen wird) beschrieben. Die Messung des FFG durch Puls-NMR wird auch in A.O.C.S. Official Method Cd. 16-81, Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists Society, 3. Aufl., 1987 (worauf hierin bezuggenommen wird) beschrieben.
- Die Fettsäurezusammensetzung (FAC) des Polyesters wird durch Gaschromatographie unter Verwendung eines Hewlett- Packard-Modell-S712A-Gaschromatographen, der mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor und einem Hewlett Packard 7671A Autosam pler ausgestattet ist, bestimmt. Die angewandte Chromatographiemethode ist in "Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists Society, 3. Aufl., 1984, Verfahrensweise Ce 1-62", beschrieben.
- Die relative Verteilung der einzelnen Octa-, Hepta-, Hexaund Pentaester, ebenso wie kollektiv jene der Tetra- bis Monoester des Polyesters kann unter Anwendung der Normalphasen- Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) bestimmt werden. Bei diesem Verfahren wird eine mit Silikagel gepackte Säule verwendet, um die Polyesterprobe in die jeweiligen oben angeführten Estergruppierungen aufzutrennen. Hexan und Methyl-t-butylether werden als Lösungsmittel der mobilen Phase verwendet. Die Estergruppierungen werden unter Verwendung eines Massendetektors (nämlich eines Verdampfungs-Lichtstreuungsdetektors) quantifiziert. Das Detektorsignal wird gemessen und dann auf 100 % normalisiert. Die einzelnen Estergruppen werden als Relativprozentsatz ausgedrückt.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
- Cracker werden mit einer dünnen, gleichmäßigen Schicht von Saccharosefettsäurepolyester überzogen. Der in einem Behälter enthaltene Saccharosepolyester wird gründlich geschmolzen, indem die Temperatur auf 150ºF (66ºC) angehoben wird. Die Cracker werden dann in den geschmolzenen Saccharosepolyester eingetaucht, und nach einigen Sekunden Verweilzeit werden sie entfernt. Der Saccharosepolyesteruberschuß wird von den Crackern in einer Warmluftumgebung abtropfen gelassen, wonach die Cracker auf Raumtemperatur abkühlen gelassen werden. Der Saccharosepolyester, der auf den Crackern zurückbleibt, bildet einen dünnen, kontinuierlichen Oberflächenüberzug, der gegen Feuchtigkeitsübergang höchst resistent ist.
- Der verwendete Saccharosefettsäurepolyester wird durch Verestern von Saccharose mit einem Gemisch aus partiell hydrierten (Iodzahl 107) und nahezu vollständig hydrierten (Iodzahl 8) Sojabohnenöl-Methylestern in einem Verhältnis 45.55 herge stellt. Der Polyester hat die folgende Zusammensetzung und die folgenden physikalischen Eigenschaften:
- % Octaester 88,1
- % Heptaester 11,9
- % Hexaester < 0,1
- % Pentaester < 0,1
- % Niedrigere Ester < 0,1
- GC FAC C&sub1;&sub6; 10,1
- C&sub1;&sub8; 51,7
- C18:1 20,4
- C18:2 15,4
- C18:3 1,1
- andere 1,3
- Iodzahl 47,2
- Viskosität 44 Poise
- Flüssig/Feststabilität 94 %
- FFG-Profil 50ºF (10ºC) 60,8
- 70ºF (21ºC) 47,7
- 80ºF (27ºC) 35,5
- 92ºF (33ºC) 19,6
- 105ºF (41ºC) 3,0
- Es wurden zwei Wasserdampfdurchlässigkeitsstudien durchgeführt. Die erste Studie vergleicht die Geschwindigkeit der Wasserdampfdurchläss igke it durch Saccharosepolyesteröle gegenüber der Durchlässigkeit durch Triglyceridöle. Die zweite Studie vergleicht die Wasserdampfdurchlässigkeit durch Saccharosepolyester mit verschiedener Kettenlänge.
- Ein Modellsystem wird verwendet, um die WVTR durch Saccharosepolyester und Triglyceridöle bei 140ºF (60ºC) und 180ºF (82ºC) mittels einer gravimetrischen Vorgangsweise zu messen. Pyrexglasbecher (100 ml) werden mit Dichloroctamethyltetrasiloxan (Surfasil, Pierce Chemical Company) behandelt, um die polare Glasoberfläche in eine hydrophobe Oberfläche umzuwandeln. Fünfzig ml destilliertes Wasser werden in jeden Becher eingebracht, wonach 10 ml Saccharosepolyester- oder Triglyceridprobe vorsichtig über die Wasseroberfläche geschichtet werden. Die Becher werden gewogen und dann in einen Exsikkator gestellt, der mit CaSO&sub4; auf 0% relativer Feuchtigkeit gehalten wird (Drierite). So wird eine konstante Wasserdampfdruck-Triebkraft quer über die ruhige Ölschicht aufrechterhalten. Die Exsikkatoren werden bei der jeweiligen Temperatur gehalten und mehrmals während eines Zeitraums von 48 Stunden werden die Becher entnommen und wieder gewogen. Der Gewichtsverlust (aufgrund des Verdampfens) je Oberflächeneinheit der Ölschicht wird gegenüber der Zeit aufgetragen und der Anstieg (WVTR) wird durch lineare Regression bestimmt. WVTR ist jene Menge Feuchtigkeit, die je Oberflächeneinheit und Zeit unter steady state-Bedingungen durchgelassen wird (mg H&sub2;0/cm² h). Alle Saccharosepolyesterund Triglyceridproben werden im Doppelversuch ausgewertet.
- Es werden die folgenden Saccharosepolyester (SPE) und Triglycerid(TG)-Öle in der ersten Wasserdampfdurchlässigkeitsstudie verwendet:
- Mit Sojabohnenölfettsäuren veresterter flüssiger Saccharosepolyester. Fettsäurezusammensetzung: 10,4 % C16:0, 8,3 % C18:0, 45,8 % C18:1, 32,8 % C18:2, 2,1 % C18:3 und 0,6 % andere. Iodzahl 101,6. 90,5 % Octaester, 7,7 Heptaester.
- Mit Canolaölfettsäure veresterter flüssiger Saccharosepolyester. Fettsäurezusammensetzung: 3,7 % C16:0, 6,1 % C18:0, 70,2 % C18:1, 14,4 % C18:2, 0,6 % C18:3 und 5,0 % andere. Iodzahl 89,2. 97,0 % Octaester, 3,0 % Heptaester.
- Mit Sojabohnenölfettsäuren veresterter, halbfester Saccharosepolyester mit intermediärem Schmelzpunkt. Fettsäurezusammensetzung: 9,6 % C16:0, 51,3 % C18:0, 21,3 % C18:1, 15,2 % C18:2, 1,0 % C18:3 und 1,6 % andere. Iodzahl 47,5. 92,0 % Octaester, 8,0 % Heptaester. Viskosität: 25,9 Paise nach Minuten ständigem Scheren bei einem Schergefälle von 10 Sekunden&supmin;¹
- Flüssig/Feststabilität: 92,5 %. I107 TG: PFlüssiges Sojabohnenöl. Fettsäurezusammensetzung: 11,0 % C16:0, 4,5 % C18:0, 45,4 % C18:1, 34,7 % C18:2, 4,1 % C18:3 und 0,3 % andere. Iodzahl: 107.
- Flüssiges Canolaöl. Fettsäurezusammensetzung: 4,3 % C16:0, 2,5 % C18:0, 76,2 % C18:1, 12,2 % C18:2, 2,0 % C18:3 und 2,8 % andere. Iodzahl: 90.
- Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate durch die verschiedenen Saccharosepolyester- und Triglyceridproben, gemessen bei 140ºF (60ºC) Tabelle 1 WVTR durch SPE- und TG-Öle Canola 90 SPE Canola 90 TG
- Es treten erhebliche Unterschiede in der Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit durch Triglycerid- und Saccharosepolyesteröle auf. Die WVTR durch Triglycerid bei 140ºF (60ºC) ist etwa 2,3-mal größer als der Wert durch den entsprechenden Saccharosepolyester.
- IMF SPE und I107 TG werden in unterschiedlichen Verhältnissen vermischt, und die Wasserdampfdurchlässigkeitsraten der Gemische werden bei 140ºF (60ºC) und 180ºF (82ºC) gemessen. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 2 WTTR durch SPE/TG-Gemische Gemisch
- Die Ergebnisse beweisen, daß die WVTR bei 140ºF (60ºC) und 1800 F (820 C) mit zunehmendem Saccharosepolyesterprozentsatz im Gemisch ständig abnimmt. Die Absenkung der Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit ist bei der höheren Temperatur am deutlichsten, da sie auf ein Drittel abnimmt, wenn der Saccharosepolyesteranteil von 0 % auf 100 % angehoben wird.
- Die zweite Wasserdampfdurchlässig keitsstudie vergleicht die WVTR der Saccharosepolyester mit verschiedenen Kettenlängen. Die zuvor beschriebenen I107 SPE, Canola 90 SPE und IMF SPE werden in der Studie verwendet. Es wird auch ein "S35"-SPE mit den folgenden Eigenschaften verwendet: Fettsäurezusammensetzung: 10,0 % C16:0, 5,1 % C18:0, 74,8 % C18:1, 8,6 % C18:2, 0,2 % C18.3 und 1,3 % andere. Iodzahl 79,1. Ein vorwiegend mit Sojabohnenölfettsäuren veresterter flüssiger Saccharosepolyester. 69,0 % Octaester, 30,0 % Heptaester. Zusätzlich werden in der Studie Proben von Saccharoseoctamyristat, Saccharoseoctalaurat und Saccharoseoctacaprylat verwendet.
- Die folgende Tabelle 3 zeigt die Wasserdampfdurchlässigkeiten durch die verschiedenen Saccharosepolyesterproben, gemessen bei 140ºF (60ºC) Tabelle 3 WVTR durch SPE gegen Fettsäurekettenlänge Fettsäurekettenlänge Saccharoseoctamyristat Saccharoseoctalaurat Saccharoseoctacaprylat
- Die Kettenlänge der Fettsäurereste in S35, IMF, I107 und Canola 90 SPE is vorherrschend C18 Die WVTR durch diese vier Saccharosepolyestermaterialien ist beinahe ident. Die WVTR durch das Saccharoseoctamyristat (8C&sub1;&sub4;), Saccharoseoctalaurat (8C&sub1;&sub2;) und Saccharoseoctacaprylat (8C&sub8;) steigt exponentiell mit fallender Fettsäurekettenlänge.
- Ohne auf eine Theorie beschränkt sein zu wollen, wird angenommen, daß mit Verringerung der Kettenlänge der Saccharosepolyesterfettsäuren die Wasserlöslichkeit oder der Verteilungskoeffizient angehoben wird. Eine erhöhte Wasserlöslichkeit ihrerseits führt zu einem Ansteigen der WVTR durch die Ölschicht. Die WVTR wird durch Verringern der Kettenlänge der Fettsäurereste auf dem Saccharoserückgrat deutlich erhöht. Die Geschwindigkeit des Wasserdampftransportes durch den Saccharosepolyester bleibt jedoch deutlich niedriger als jene von Triglyceriden, so lange die Kohlenwasserstoffkettenlänge der Fettsäuren auf dem Saccharoserückgrat C&sub1;&sub2; oder höher ist.
Claims (9)
1. Verfahren zum Absenken der Rate der
Feuchtigkeitsübertragung in Nahrungsmittel hinein und aus diesen heraus,
umfassend das Umhüllen der Nahrungsmittel mit einem
kontinuierlichen Überzug, der eine wirksame Menge an
Polyolfettsäureestern umfaßt, wobei die Polyolfettsäureester
mindestens 4 Fettsäureestergruppen aufweisen, wobei
wenigstens 80 % der Fettsäuren nicht weniger als 12
Kohlenstoffatome enthalten, wobei der Polyolpolyester einen
Festfettgehalt von 3 % bis 10 % bei 100ºF (37,8ºC)
aufweist und wobei der Überzug durch ein Verfahren
aufgetragen wird, das von der aus Sprühen, Gießen, Beschichten in
einer Pfanne, Aufstreichen, Auftragen mit einer Walze,
Wälzen in einem Behälter, Verwenden eines
Fallfilmverfahrens, Ummanteln, Streichen, Tauchen bei einer Temperatur
unter 250ºF (121,1ºC) und Kombinationen hievon bestehenden
Gruppe ausgewählt ist, und worin das Nahrungsmittel von
der aus Frühstücksgetreideflocken, Backwaren,
dehydratisierten Nahrungsmitteln, Obst, Gemüse, Fleisch,
Tiefkühlnahrungsmitteln, gefüllten Konditorwaren, Kuchen, Konfekt
und Gemischen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Überzug mindestens
25 % Polyolfettsäureester umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Polyolpolyester bei
wenigstens 100ºF (37,8ºC) eine Viskosität von wenigstens
(0,05 kg m&supmin;¹s&supmin;¹) 0,5 Paise nach 10 Minuten gleichmäßigem
Scheren bei einem Schergefälle von 10 Sekunden&supmin;¹ aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Polyolfettsäureester
Saccharosefettsäureester sind.
5, Ein mit einem kontinuierlichen Überzug umhülltes
Nahrungsmittel, welcher Überzug eine wirksame Menge an
Polyolfettsäureestern umfaßt, wobei die Polyolfettsäureester
wenigstens vier Fettsäureestergruppen aufweisen, wobei
wenigstens 80 % der Fettsäuren nicht weniger als 12
Kohlenstoffatome enthalten, wobei der Polyolpolyester einen
Festfettgehalt von etwa 3 % bis 10 % bei 100ºF (37,8ºC)
aufweist, und wobei das Nahrungsmittel von der aus
Frühstücksgetreideflocken,
Backwaren, dehydratisierten
Nahrungsmitteln, Obst, Gemüse, Fleisch,
Tiefkühlnahrungsmitteln, gefüllten Konditorwaren, Kuchen, Konfekt und
Gemischen hievon bestehenden Gruppen ausgewählt ist.
6. Nahrungsmittel nach Anspruch 5, worin der Polyol
Saccharose ist.
7. Nahrungsmittel nach Anspruch 5, worin das Nahrungsmittel
Frühstücksgetreideflocken sind.
8. Nahrungsmittel nach Anspruch 5, worin das Nahrungsmittel
ein Mehrkomponentennahrungsmittel ist, das von der aus
gefüllten Kuchen und gefüllten Konditorwaren bestehenden
Gruppe ausgewählt ist.
9. Nahrungsmittel nach Anspruch 5, worin der Uberzug
mindestens 25 % Polyolfettsäureester umfaßt.
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