DE69206512T2 - Herstellungsverfahren von Hartfetten. - Google Patents
Herstellungsverfahren von Hartfetten.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Härtegütern, die nützliche Ausgangsmaterialien für formbare Fettprodukte, wie Margarine und Backfett, sind.
- Die meisten formbaren Fettprodukte, wie Margarine und Backfett, werden aus Härtegütern und flüssigen Ölen als Ausgangsstoffe produziert. Beispielsweise mischt man in einem solchen Herstellungsverfahren flüssige Öle, wie Sojaöl, Maisöl und Rapssamenöl mit ihren gehärteten Ölen (Härtegüter) und stellt die Mischung so ein, dass sie eine geeignete Konsistenz (Formbarkeit) aufweist. Formbare Fettprodukte, wie Margarine und Backfett, die auf diese Weise produziert werden, neigen zu einer Bildung von relativ groben Kristallen, da die als Ausgangsmaterialien eingesetzten Fette und Öle aus Fettsäuren mit nahezu der gleichen Kohlenstoffkettenlänge zusammengesetzt sind; anders ausgedrückt weisen sie eine hochgradig einheitliche Zusammensetzung von Fettsäuren auf. Aus diesem Grund kann man die Formbarkeit der Produkte nur innerhalb eines sehr engen Temperaturbereichs auf einem geeigneten Niveau halten, so dass die darin enthaltenen flüssigen Öle zur Ausscheidung neigen.
- Als Verfahren zur Herstellung anderer Härtegüter, die sich als Ausgangsstoffe für formbare Fettprodukte, wie Margarine und Backfett, eignen, kennt man einen Prozess, bei dem palmartige Öle verwendet werden und in dem man palmartige Öle und laurinartige Öle einer statistischen Umesterung mit einem metallischen Katalysator, wie Natriummethylat, unterzieht (siehe z.B. US-A-3 949 105). Gemäss diesem Verfahren kann man die symmetrische Grundstruktur von palmartigen Ölen zu einer statistischen Struktur modifizieren und es ist daher möglich, die Eigenschaften der formbaren Fettprodukte zu verbessern, die ungünstig werden, da palmartige Öle mit der Zeit allmählich aushärten können, wenn man die Produkte lagert. Die Zunahme der Menge unerwünschter dreifach gesättigter Triglyceride führt jedoch zur unvermeidbaren Zunahme des Schmelzpunkts und verschiedene Charakteristika eines formbaren Fettstoffs werden durch die Bildung grober Kristalle verschlechtert; die Produkte können dementsprechend schlechte Eigenschaften beim Schmelzen im Mund haben. Aus diesem Grund ist es erforderlich, nach der Umesterung zu fraktionieren oder zu härten.
- Führt man die Umesterung mit einer Lipase durch (siehe EP-A-0 170 431), die insbesondere eine Selektivität für die 1- und 3-Position von Triglyceriden aufweist, ist es möglich, die mengenmässige Zunahme an dreifach gesättigten Triglyceriden zu verhindern. Nach diesem Verfahren bleiben jedoch palmartige Öle zurück, die eine symmetrische Grundstruktur haben, d.h. dazu neigen, in der β-Form zu kristallisieren, so dass man keine ausreichende Verbesserung der Kristallisierbarkeit als Härtegutstoff bei der Verwendung in Margarine und Backfett erzielt. Dies führt zu der Schwierigkeit, dass bei der Verwendung als Ausgangsstoff formbarer Nahrungsmittel, die Formbarkeit der Nahrungsmittel sich bei der Lagerung verschlechtert.
- Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 57-74041 beschreibt die Herstellung von Margarine zum Einrollgebrauch wobei man eine Mischung aus 25 bis 40 % eines Öls, bei dem die Ester statistisch ausgetauscht wurden und das aus Kokosöl mit einem Laurinsäuregehalt von ≥ 50 % und einem gehärteten pflanzlichen Öl, wie Palmöl, das unter anderem einen Palmitingehalt von ≥ 40 % aufweist, stammt, mit 75 bis 60 % eines flüssigen Öls, wie an Eruca reichem Rapssamenöl, verwendet.
- EP-A-0 427 309 beschreibt ein Verfahren zur Umlagerung von Triglyceriden (Umesterung) in an Eruca reichem Rapssamenöl, bei dem eine 1,3-selektive Lipase z.B. in der Gegenwart von Behensäure oder Palmitinsäure verwendet wird.
- Die Erfinder haben angesichts dieser Voraussetzung und um obige Probleme zu lösen, Verfahren zur Herstellung von Härtegütern mit ausgezeichneten Charakteristika unter Verwendung von palmartigen Ölen, die billig und deren Vorkommen ergiebig sind, studiert. Als Ergebnis haben sie gefunden, dass beide oben angeführten Mängel konventioneller statistischer Umesterung und die Schwierigkeiten bei der Umesterung überwunden werden können, indem man die Umesterungen mit einer Lipase mit einer Spezifität für die 1- und 3-Position von Triglyceriden in der Gegenwart von Behensäureresten sowohl als laurinartigen Ölen durchführt. Sie haben somit gefunden, dass es möglich ist, die Ausscheidung flüssiger Öle in den Produkten bei einem Anstieg der Temperatur zu verhindern, den durch die Zunahme dreifach gesättigter Triglyceride verursachten Anstieg des Schmelzpunkts zu verhindern, und das Problem zu überwinden, dass die Produkte bei längerer Lagerung mit der Zeit aushärten können, und sind dadurch zu der vorliegenden Erfindung gelangt.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Härtegütern mit ausgezeichneten Charakteristika bei der Verwendung als Ausgangsstoff formbarer Fettprodukte bereit, das auf der Umesterung mit einer Lipase beruht, die man auf eine Mischung palmartiger Öle, laurinartiger Öle und Behensäure oder ihrer Ester einwirken lässt.
- Dieser Vorzug sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann anhand der folgenden Beschreibung offensichtlich.
- Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Herstellung von Härtegütern bereitgestellt, das einen Schritt umfasst, bei dem man zur Umesterung eine Lipase auf eine Mischung aus palmartigen Ölen, laurinartigen Ölen und Behensäure oder ihren Estern einwirken lässt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform hat die der Umesterung unterzogene Mischung eine Fettsäurezusammensetzung von 6 bis 25 % Laurinsäure, 23 bis 48 % Palmitinsäure und 0,5 bis 5 % Behensäure.
- Die in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten palmartigen Öle wählt man unter Palmöl, sowie fraktionierten Ölen und gehärteten Ölen davon aus.
- Die in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten laurinartigen Öle werden ausgewählt aus Palmkernöl, Kokosöl, Babassuöl, sowie fraktionierten Ölen und gehärteten Ölen davon.
- Die in einer bevorzugten Ausführungsform verwendete Lipase wird ausgewählt aus den Arten Rhizopus, Aspergillus oder Mucor, Pankreaslipase und Reiskleielipase.
- Erfindungsgemäss verwendet man solche palmartigen Öle, die einen Palmitingehalt von 30 % oder mehr haben, wobei Beispiele dafür Palmöl selbst sowie fraktionierte Öle und gehärtete Öle davon sind. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten laurinartigen Öle haben einen Laurinsäuregehalt von 30 % oder mehr; Beispiele dafür sind Palmkernöl, Kokosöl, Babassuöl, sowie fraktionierte Öle und gehärtete Öle davon. Die Behensäure hat die Form einer freien Fettsäure und ihre Ester werden aus Behensäure und einem einwertigen oder zweiwertigen Alkohol gebildet; sie liegen beispielsweise in Form eines Fettsäureesters von Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, Ethylenglykol und Glycerin, vor.
- Zusätzlich zu den oben angeführten palmartigen Ölen und laurinartigen Ölen kann man irgendein anderes Öl als Ausgangsöl zur Umesterung verwenden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Mischung der Ausgangsöle für die Umesterung auf eine Fettsäurezusammensetzung von 6 bis 25 % Laurinsäure, 23 bis 48 % Palmitinsäure und 0,5 bis 5 % Behensäure eingestellt wird. Solch eine Fettsäurezusammensetzung ermöglicht es, Härtegüter bereitzustellen, die ein nützliches Ausgangsmaterial für formbare Fettprodukte darstellen; die Härtegüter weisen einen Schmelzpunkt von 30 bis 45ºC, hohe Streckbarkeit und Duktilität auf und besitzen auch die ausgezeichnete Eigenschaft, die Ausscheidung flüssiger Öle im Bereich der Raumtemperatur bis zu einer geringfügig höheren Temperatur zu verhindern. Bevorzugterweise schützen sie auch vor der Verschlechterung der Formbarkeit, wenn man sie als Härtegutstoff formbarer Fettprodukte verwendet.
- Um insbesondere zu einer effizienten Produktion von Härtegütern mit ausgezeichneten Schmelzeigenschaften im Mund zu gelangen, ohne dass man nach der Umesterung fraktioniert oder härtet, kann man beispielsweise die folgende Mischung aus Ausgangsstoffen mit der unten angeführten Fettsäurezusammensetzung einsetzen: 13 bis 50 % Palmöl oder Stearinfraktionen, die man durch Fraktionierung davon als palmartiges Öl erhält, 48 bis 85 % Palmkernöl, Kokosöl, Babassuöl oder Oleinfraktionen, die man durch Fraktionierung davon als laurinartige Öle erhält, und 2 bis 10 % gehärtete Öle mit einem Behensäuregehalt von 20 % oder mehr als Behensäurebestandteil.
- Das erfindungsgemässe Verfahren beruht darauf, mit einer Lipase eine Mischung, die palmartige Öle, laurinartige Öle und Behensäure oder ihre Ester umfasst, umzuestern. Die Kettenlänge im Fettsäurebestandteil der Fettsäuretriglyceridmischungen können daher weitgehend variieren und selbst wenn Verbindungen zurückbleiben, die Ölsäure in der jeweiligen 2-Position des palmartigen Öls in einem relativ hohen Anteil aufweisen, sind die resultierenden Härtegüter dahingehend von Vorteil, dass sie die zeitbedingte Bildung von groben Kristallen verhindern, eine gute Kristallisierbarkeit als formbares Fett aufweisen, und eine ausreichende Formbarkeit zeigen, wenn man sie in einem Produkt, wie Margarine, verwendet.
- Die vorzugsweise zur Umesterung verwendete Lipase ist für die 1- und 3-Position von Triglyceriden spezifisch, da die Bildung unerwünschter, dreifach gesättigter Triglyceride verringert wird, und die Kettenlänge in den Fettsäurebestandteilen, wie oben beschrieben, stark variiert, so dass die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften auch nach langer Lagerung erhalten bleiben. Beispiele für eine Lipase mit Spezifität für die 1- und 3-Position von Triglyceriden sind jene, die von den Arten Rhizopus, Aspergillus oder Mucor abstammen, Pancreaslipase und Reiskleienlipase. Obwohl man die Lipasen bei der Umesterung in der freien Form einsetzen kann, ist es üblicherweise bevorzugt, dass man sie durch Adsorption auf einem Träger, wie Diatomeenerde, Aluminiumoxid oder Aktivkohle, immobilisiert und in dieser Form verwendet.
- Lipasen in Trockenenzymform, die man vorzugsweise herstellt wie in US-A-4 472 503 und US-A-4 873 194 offenbart, sind selbst in Abwesenheit von Wasser aktiv und die Verwendung eines solchen Trockenenzyms kann es ermöglichen, die Bildung von aus Nebenreaktionen stammenden Produkten, wie Diglyceriden, im Reaktionssystem zu unterdrücken. Die Umesterung wird absatzweise oder in einem kontinuierlichen Verfahren mit oder ohne Lösungsmittel bei einer Temperatur von 20 bis 70ºC durchgeführt.
- Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung im Detail, sind jedoch nicht so zu deuten, als begrenzten sie deren Bereich. Falls nicht anders beschrieben, beziehen sich Teile und Prozentsätze(%) auf das Gewicht.
- Man mischt Palmstearin, Palmöl, Palmkernöl und hochgehärtetes Eruca-reiches Rapssamenöl in einem in nachstehender Tabelle 1 aufgeführten Verhältnis und unterzieht die Mischung einer Umesterung mit einer für die 1- und 3-Position von Triglyceriden spezifischen Lipase, was zu einem Härtegut (Beispiel 1) führt.
- Zum Vergleich wurde ein umgeestertes Fett hergestellt, das man ohne die Zumischung hochgehärteten erucareichen Rapssamenöls erhielt (Vergleichsbeispiel 1), eine Ölmischung, die die gleiche Zusammensetzung wie Beispiel 1 aufweist und ohne jede Umesterung erhalten wurde (Vergleichsbeispiel 2) und gehärtetes Sojaöl (Vergleichsbeispiel 3). Die analytischen Daten der Fettsäurezusammensetzungen dieser Härtegüter und ihre physikalischen Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
- Dann mischte man 50 Teile von jedem der obigen Härtegüter mit 50 Teilen gereinigtem Sojaöl und 80 Teile dieser Mischung wurden weiter durchgemengt mit einer wässrigen Phase, die Wasser, gepulverte entrahmte Milch und gewöhnliches Salz umfasste, um Margarine nach einem herkömmlichen Verfahren herzustellen. Die Margarine wurde bei 5 oder 25ºC gelagert und man ermittelte die physikalischen Eigenschaften. Die Resultate sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Veränderung der Härte mit der Zeit wurde über Messungen mit einem Rheometer (hergestellt von Fudo Kogyo Co., Ltd.) unter Verwendung eines Kolbens mit 10 mm Durchmesser und einer Tisch-Anstiegsrate von 5 cm/Min. bestimmt. TABELLE 1 Beispiel 1 Vergleichsbeispiel Herstellungsverfahren Umesterung Mischen Härten Ausgangsstoffe (Teile) gehärtetes sojaöl Palmstearin Palmöl Palmkernolein hochgehärtetes erucareiches Rapssamenöl Fettsäuregehalt (%) Laurinsäure Palmitinsäure Behensäure FORTSETZUNG TABELLE 1 Beispiel Vergleichsbeispiel Physikalische Eigenschaften Iodwert Schmelzpunkt (ºC) (Erweichungspunkt) Festfettindex (%) bei TABELLE 2 Beispiel Vergleichsbeispiel Trennung flüssiger Öle (25ºC)* nach Tagen Zeitabhängige Veränderung der Härte (5ºC) Bewertung Streckbarkeit und Duktilität (nach Lagerung bei 5ºC) gering gut hoch schlecht * Bewertungkriterien: - keine Trennung -+ leichte Trennung +- mässige Trennung + deutliche Trennung
- Wie man anhand der Ergebnisse der Tabelle 2 erkennt, führt die Margarine, bei der gehärtetes Sojaöl (Vergleichsbeispiel 3) verwendet wurde, zur Trennung von flüssigen Ölen bei 25ºC; die Margarine, in der man ein ungeestertes Öl vom Palm/Laurin-Typ (Vergleichsbeispiel 1) eingesetzt hatte, verursachte ebenfalls die Trennung flüssiger Öle zu einem gewissen Grad und wies mit der Zeit eine signifikante Veränderung in der Härte auf, was zu einer Verschlechterung der Formbarkeit führte. Obwohl die Verwendung von Behensäureresten in einem Teil der Ausgangsmaterialien die Trennung flüssiger Öle verhinderte, wies die ohne Umesterung hergestellte Ölmischung (Vergleichsbeispiel 2) schlechtere Charakteristika beim Schmelzen im Mund, schlechte Streckbarkeit und schlechte Duktilität auf, sowie eine signifikante Veränderung der Härte mit der Zeit, was zu einer Verschlechterung der Formbarkeit führte.
- Im Gegensatz dazu führt das Härtegut, das man unter Verwendung von Behensäureresten mittels Umesterung herstellte (Beispiel 1) zu einer Margarine, die nicht die Trennung flüssiger Öle verursachte und nur eine sehr geringe Veränderung in der Härte aufwies. Diese Tatsache zeigt, dass alle oben angeführten Nachteile der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sich durch die kombinierte Verwendung von Behensäureresten und einem Umesterungsschritt überwinden lassen.
- Verschiedene Arten von Margarinen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, abgesehen davon, dass die in Tabelle 3 angeführten Ausgangsmaterialien verwendet wurden und in allen Fällen die Umesterung ausgeführt wurde. In Beispiel 5, wo man Ethylbehenat anstelle von hochgehärtetem erucareichen Rapssamenöl verwendete, war es notwendig, nach der Umesterung Ethylesterfraktionen durch Destillation zu entfernen. TABELLE 3 Beispiel Herstellungsverfahren Umesterung Ausgangsstoffe (Teile) Palmstearin Palmöl Palmkernöl Palmkernolein hochgehärtetes erucareiches Rapssamenöl Ethylbehenat Fettsäuregehalt (%) Laurinsäure Palmitinsäure Behensäure Physikalische Eigenschaften Iodwert Schmelzpunkt (ºC) (Erweichungspunkt) FORTSETZUNG TABELLE 3 Vergleichsbeispiel Herstellungsverfahren Umesterung Ausgangsstoffe (Teile) Palmstearin Palmöl Palmkernöl Palmkernolein hochgehärtetes erucareiches Rapssamenöl Ethylbehenat Fettsäuregehalt (%) Laurinsäure Palmitinsäure Behensäure Physikalische Eigenschaften Iodwert Schmelzpunkt (ºC) (Erweichungspunkt) TABELLE 4 Beispiel Trennung flüssiger Öle (25ºC)* nach Tagen Zeitabhängige Veränderung der Härte (5ºC) Streckbarkeit und Duktilität (nach Lagerung bei 5ºC) Charakteristika beim Schmelzen im Mund gering gut * Bewertungkriterien: - keine Trennung -+ leichte Trennung +- mässige Trennung + deutliche Trennung FORTSETZUNG TABELLE 4 Vergleichsbeispiel Trennung flüssiger Öle (25ºC)* nach Tagen Zeitabhängige Veränderung der Härte (5ºC) Streckbarkeit und Duktilität (nach Lagerung bei 5ºC) Charakteristika beim Schmelzen im Mund hoch schlecht gut gering * Bewertungkriterien: - keine Trennung -+ leichte Trennung +- mässige Trennung + deutliche Trennung
- Wenn der Laurinsäuregehalt geringer als 6 % war (Vergleichsbeispiel 4), werden, wie man an den Ergebnissen der Tabelle 4 erkennt, Streckbarkeit und Duktilität schlecht; verschlechtern sich die Charakteristika beim Schmelzen im Mund; verändern sich die physikalischen Eigenschaften mit der Zeit beträchtlich und wird eine leichte Trennung flüssiger Öle verursacht. Wenn der Laurinsäuregehalt andererseits grösser war als 25 % (Vergleichsbeispiel 5), erzielt man zufriedenstellende Charakteristika beim Schmelzen im Mund, wobei sich jedoch andere physikalische Eigenschaften verschlechterten. Diese Tatsachen zeigen, dass Laurinsäuregehalte ausserhalb des Bereichs von 6 bis 25 % nur einen geringfügigen Effekt langkettiger Fettsäuren produzieren.
- Die aus einem Härtegut mit einem Behensäuregehalt von mehr als 5 % (Vergleichsbeispiel 6) produzierte Margarine hatte ebenfalls schlechtere Charakteristika beim Schmelzen im Mund.
- Wie zuvor beschrieben, sind erfindungsgemäss erhaltene Härtegüter insbesondere nützlich als Ausgangsmaterial für formbare Fettprodukte, wie Margarine und Backfett, da sie dahingehend von Vorteil sind, dass sie die Trennung flüssiger Öle inhibieren, zufriedenstellende Charakteristika beim Schmelzen im Mund aufweisen und die Verschlechterung der Formbarkeit mit der Zeit verhindern.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung gehärteter Fette, umfassend
die Umsetzung einer 1,3-spezifischen Lipase mit einer
Mischung aus
einem Öl mit einem Palmitinsäuregehalt von mindestens
30 %;
einem Öl mit einem Laurinsäuregehalt von mindestens
30 %, und
freier Behensäure oder ihrem Ester mit einem
einwertigen oder zweiwertigen Alkohol, wobei diese
Mischung eine Fettsäurezusammensetzung von 6 bis 25 %
Laurinsäure, 23 bis 48 % Palmitinsäure und 0,5 bis
5 % Behensäure, bezogen auf das Gewicht der Mischung,
hat, um das harte Fett zu produzieren und das harte
Fett zu gewinnen.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, worin das
palmitinsäurehaltige Öl ausgewählt wird aus Palmöl,
fraktioniertem Palmöl und gehärtetem Palmöl.
3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, worin
das laurinsäurehaltige Öl ausgewählt wird aus
Palmkernöl, Kokosöl, Babassuöl und fraktioniertem Öl
und gehärtetem Öl, die man aus besagtem Palmkern-,
Kokos- oder Babassuöl erhält.
4. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
worin die Lipase aus einem Mikroorganismus des Genus
Rhizopus, Aspergillus oder Mucor erhalten wird, oder
die Lipase eine Pankreaslipase oder Reiskleienlipase
ist.
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