DE69909325T2

DE69909325T2 - Fliessfähige gasblasen enthaltende wasser-in-öl-emulsionen

Info

Publication number: DE69909325T2
Application number: DE69909325T
Authority: DE
Inventors: Jan Benjamins; Jochen Effey; Eckhard Floeter; Rowdy Van Gelder
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: EA003174B1; EA200100693A1; SK8972001A3; AU743555B2; US6589587B1; ZA200104449B; EP1139800A1; PL348415A1; AU2281000A; AU756286B2; CZ20012327A3; PT1139799E; BR9916510A; TR200101966T2; US6579557B1; AU2281100A; TR200101844T2; EA002672B1; HUP0104921A2; CA2357718A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion, die eine kontinuierliche Fettphase und eine dispergierte wäßrige Phase und Gasblasen umfaßt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Produkte.
Hintergrund der Erfindung
Fließfähige Emulsionen aus einer Fett- und Wasserphase sind bekannt. Beispiele sind Emulsionen von Wasser-in-Öl, zum Beispiel flüssige Margarinen. Weitere Beispiele sind Öl-in-Wasser-Emulsionen wie zum Beispiel Dressings oder Saucen.
Die dispergierte wäßrige Phase aus Wasser-in-Öl-Emulsionen liegt in Form von Wassertröpfchen vor.
Fließfähige Produkte werden als leicht dosierbar angesehen und sind daher erwünschte Produkte.
Die physikalische Lagerstabilität von fließfähigen Produkten des Wasser- und Öl-Emulsionstyps wird als ziemlich wichtig angesehen.
Flüssige oder fließfähige Emulsionen können dahingehend relativ instabil sein, daß Wassertröpfchen, die Teil der dispergierten wäßrigen Phase sind, an den Boden der Emulsion sedimentieren können. In der vorliegenden Anmeldung, in der auf ein "stabiles" System Bezug genommen wird, soll das Phänomen der Sedimentation einer Phase vermieden werden. Eine Sedimentation wird bei Produkten beobachtet, die eine Fettphase und eine dispergierte wäßrige Phase umfassen, wobei Wassertröpfchen zum Boden des Systems sinken, wo eine Wassertröpfchenschicht gebildet wird. Gleichzeitig kann im oberen Teil des Produktes ein Ölschicht gebildet werden, obgleich das meiste Öl noch in einer Emulsionsschicht vorliegen wird. Unter extremen Bedingungen kann eine Sedimentation zur Bildung einer getrennten wäßrigen Phase und einer getrennten Ölphase führen. Die Bildung dieser Ölschicht wird als Ölabsonderung (Ölexsudation) bezeichnet.
Ein Absetzen (eine Sedimentation) der wäßrigen Phase könnte auch nachteilige Wirkungen auf die Produktleistungsfähigkeit bei der Verwendung haben, da funktionelle Ingredienzien Teil der Wasserphase sein könnten, die sich absetzt.
Die Phasentrennung einer Wasser-in-Öl-Emulsion wird vom Verbraucher nicht gewünscht, der dazu neigt, sich zu wünschen, daß das Produkt bei einer Lagerung, so wie er es gekauft hat, intakt und unverändert bleibt.
Es ist bekannt, daß die Trennung einer flüssigen Margarine in zwei Schichten mindestens teilweise durch Auswahl einer spezifischen Hardstock-Fettzusammensetzung überwunden werden kann. Allerdings führen Hardstocks, die die Stabilität von flüssigen Margarinen verbessern, oft zu Produkten mit erhöhter Viskosität und verringerter Fließfähigkeit. Diese erhöhte Viskosität kann für fließfähige Produkte unerwünscht sein.
Darüber hinaus wird die Verwendung von Fetten, die (mehrfach) ungesättigte Triglyceride umfassen, oft gegenüber der Verwendung von gehärteten Hardstock-Fetten mit gesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen bevorzugt.
Demnach besteht ein Bedarf an lagerungsstabilen Produkten, die im Vergleich zu den Produkten, die derzeit auf dem Markt sind und im allgemeinen etwa 3 bis 5 Gew.-% Hardstock umfassen, keine oder reduzierte Mengen an Hardstock umfassen.
Andere Maßnahmen zur Erhöhung der physikalischen Stabilität von fließfähigen Wasser-in-Öl-Emulsionen wurden auf dem Fachgebiet vorgeschlagen.
GB-A-1 333 938 offenbart, daß die Trennung einer fließfähigen Margarine in zwei Phasen mindestens teilweise durch Einarbeiten einer die Emulsion stabilisierenden Menge an Gasblasen in die Emulsion überwunden werden kann. Der Gasgehalt in der fließfähigen Margarine gemäß diesem Dokument ist 0,5 bis 20 Vol.-%. Stabilisierendes Gas kann in Wasser-in-Öl-Emulsionen, die alle Ingredienzien umfassen, entweder vor oder nach der Abkühlungsstufe eingeleitet werden. Es wird angenommen, daß in diesem Verfahren die Mehrzahl der Gasblasen in der Fettphase endet.
Darüber hinaus beschreibt WO-A-94/12063 die Verwendung von Gaszellen in Lebensmittelprodukten. Lebensmittelprodukte mit kontinuierlicher Wasserphase, zum Beispiel Aufstriche und Dressings mit geringem Fettgehalt, werden offenbart, wobei die Produkte Gaszellen umfassen und über zwei Wochen thermodynamische Stabilität haben. Mehr als 90% der Anzahl der Gaszellen in diesen Produkten haben eine durchschnittliche D3,2-Teilchengröße von kleiner als 20 μm. Die Gaszellen werden durch Anwendung einer hohen Scherung auf das Produkt oder eine Vormischung erzeugt.
Obgleich einige der oben beschriebenen Produkte eine gewisse Verbesserung der Stabilität gegenüber einer Phasentrennung zeigen, liefern die oben beschriebenen Verfahren und Produkte oft keine ausreichenden Resultate bezüglich der Lagerstabilität. Mit den Produkten des Standes der Technik sind einige Probleme verbunden. Das Vorliegen von Gaszellen im Wesentlichen in der kontinuierlichen Fettphase führt zu Produkten, die im Vergleich zu Produkten, bei denen keine oder fast keine Luft in die Fettphase eingeführt wurde, zu Produkten, die eine unerwünschte Zunahme bei der Viskosität zeigten.
Die Verwendung von Hardstock-Fetten, die reich an gesättigten Triglycerid-Fetten sind, ist unerwünscht, da die Verwendung von (mehrfach) ungesättigten Fetten im Hinblick auf gesundheitliche Vorteile bevorzugt ist.
Definition der Erfindung
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die oben angegebenen Probleme durch eine Wasser- und Öl-Emulsion mit kontinuierlicher Fettphase, wobei die Emulsion eine wäßrige Phase umfaßt und Gasblasen im Wesentlichen in der wäßrigen Phase dispergiert sind, überwunden werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion, die eine kontinuierliche Fettphase und eine dispergierte wäßrige Phase und Gasblasen umfaßt, bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gasblasen im Wesentlichen in der wäßrigen Phase dispergiert sind.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Emulsion.
Detaillierte Beschreibung
Die fließfähigen Emulsionen gemäß der vorliegenden Erfindung sind Emulsionen, die bei 15°C einen Bostwick-Wert von mehr als 12, vorzugsweise mehr als 15, zeigen. Das Verfahren zur Bestimmung des Bostwick-Werts ist in den Beispielen beschrieben.
Wenn in der Beschreibung und den Ansprüchen Bereiche genannt werden, so ist der Ausdruck von a bis b so gemeint, daß er von und einschließlich a bis zu und einschließlich b angibt, wenn nichts anderes angegeben wird.
Der Ausdruck "Gasblasen" bezieht sich auf einzelne Gaseinheiten, die alle Teil einer dispergierten Gasphase sind.
In der vorliegenden Anmeldung werden die Ausdrücke "Gaszellen" und "Gasblasen" untereinander austauschbar verwendet.
In der vorliegenden Anmeldung werden die Ausdrücke "Öl" und "Fett" untereinander austauschbar verwendet.
Emulsionen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen eine dispergierte wäßrige Phase und eine kontinuierliche Fettphase. Erfindungsgemäße fließfähige Produkte sind zum Beispiel Dressings, Saucen, flüssige Margarinen.
Eine flüssige Margarine ist eine fließfähige Wasser-in-Öl-Emulsion, die im allgemeinen 1 bis 40, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtproduktgewicht, umfaßt.
Die vorliegende Erfindung ist speziell für fließfähige Wasser-in-Öl-Emulsionen geeignet, die 1 bis 40 Gew.-% wäßrige Phase, bezogen auf das Gesamtprodukt, umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Ausdruck "Emulsion" Getränke nicht eingeschlossen.
Es wurde festgestellt, daß die Einarbeitung von Gasblasen im wesentlichen in die wäßrige Phase von Wasser-in-Öl-Emulsionen zu Produkten führt, die gegenüber einer Sedimentation (bzw. einem Absetzen) über mindestens 4 Wochen, und oft sogar über mindestens 2 Monate, bei Lagertemperaturen von 4°C bis Umgebungstemperatur stabil sind.
Erfindungsgemäße Emulsionen sind lagerungsstabil. Dies umfaßt, daß diese Produkte vorzugsweise keine Exsudation der Fettphase oder der wäßrigen Phase nach Lagerung bei Temperaturen von 4°C bis Umgebungstemperatur über einen Zeitraum von 4 Wochen, vorzugsweise über 2 Monate, am bevorzugtesten über 3 Monate, zeigen. Für Wasser-in-Öl-Emulsionen kann diese Stabilität mit einem Test gemessen werden, bei dem die Emulsion für eine Zeit von 6 Wochen bei etwa 5°C gelagert wird. Nach einem bestimmten Lagerungszeitraum wird die Emulsion auf Bildung einer Ölschicht in ihrem oberen Teil untersucht. Bevorzugte Produkte zeigen nach 1-monatiger Lagerung eine Ölschicht von weniger als 20 Vol.-%, bevorzugter weniger als 10 Vol.-%, bevorzugter weniger als 3 Vol.-%, am günstigsten weniger als 1 Vol.-%, bezogen auf die gesamte Emulsion. Das Verfahren zur Bestimmung der Ölschicht wird in den Beispielen beschrieben.
Diese verbesserte Stabilität ist dahingehend überraschend, daß der Fachmann auf der Basis seines normalen Wissens nicht erwartet hätte, daß der bloße Zusatz von Gas zu der wäßrigen Phase einer Wasser-in-Öl-Emulsion die gewünschte Verbesserung in der Stabilität liefern würde.
Darüber hinaus wurde festgestellt, daß erfindungsgemäße Emulsionen, die Gasblasen im Wesentlichen in der wäßrigen Phase umfassen, ein verbessertes Spritzverhalten zeigen.
Um den gewünschten Effekt zu erzielen, daß die Dichte der wäßrigen Phase und der Ölphase zusammenpassen, sollten Gasblasen, die in erfindungsgemäßen Produkten enthalten sind, im Wesentlichen in der wäßrigen Phase der Emulsionen dispergiert sein. Dies bedeutet, daß vorzugsweise mindestens 50 Vol.-%, bevorzugter mindestens 70 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 80 Vol.-%, am bevorzugtesten 90 bis 100 Vol.-% aller Gasblasen in der wäßrigen Phase dispergiert sind, wohingegen der restliche Teil der Gasblasen in der Fettphase vorliegen kann.
Eine statistische Verteilung von Gasblasen, zum Beispiel in Margarine, ist aus GB-A-1,333,938 bekannt. Es wurde festgestellt, daß solche Produkte bei Lagerung oft Instabilität zeigen.
Es wurde nun gefunden, daß das Vorliegen von Gasblasen in der wäßrigen Phase die durchschnittliche Dichte der Wassertröpfchen beeinflußt. Es zeigte sich, daß eine Einarbeitung von Gasblasen in die wäßrige Phase eine Einstellung der Dichte der dispergierten wäßrigen Phasen-Tröpfchen ermöglichte. Diese Einstellung bestimmt physikalische Eigenschaften einer fließfähigen Wasser-in-Öl-Emulsion. Wenn Gasblasen in dispergierten Wassertröpfchen einer Wasser-in-Öl-Emulsion vorliegen, können sie die Dichte der Wassertröpfchen verringern.
Es wird angenommen, daß das Gasvolumen in einem Wassertröpfchen seine Dichte bestimmt. Wenn das Gasvolumen pro Wassertröpfchen so ist, daß die Dichte des Wassertröpfchens unter der Dichte von Öl liegt, werden die Wassertröpfchen an die Oberfläche des Systems aufsteigen. Dies wird auch das Cremen der dispergierten wäßrigen Phase genannt. Es wird davon ausgegangen, daß es im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmanns liegt, das gewünschte Gasvolumen pro Wassertröpfchen auszuwählen, wenn er den hier gegebenen Lehren folgt.
Die Gasblasen können eine beliebige Größe haben. Allerdings wird es einzusehen sein, daß in Wasser-in-Öl-Emulsionen die Größe der Gasblasen durch die Größe der Wassertröpfchen, welche die dispergierte wäßrige Phase bilden, begrenzt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen mindestens 80 Vol.-% des gesamten Gasvolumens in Emulsionen gemäß der Erfindung als Gasblasen mit einer mittleren Durchmessergröße von 0,5 bis 25 μm vor. Die bevorzugte mittlere Durchmessergröße von Gasblasen liegt unter 10 μm, bevorzugt zwischen 1 und 5 μm.
Wassertröpfchen in Wasser-in-Öl-Emulsionen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können eine oder mehrere Gasblasen pro Tröpfchen enthalten, was von der relativen Größe des Wassertröpfchens im Vergleich zur Größe der Gasblasen abhängt. Wenn kleine Gasblasen vorliegen, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,4 μm, können mehr als eine Gasblase in einem Wassertröpfchen vorhanden sein.
Es wurde festgestellt, daß die Gesamtmenge an Gas, die in der erfindungsgemäßen Emulsion vorliegt, von dem Ziel abhängig, das ins Auge gefaßt wurde. Die Gasmenge ist vorzugsweise so, daß die Dichte der wäßrigen Phase etwa gleich der Dichte der Fettphase ist. Eine Gasmenge von zum Beispiel 1 bis 20 Vol.-%, bezogen auf die wäßrige Phase, führt erwiesenermaßen zu befriedigenden Ergebnissen.
Es wird angenommen, daß es im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmanns liegt, die geeignete Gasmenge auszuwählen. Die Volumenprozent an Gas in der wäßrigen Phase können durch CSLM oder Messung der Dichte einer isolierten Gasphase bestimmt werden und dann kann die gemessene Dichte mit der Dichte von Wasser, das von eingearbeiteten Gasblasen frei ist, verglichen werden.
Die bevorzugte Menge an Gas in der wäßrigen Phase ist 5 bis 20 Gew.-%.
Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine fließfähige Emulsion, die 20 bis 98 Gew.-% Fettphase und 80 bis 2 Gew.-% einer wäßrigen Phase umfaßt, wobei die wäßrige Phase 2 bis 10 Vol.-% Gas umfaßt, so daß die durchschnittliche Dichte der wäßrigen Phase höchstens um 5% von der Dichte der Ölphase abweicht.
Die Gasblasen in den beanspruchten Produkten können ein beliebiges Gas umfassen, das zum Beispiel aus der Gruppe, bestehend aus Inertgas, wie Stickstoff, Helium, Argon und dergleichen; Sauerstoff und Luft ausgewählt ist; in hohem Maß bevorzugte Gase sind Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Luft und/oder Kombinationen davon.
Die Fettphase kann ein beliebiges Fett umfassen, allerdings ist eine Fettphase, die reich an Triglyceriden ist, welche (mehrfach) ungesättigte Fettsäurereste umfassen, in hohem Maße bevorzugt. Daher wird das Fett vorzugsweise aus der Gruppe, die Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl, Rapsöl, Baumwollsamenöl, Olivenöl, Maisöl, Erdnußöl oder niedrigschmelzende Butterfettfraktionen und/oder Kombinationen davon umfaßt, ausgewählt. Diese Fette können partiell hydriert sein.
Die Fettphase kann auch Saccharosepolyester (SPEs) umfassen.
Gegebenenfalls umfaßt das Produkt zusätzlich zu diesen Fetten eine Hartfettkomponente, die aus der Gruppe, die gehärtetes Rapsöl, gehärtetes Sojabohnenöl, gehärtetes Rapsöl, gehärtetes Baumwollsamenöl, gehärtetes Maisöl, gehärtetes Erdnußöl, Palmöl, gehärtetes Palmöl, Palmölfraktionen, gehärtete Palmölfraktionen, Butterfett oder Butterfettfraktionen ausgewählt ist. Diese Fette sind gegebenenfalls teilweise oder vollständig hydriert, um die gewünschten strukturierenden Eigenschaften zu erzielen. Dieses Hartfett kann teilweise dazu dienen, um den Produkten zusätzlich zu der Stabilität, die durch die wäßrige Phase, die Gasblasen umfaßt, erhalten wird, Stabilität zu verleihen. Im Hinblick auf die potentiellen Nachteile des Vorliegens von Hartfett, zum Beispiel erhöhte Viskosität und reduzierte Gießbarkeit, ist es bevorzugt, daß die Menge an Hartfett unter 2 Gew.-%, bevorzugter unter 1 Gew.-% liegt. Am bevorzugtesten ist Hartfett in den erfindungsgemäßen Produkten nicht enthalten.
Um die Produktstabilität weiter zu erhöhen und die Wassertröpfchenkoaleszenz zu verringern, umfassen Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung einen Emulgator. Geeignete Emulgatoren sind zum Beispiel Admul Wol, Polyglycerinester, Saccharoseester, partielle Glyceride, Lecithine, andere und Gemische davon.
Bevorzugte Mengen an Emulgator sind 0,1 bis 3 Gew.-%, bevorzugter 0,5 bis 1,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtprodukt.
Zusätzlich zu den obengenannten Ingredienzien können erfindungsgemäße Emulsionen fakultativ weitere Ingredienzien enthalten, die für eine Verwendung in diesen Produkten geeignet sind. Beispiele für diese Materialien sind Zucker oder andere Süßungsmittel, EDTA, Gewürze, Salz, Volumenmittel, Eigelb, Stabilisierungsmittel, Aromastoffe, Färbemittel, Säuren, Konservierungsmittel, pflanzliche Partikel, usw..
Weitere geeignete Ingredienzien, die in erfindungsgemäßen Emulsionen enthalten sein können, sind ein Verspritzen reduzierende Mittel wie zum Beispiel Lecithin und Salz oder Kombinationen davon.
Im allgemeinen wird der Rest der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Wasser sein.
Erfindungsgemäße Produkte können durch allgemeine Verfahren, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, hergestellt werden. Beispielsweise wird eine Vormischung, die alle Ingredienzien enthält, hergestellt, worauf sich ein Mischen und Mixen anschließt, um eine geeignete Emulsion zu bilden. Wenn dies gewünscht wird, kann die Kristallisation eines festen Fettes, wenn dies vorhanden ist, entweder vorher oder als Verarbeitungsschritt durchgeführt werden, bei dem die Vormischung durch einen oder mehrere Wärmeüberträger mit rotierenden Einbauten gekühlt wird. In einer solchen Stufe könnte auch der Emulgierprozeß ablaufen. Eine Emulgierung könnte andererseits auch durch andere Techniken, wie zum Beispiel Membranemulgierung und dergleichen, ins Auge gefaßt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine wäßrige Phase, die Gasblasen enthält, in einer getrennten Stufe hergestellt und danach mit anderen Ingredienzien, zum Beispiel der Fettphase, vermischt.
Gasblasen können in die wäßrige Phase in situ oder in einer getrennten Stufe in die wäßrige Phase (in einen Teil der wäßrigen Phase) eingeführt werden. Es ist bevorzugt, die Gasbla sen in Masse in einer getrennten Stufe in einem wäßrigen Medium herzustellen und das resultierende Gasblasen enthaltende wäßrige Medium dem restlichen Teil der wäßrigen Phase des Endprodukts zuzusetzen. Wenn die Gasblasen in dem in situ-Verfahren eingeleitet werden, kann das wäßrige Medium die Ingredienzien (einen Teil der Ingredienzien) des Endproduktes umfassen.
Das Gas kann nach einer Vielzahl von Verfahren in das wäßrige Medium eingeführt werden. Geeignete Verfahren sind zum Beispiel in WO-A-94/12063 offenbart.
Nach einer Ausführungsform wird das Gas unter Verwendung eines Hochschermischers, zum Beispiel eines Kenwood Chef-Mischers, einer Kolloidmühle, eines Kuchenmischers, eines Höhlentransfermischers oder eines Silverson-Mischers, in das wäßrige Medium eingeführt. Vorzugsweise ist ein geeignetes Verdickungsmittel im wäßrigen Medium enthalten, während die Gasblasen gebildet werden. Geeignete Verdickungsmittel sind zum Beispiel Zucker (Hydroxyalkyl)cellulosen, hydrolysierte Stärken oder Kombinationen davon.
Vorzugsweise ist die Verdickungsmittelmenge so, daß die Viskosität des Mediums, in das Gasblasen durch Scheren eingeführt werden, bei 5°C und einer Scherrate von 100 s^–1 0,1 Pa.s bis 20 Pa.s. Die Menge des Verdickungsmittels ist vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die wäßrige Phase, in der Gaszellen hergestellt werden.
Die Temperatur, bei der die Gaszellen hergestellt werden, beträgt vorzugsweise 5 bis 25°C, wobei Temperaturen von 15 bis 20°C bevorzugt sind.
Es wurde festgestellt, daß durch Erhöhen der Viskosität und/oder Senken der Temperatur des wäßrigen Medium, in dem Gaszellen hergestellt werden, der die Größe reduzierende Effekt des Mischers auf die Gaszellen verstärkt wird.
Das resultierende wäßrige Medium, das Gasblasen umfaßt, wird auch als "Schaum" bezeichnet. Der Schaum wird mit den restlichen Ingredienzien der wäßrigen Phase durch Mischen vermixt. Die resultierende Wasser-Schaum-Lösung wird anschließend in die Fettphase eingerührt. Bei dieser Stufe kann eine herkömmliche Verarbeitung für Wasser-in-Öl-Emulsionen angewendet werden.
Die zuzusetzende Schaummenge ist unter anderem von ihrer Dichte abhängig und kann aus der folgenden Gleichung errechnet werden:
worin ρ die Dichte der jeweiligen Phase angibt und x ihre Gewichtsfraktion ist. Vorzugsweise ist der Zusatz von Schaum so, daß die durchschnittlich Dichte der resultierenden wäßrigen Phase sich höchstens 5% von der Dichte der Ölphase unterscheidet.
Die erhaltene wäßrige Phase, die Gasblasen umfaßt, kann bei der weiteren Herstellung des Endproduktes verwendet werden, zum Beispiel, um eine pumpfähige ölhaltige Zusammensetzung (d. h. eine flüssige Margarine) herzustellen. In einem bevorzugten Verfahren wird die wäßrige Phase, die Gasblasen umfaßt, bei erhöhter Temperatur in eine Fettphase eingemischt, wodurch eine hohe Scherung vermieden wird.
Wenn eine kleine Menge gehärtetes Fett, zum Beispiel gehärtetes Rapsöl, im Endprodukt vorhanden ist, umfaßt ein bevorzugtes Verfahren die Stufe eines Schmelzens von Triglyceridöl in einem Schermischer, zum Beispiel in einer A-Einheit, Abkühlen unter Alpha-Kristallisationstemperatur und anschließend oder vor dem Kühlen Vermischen des Triglyceridöls mit der oben angegebenen wäßrigen Phase, die Gasblasen umfaßt.
Das resultierende Produkt wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 0 bis 15°C gelagert.
Es wurde festgestellt, daß das obige Verfahren manchmal zu einer Wasser-in-Öl-Emulsion führt, die Wassertröpfchen mit einer Dichte umfaßt, welche über einen weiten Bereich schwanken können, da einige Wassertröpfchen ein hohes Gasvolumen und andere nur ein geringes Gasvolumen umfassen können.
Daher umfaßt das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform eine Stufe, in der die Wassertröpfchen mit adäquater, etwa mit Öl übereinstimmender Dichte, von den anderen Wassertröpfchen getrennt werden. Daher wird die Präparation in einer fakultativen Stufe für eine Stunde bei 500–2000 Upm, vorzugsweise bei 1000 Upm, bei einer Temperatur von 5 bis 30°C, bevorzugter bei Raumtemperatur, zentrifugiert. Infolge der ausgeübten Kräfte sedimentieren dann Tröpfchen mit Dichten, die deutlich höher sind als die Öldichte, während die Tröpfchen, die in ihrer Dichte mit Wasserschaum übereinstimmen, gleichmäßig durch das Zentrifugenröhrchen verteilt. Der Überstand aus dieser Zentrifugationsstufe kann als Endprodukt angesehen werden, während die Sedimentschicht verworfen und gegebenenfalls zurückgeführt wird.
Es wird einzusehen sein, daß diese fakultative Trennungsstufe für solche Produkte, in denen der Level an eingeführtem Schaum so war, daß die Dichte der resultierende Ölphase und der wäßrigen Phase genau zusammenpaßten und der Schaum nach allen Verfahrensstufen homogen über die dispergierte wäßrige Phase verteilt ist, nicht erforderlich ist.
In industriellem Maßstab kann die oben beschriebene bevorzugte Trennstufe in verschiedener Weise verwirklicht werden. In dieser Reinigungs-/Selektionsstufe für Blasen, die adäquate Schaummengen enthalten, wird vornehmlich eine dichteregulierte Trennvorrichtung, wie industrielle halbkontinuierliche Zentrifugen oder Flüssig/Flüssig-Cyclonen verwendet. In einer derartigen Vorrichtung können die Tröpfchen, die in der Dichte nicht passen, aus dem kontinuierlichen Emulsionsstrom abgetrennt werden, welcher die Wassertröpfchen mit einer Dichte enthalten kann, die der Dichte der kontinuierlichen Phase nahekommt.
Alternativ können einfache Sedimentationsbäder verwendet werden, wenn die gewünschten in der Dichte passenden Tröpfchen bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit aus der Mitte der Emulsionsschicht entnommen werden können, während die unteren und oberen Schichten wegen der nicht passenden Dichte verworfen und gegebenenfahls zurückgeführt werden. Es wird davon ausgegangen, daß es im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmanns liegt, diese Art einer präparativen Stufe als kontinuierlichen Einheitsvorgang durchzuführen, wenn man von den in dieser Anmeldung gegebenen Richtlinien als Basis ausgeht.
Die Erfindung wird nachfolgend durch nicht-beschränkende Beispiele erläutert.
Beispiele
A. Analyseverfahren
Der durchschnittliche mittlere Durchmesser von Gasblasen wird durch Messen der D(3,2)-Werte durch Lichtstreuung unter Verwendung einer Malvern-Apparatur und nach dem Verfahren, das im Handbuch derselben beschrieben wird, bestimmt.
Bestimmung des Bostwick-Wertes
Die Gießfähigkeit wird nach dem Standard-Bostwick-Protokoll gemessen. Die Bostwick-Vorrichtung besteht aus einem 125 ml-Vorratsbehälter mit einem Auslaß in der Nähe des Bodens eines horizontal angeordneten rechteckigen Behälters und verschlossen mit einer senkrechten Sperre.
Der Boden des Behälters ist mit einer 24 cm-Meßskala ausgestattet, die sich vom Auslaß des Vorratsbehälters aus erstreckt. Wenn Vorrichtung und Probe beide eine Temperatur von 15°C haben, wird der Vorratsbehälter mit 125 ml der Probe gefüllt, nachdem diese von Hand zehnmal hin- und hergeschüttelt worden war. Wenn der Verschluß des Vorratsbehälters entfernt wird, fließt die Probe aus dem Vorratsbehälter und breitet sich über den Boden des Gefäßes aus. Die Weglänge des Stroms wird nach 15 Sekunden gemessen. Der Wert, ausgedrückt als cm pro 15 Sekunden, ist der Bostwick-Wert, der als Maß für die Gießfähigkeit (bzw. Gießbarkeit) verwendet wird. Für alle Beispiele war der Bostwick-Wert 24 cm/15 Sekunden.
B. Produktherstellung
1. Herstellung des wäßrigen Mediums, das die Gasblasen umfaßt (Schaum).
Zusammensetzung:

108 Maltodextrin 40 DE
67 g Dextrose
2,5 g Saccharoseester (Ryoto S1670)
72,5 g Wasser

Zuerst wurde eine Lösung hergestellt, indem das oberflächenaktive Mittel (= Saccharoseester) in kaltem Wasser suspendiert wurde und dann auf ungefähr 70°C erhöht wurde. Zum Erhitzen wurde ein Kunststoffbecherglas in einem Mikrowellenofen verwendet. Es resultierte ein schwaches Gel. Maltodextrin/Dextrose wurden eingerührt. Das resultierende Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und in einem kleinen Hobart-Mischer unter Verwendung des Schneebesens 60 Minuten lang geschlagen. Diese Zeitdauer ist notwendig, da eine Feinstvermahlung der Gaszellen Zeit beansprucht. Wir haben etwa 0,6 Phasenvolumen Luft eingearbeitet und hatten eine breite Gaszellengrößenverteilung. Diese Suspension wurde für etwa einen Tag bei 5°C gealtert. Die Gaszellen, die als kleinste Zellen gebildet worden war, neigten dazu, sich teilweise zu lösen. Die Gaszellen wurden geerntet, indem die Suspension bei Bedarf mit Wasser verdünnt wurde oder vorzugsweise mit Saccharoseester/Maltodextrin-Lösung verdünnt wurde.
2. Herstellung der wäßrigen Phase
Eine Lösung von 1 Gew.-% Saccharoseester in 99 Gew.-% Wasser wurde auf 70°C erwärmt und gerührt, bis die Wasserphase homogen war.
10 Gew.-% des Schaums, wie der oben beschrieben wurde, wurde zu einer Lösung von 1 Gew.-% Saccharoseester in Wasser gegeben und gerührt. Der optimale Einarbeitungslevel für Schaum pro Tröpfchen, der mit der Dichte der kontinuierlichen Phase übereinstimmt, kann in einfacher Weise aus der folgenden Gleichung errechnet werden:
worin ρ die Dichte der jeweiligen Phase angibt und x seine Gewichtsfraktion ist. Dies entspricht einer 10%-igen (G/G) Schaumzugabe zu der Wasser/Saccharoseesterlösung, da die Dichte des Schaums ungefähr 0,5 g/ml war.
Beispiel 1
Die Wasser-Schaum-Lösung, die aus der vorherigen Stufe resultierte, wurde in einer Konzentration 20% zu einer Fettphase gegeben. Diese Fettphase bestand aus 98% Sonnenblumenöl, 1 vollständig gehärtetem Rapsöl mit hohem Eruca-Säuregehalt (RPh70) und 1% Admul Wol. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozente. RPh70 wurde in Form einer vorkristallisierten Lösung von 10% RPh70 und 90% Sonnenblumenöl zu der Präparation gegeben. Die vorkristallisierte Lösung wurde durch Standardverarbeitung über einen Wärmeüberträger mit rotierenden Einbauten (A-Einheit) hergestellt. Um die Wasser-Schaum-Lösung in der Fettphase zu dispergieren, wurde die Präparation für 5 Minuten bei 1200 Upm mit einem 4-Blatt-Turbinenmischer gerührt. Admul WOL und RPh70 wurden der Präparation zugesetzt, um die Koaleszenz der Wassertröpfchen zu verhindern.
Infolge der inhomogenen Verteilung des Schaums über die Wassertröpfchen wurde eine anschließende Reinigungsstufe gewünscht. Diese Stufe trennte Tröpfchen mit adäquater Dichte, die etwa der Öldichte entsprach, von anderen Wassertröpfchen.
Zu diesem Zweck wurde die Präparation für 1 Stunde bei 1000 Upm bei Raumtemperatur zentrifugiert. Infolge der ausgeübten Kräfte sedimentieren Tröpfchen mit Dichten, die deutlich höher als die Öldichte ist, während Tröpfchen mit einer Dichte, die mit der von Wasser-Schaum-Tröpfchen übereinstimmt, im Zentrifugenröhrchen gleichmäßig verteilt bleiben. Der Überstand aus dieser Zentrifugationsstufe wurde als Endprodukt angesehen, während die Sedimentschicht verworfen wurde. Die Wasserkonzentration im Endprodukt war 9% (G/G).
Das 9% Wasser-in-91%-Emulsionsprodukt, das entsprechend dem obigen Herstellungsschema erhalten worden war, wurde mit einem Referenzprodukt verglichen. Das Referenzprodukt (Vergleichsbeispiel c1) wurde wie folgt hergestellt. Zu einer Fettphase, die mit der oben beschriebenen identisch war, wurde eine reine Wasserphase in einer Konzentration von 9 (G/G) gegeben. Das Misch/Dispergier-Verfahren wurde durchgeführt, indem mit dem obengenannten Turbinenmischer bei 1200 Upm für 5 Minuten vermischt wurde.
Stabilitätstest I
Beide Produkte wurden in Glaszylinder gefüllt und für 6 Wochen bei 5 Grad Celsius in einem Kühlschrank gelagert. Die Resultate sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1: Resultate des Stabilitätstests für Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel
Tabelle 1 zeigt, daß die Probe, die eine Wasserphase enthält, welche Gasblasen (Schaum) enthält, so daß die Dichte der Fettphase erreicht wird, eine verbesserte Stabilität gegenüber Ölexsudation hat.
Beispiel 2
Dieselben Produkte, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden; eine 9% (G/G) Wasser-in-91%-Öl-Emulsion mit Schaum (gemäß der Erfindung) und ohne Schaum (Referenz; Vergleichsbeispiel 2) wurden einem Stabilitätstest unterzogen.
In einem zweiten Stabilitätstest wurden die Proben in Zentrifugenröhrchen gefüllt. Beide Proben wurden für eine Stunde mit 1000 Upm zentrifugiert. Das resultierende Schichtmuster ist für die Produktstabilität kennzeichnend. Wenn keine getrennten Schichten gebildet werden, ist das Produkt sehr stabil. Die Bildung einer kleinen Wasserschicht am Boden ist für eine reduzierte, aber oft noch akzeptable Stabilität kennzeichnend. Die Bildung einer Ölschicht (Ölexsudation) ist unerwünscht und sollte so gering wie möglich sein. Je höher das Ölschichtvolumen ist, desto instabiler ist das Produkt.
Das Referenzbeispiel (Vergleichsbeispiel c2) entwickelte eine wasserreiche Bodenschicht, eine trübe Mittelschicht, die noch einige kleine Tröpfchen enthielt, und eine obere Schicht aus Ölexsudat. Die trübe Mittelschicht enthält weniger dispergierte Phase als das ursprüngliche Produkt. Dies konnte mit bloßem Auge leicht erkannt werden. Die Ölexsudatschicht machte 8,8% des Probenvolumens aus. Die erfindungsgemäße Probe blieb eine fast homogene Emulsion mit einer Schicht Ölexsudat, das 3,3% des Probenvolumens ausmachte. Dies wiederum zeigte klar die verbesserte Stabilität der erfindungsgemäßen Produkte gegenüber einer Phasentrennung.
Beispiel 3
Die Produkte, die 4% (G/G) Wasser-in-96% (G/G) Öl-Emulsionen waren, wurden dem Stabilitätstest, wie der in Beispiel 2 beschrieben ist, bei Zentrifugation für eine Stunde mit 1000 Upm unterworfen. Das Referenzprodukt (Vergleichsbeispiel c3) enthielt eine reine Wasserphase, während das erfindungsgemäße Produkt aus einer Reinigungsstufe, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, angewendet auf eine 10% (G/G) Wasser-Schaum-in-90%-Öl-Emulsion hervorging. In beiden Fällen wurde dieselbe Fettphase und wurden dieselben Emulgierstufen wie oben beschrieben angewendet. Das Referenzprodukt (Vergleichsbeispiel c3) entwickelte nach Zentrifugation eine weiße wasserreiche Bodenschicht, eine trübe, weniger Wasser enthaltende Mittelschicht und eine Ölexsudationsschicht. Die Ölexsudationsschicht machte 6,5% des Probenvolumens aus.
Das erfindungsgemäße Produkt entwickelte nur eine kleine und fast unbedeutende Ölexsudatschicht. In diesem Fall machte die Schicht nur 3% des Probenvolumens aus. Ferner wurde keine Auftrennung in verschiedene Emulsionsschichten beobachtet.
Dies zeigt wiederum, daß erfindungsgemäße Produkte eine verbesserte Stabilität gegenüber einer Phasentrennung haben.
Beispiel 4
Die 20% Wasser-in-Öl-Emulsionen wurden einem Lagerungsversuch unterzogen. Das erfindungsgemäße Produkt enthielt eine Wasser-Schaum-Lösung, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, als wäßrige Phase (bzw. Wasserphase). Dies bedeutet, daß keine Reinigungsstufe angewendet wurde, um die Tröpfchen mit passender Dichte von anderen Tröpfchen abzutrennen. Eine Emulgierung wurde wiederum durch Anwendung des oben beschriebenen Turbenmischers erreicht. Die verwendete Fettphase war dieselbe wie die in den anderen Beispielen. Die Referenzprobe (Vergleichsbeispiel c4) enthielt wiederum eine reine Wasserphase. Beide Proben wurden nach Herstellung in zylinderische Gläser gefüllt und im Kühlschrank bei 5°C für 5 Wochen gelagert.
Die Referenzprobe (Vergleichsbeispiel c4) entwickelte eine weiße Bodenschicht mit einer erhöhten Konzentration an Wassertröpfchen. Über dieser Bodenschicht wurde eine Schicht aus klarem Öl gefunden. Dieses Ölexsudat machte 30% des Probenvolumens aus.
Das erfindungsgemäße Produkt entwickelte auch eine Bodenschicht, da keine Reinigungsstufe angewendet worden war und nicht alle Tröpfchen in der Dichte übereinstimmten. Allerdings hatte die Bodenschicht eine kleinere Größe als im Vergleichsbeispiel c4. Über dieser Bodenschicht mit erhöhter Wasserkonzentration wurde eine Mittelschicht mit einer Konzentration von Wassertröpfchen von etwa 10% gefunden. Auch dieses Beispiel litt an Ölexsudation. Allerdings war die Dicke der Ölschicht über der Probe genau 3,2% des Probenvolumens, verglichen mit 30% für das Vergleichsbeispiel c4.
Dieses gibt wiederum an, daß erfindungsgemäße Produkte vergleichbaren Produkten bezüglich der Stabilität gegenüber einer Phasentrennung deutlich überlegen sind.

Claims

Fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion, die eine kontinuierliche Fettphase und eine dispergierte wäßrige Phase und Gasblasen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen im Wesentlichen in der wäßrigen Phase dispergiert sind.
Fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion nach Anspruch 1, umfassend 20 bis 98 Gew.-% einer Fettphase und 80 bis 2 Gew.-% einer wäßrigen Phase, die 5 bis 20 Vol.-% Gas umfaßt, so daß die durchschnittliche Dichte der wäßrigen Phase höchstens 5% von der Dichte der Ölphase differiert.
Fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Gas Stickstoff oder Luft oder eine Kombination davon ist.
Fließfähige Wasser und Öl enthaltende Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt eine derartige Stabilität gegenüber Sedimentation hat, daß nach 1 Monat Lagerung der Emulsion bei 5°C eine Ölschicht von weniger als 20% auftritt.
Verfahren zur Herstellung einer fließfähigen Wasser und Öl enthaltenden Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine Stufe umfaßt, in der die Wassertröpfchen mit adäquater, etwa Öl entsprechender Dichte von anderen Wassertröpfchen abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abtrennung eine Zentrifugationsstufe umfaßt.
Verfahren zur Erhöhung der Stabilität einer fließfähigen Wasser-in-Öl-Emulsion, wobei Gasblasen in die wäßrige Phase der fließfähigen Wasser-in-Öl-Emulsion eingearbeitet werden.