FI61123B - Foerfarande foer framstaellning av en fettprodukt som laempar sig foer framstaellning av avkortningsmedel och emulgerade livsmedelspastor - Google Patents

Description

ft&rV] [B] (11)KUULUTUSJULKAISU

lBJ v ' utlAggningsskrift o I \Z6 r Patentti myönnetty 10 06 1932

Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 A 23 D 3/00 SUOM I —FI N LAND (21) PaUnttlhtkamui— PatantaiwBknlng 760526 (22) Hakamltpilvl — Antttknlngtdag 01.03.76 (23) Alkupilvt—Giltlghatsdag 01.03.76 (41) Tullut |ulkla«kal — Bllvit ottantlig qcj

Patentti- ia rekisterihallitus .... ...... ... .......

• (44) Nlhtivlkslpanon |a kuuL|ulkalaun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen AnaBkan utlagd och utl.ikrlftan publkarad 26.02.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— Begird prlorltet 01|. 03.75

Englanti-England(GB) 8937/75 (71) Unilever N.V., Burgemeester s’Jacobplein 1, Rotterdam, Hollanti-Holland(NL) (72) Hans Robert Kattenberg, Vlaardingen, Charles Cornells Verburg,

Vlaardingen, Hollanti-Holland(NL) (7*0 Leitzinger Oy (5*0 Menetelmä rasvatuotteen valmistamiseksi, joka sopii lyhennysaineiden ja emulgoitujen ravintolevitteiden valmistukseen - Förfarande för framställning av en fettprodukt, som lämpar sig för framställning av avkortningsmedel och emulgerade livsmedelspastor

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä rasvatuotteen valmistamiseksi, joka tuote sopii 50 - 70 % palmuöljyä, hydrattua palmuöljyä ja/tai fraktioitua palmuöljyä sisältävien lyhennysaineiden ja emulgoitujen ravintolevitteiden valmistamiseksi.

Erityisesti suhteellisen suurissa suhteissa palmuöljyä tai sen hydrat-tuja ja/tai fraktioituja johdannaisia sisältävissä rasvatuotteissa kohdataan usein se ongelma, että tuote on epäedullisen kova, esim. mitattuna 10°C:ssa A.J. Haghton'in menetelmällä (cf. J.A.O.C.S., 3J5 (1959), ss. 345 - 348). Sopivat kovuusarvot 10°C:ssa ovat esim.

200 - 1500 g/cm2, edullisesti 500 - 1200 g/cm2.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että (i) vaihtoesteröidään mielivaltaisesti 20 - 90 % lopputuotteen koko-naispalmuöljymäärästä vastaava määrä palmuöljyä, hydrattua palmuöljyä ja/tai fraktioitua palmuöljyä triglyseridien kanssa, joissa ainakin 80 %:lla rasvahapoista ketjun pituus on ainakin 18 hiiliatomia, (ii) mielivaltaisesti vaihtoesteröity seos sekoitetaan jäljellä olevan vaihtoesteröimättömän palmuöljyn kanssa, jolloin (a) vaiheen (i) anne- 2 61123 taan jatkua kunnes lopputuote sisältää ainakin 50 % vaihtoesteröityjä triglyseridejä, ja (b) vaiheessa (ii) sekoitettujen komponenttien suhteet ovat sellaiset, että lopputuotteessa 1,3-dityydyttyneen-2-tyydyt-tymättömän triglyseridin painosuhde 1,2-dityydyttyneeseen-3-tyydytty-mättömään triglyseridiin on välillä 0,5 - 2,5.

Tässä keksinnön selityksessä S tarkoittaa tyydyttyneitä rasvahappo-jäänteitä, joissa on 8 - 24 hiiliatomia, SUS tarkoittaa 1,3-dityydyt-tyneitä-2-mono-tyydyttymättömiä triglyseridejä, SSU tarkoittaa 1,2-dityydyttyneitä-3-tyydyttymättömiä triglyseridejä.

Tyydyttyneiden rasvahappojäänteiden pitoisuus säädetään edullisesti määrään 35 - 45 %, erityisesti 38 - 45 %.

Tämä saadaan esimerkiksi aikaan valmistamalla rasvatuote 50 - 75 %:sta palmupohjäisiä rasvoja ja vaihtoesteröimällä osa mainitusta palmupoh-jaisesta rasvasta rasvoilla, jotka sisältävät ainakin 80 % rasvahappoja, joiden ketjupituus on 18 hiiliatomia tai enemmän. Sopivasti 20 -90 %, edullisesti 40 - 80 % palmupohjäisten rasvojen kokonaispitoisuudesta vaihtoesteröidään ja näin saatu rasvatuote sisältää edullisesti ainakin 50 %, edullisesti 70 - 85 % vaihtoesteröityjä ainesosia.

Tällä keksinnöllä saatu rasvatuote voidaan valmistaa rasvoista, joissa ei olennaisesti ole trans-rasvahappojäänteitä. Tämän seurauksena keksinnön mukaisen rasvatuotteen huomattava etu on se, että sitä voidaan valmistaa ilman monimutkaista osittaista hydrausvaihetta.

Tästä syystä keksinnöllä saadut rasvatuotteessa läsnäolevat rasvat ovat edullisesti olennaisesti trans-vapaita ja kaikkein edullisimmin hydraamattomia. Keksinnön avulla saatu rasvatuote sisältää erityisesti joko vaihtoesteröidyssä ainesosassaan tai esteröimättömässä ainesosassaan tai molemmissa ainesosissa palmuöljyn jakeita.

Rasvatuotteen esteröimätön osa sisältää edullisesti palmupohjäisen rasvan oleiinijaetta, eli jaetta, joka saadaan sen jälkeen, kun korkeammassa lämpötilassa sulavat triglyseridit on poistettu. Jäljellä oleva steariinijae voidaan haluttaessa vaihtoesteröidä rasvoilla, jotka sisältävät ainakin 80 % rasvahappojäänteitä, joiden ketju-pituus on 18 hiiliatomia tai enemmän.

Tässä keksinnön selityksessä käytetään termiä "rasva" käsittämään 3 61123 rasvahappotriglyseridit, jotka ovat kiinteitä 20°C:ssa ja joita tavallisesti kuvataan "rasvoina" samoinkuin triglyseridit, jotka ovat nestemäisiä tässä lämpötilassa ja joita tavallisesti kuvataan "öljyinä". "Rasvafaasi" on rasva tai rasvaseos, joka sopii käytettäväksi ainoana rasvaseoksena keksinnön mukaisissa emulsioissa. Samalla tavoin "margariinirasva" on rasvaseos, joka sopii käytettäväksi rasvafaasina margariinissa. Ellei toisin mainita, viittaavat termit "emulsiot", "margariini", "ravintolevitysaine" jne. vesirasvaemulsioihin, jotka sisältävät keksinnön mukaisen rasvatuotteen ja valinnaisesti sopivia määriä rasvaliukoisia emulgoivia aineita, esimerkiksi rasvahappogly-seridejä, kuten monoglyseridejä, fosfatideja ja niiden jakeita jne. ja/tai vesiliukoisia emulgoivia aineita, esimerkiksi osittaisglyseri-dejä, fosfatideja, munankeltuaista, proteiinia jne.

Tässä selityksessä käytettynä termi "palmupohjäinen rasva" käsittää sekä hydratun että hydraamattoman palmuöljyn samoinkuin sen kiinteät ja nestemäiset jakeet. palmupohjäisen rasvan pitäisi olla läsnä keksinnön mukaisen rasvaseoksen sekä vaihtoesteröidyssä että este-röimättömässä muodossa.

Termi "vaihtoesteröinti" tarkoittaa glyseridien rasvahapporadikaalien ja glyseroliradikaalien vaihtoon keskenään mielivaltaisella tavalla. Kun tämä vaihto suoritetaan ainakin kahteen rasvalähteeseen, sitä kutsutaan "yhteisesteröinniksi" ja se voidaan suorittaa esimerkiksi vaihtoesteröintikatalyytin vaikutuksen alaisena lämpötilassa noin 25 - 175°C, edullisesti 80 - 140°C. Sopivia katalyyttejä ovat alka-limetallit, niiden seokset, niiden hydroksidit, niiden alkoksidit, esimerkiksi suhteissa 0,01 % - 0,3 tai 0,5 paino-%.

Keksinnön avulla saatu rasvatuote on erityisen tärkeä emulsioissa, jotka sisältävät 40 tai 50 - 85 % rasvafaasia, jolloin loppuosa emulsiota on vesifaasia, joka voi olla vettä, maitoa tai kuorittua maitoa säädettynä vaadittuun pH-arvoon, esimerkiksi noin 4 tai 4^ -6 tai 7, ja joka voi sisältää sopivien vesiliukoisten emulgointiai-neiden lisäksi erilaisia vähäisempiä ainesosia, esimerkiksi suolaa, happoa, proteiinia, makuaineita, säilöntäaineita jne.

Tässä selityksessä kaikki prosentit, suhteet ja osat ovat painomitto-ja ellei toisin esitetä. Rasvojen määrä emulsiossa perustuu emulsion painoon, yksittäisten triglyseridien ja rasvojen määrä rasva- 4 61123 tuotteessa perustuu rasvatuotteen painoon ja rasvahappojen määrä rasvassa perustuu rasvahappojen kokonaismäärään mainitussa rasvassa, ellei toisin ole mainittu.

Asiantuntijalle on selvää, että tietyllä määrällä raaka-aineita palmupohjäisen rasvan määrä, joka vaihtoesteröidään toisen rasvan kanssa, voidaan helposti määritellä kokeellisesti sellaisen rasva-seoksen saamiseksi, jonka SUS-pitoisuus ja SUS:SSU-suhde on vaaditun kaltainen. SUS- ja SSU-triglyseridien määrä rasvaseoksessa lasketaan niiden pitoisuuksista käytetyissä saatavissa olevissa raaka-aineissa. Nämä pitoisuudet voidaan laskea kokonaisrasvahappokoostumuksesta ja 2-mono-glyseridien rasvahappokoostumuksesta, jotka glyseridit saadaan entsymaattisella hydrolyysillä pankreatiinilipaasin kanssa sen mukaan, mitä M.H. Coleman selvitti Am. Oil Chem. Soc. 38 (1961), 685-8 osassa J.

Asiantuntijalle on niinikään selvä, että rasvatyypin ja sen määrän, jonka kanssa osa palmupohjäistä rasvaa vaihtoesteröidään, määrää raaka-aineiden SUS-pitoisuus ja SUS:SSU-suhde. Rasvaseoksen loppuosa voi koostua yksinomaan yhteisesteröimättömästä palmupohjai-sesta rasvasta tai se voi käsittää muita rasvoja. Esteröimättömät rasvat voivat olla mitä tahansa tyyppiä, edellyttäen, että vaadittava SUS:SSU-suhde kokonaisrasvaseokselle pysyy alueella 0,5 - 2,5.

Tämä SUS:SSU triglyseridien painosuhde ja kokonais SUS-pitoisuus on tärkeä ei-kemiallisesti sidottujen yhdisteiden optimisuhteen kannalta, joita yhdisteitä on esittänyt J. B. Rossell julkaisussa Advances in Lipid Research J5 (1967), 391-394. Tällaiset yhdisteet vaikuttavat suotuisasti rasvatuotteen kovuusarvoihin esimerkiksi 10°C:ssa ja ovat lisäksi osoittautuneet erityisen edullisiksi haluttujen plastisten ominaisuuksien antamisessa rasvatuotteille. Esillä olevalla keksinnöllä saadut rasvatuotteet sisältävät riittävän määrän tällaisia yhdisteitä antamaan niistä valmistetuille emulgoiduille ravintolevitysaineille korkealuokkaisen plastisuuden. Näiden ei-kemiallisesti sidottujen yhdisteiden edullinen vaikutus rasvatuotteen kovuuteen on erityisen yllättävää, koska niiden sulamispisteet ovat olennaisesti korkeammat kuin yksittäisten SUS ja SSU triglyseridien sulamispisteet.

5 61123

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä:

Valmistettiin rasvaseoksia yhteisesteröimällä palmuöljy, palmu-öljysteariini, soijapapuöljy, hydrattu soijapapuöljy ja auringon-kukkaöljy.

Kovetettujen rasvojen valmistus:

Jodiarvoltaan 133 oleva soijapapuöljy hydrattiin 105°C:ssa käyttämällä 0,1 % nikkeliä piimaakatalyytissä (laskettu nikkelin prosenttilukuna öljystä). Sen jälkeen, kun saavutettiin jodiarvo 95 ja sulamispiste 28°C, katalyytti suodatettiin pois ja öljy jalostettiin tavanomaisesti. Samalla tavoin hydrattiin palmuöljyoleiini 180°C:ssa sulamispisteeseen 36°C sen jälkeen, kun siihen oli lisätty 0,2 % Tikitettyä nikkelikatalyyttiä. Katalyytti poistettiin ja öljy jalostettiin tavanomaisesti.

Fraktiointi

Fraktiointi suoritettiin kuivafraktioimalla. Tämä suoritettiin lämmittämällä palmuöljy noin 45 - 65°C:een, tämän jälkeen jäähdyttämällä se säännöllisesti 25 - 28°C:een ja tämän jälkeen pitämällä se tässä lämpötilassa noin 1 tunnin ajan. Jäähdytyskäsittely suoritettiin hämmentämällä rauhallisesti ja kiteytysvaiheen jälkeen steariinit suodatettiin pois ja oleiini saatiin saantona noin 70 - 80 %. Jäljellä olevia steariineja käytettiin esimerkeissä 1-3 yhteis-esteröidyn ainesosan osana.

Yhteisesteröinti

Yhteisesteröitävät rasvat kuivattiin vesipitoisuuteen noin 0,01 painoprosenttia ja yhteisesteröintiin sen jälkeen 90°C:ssa hämmennetyssä astiassa, joka pidettiin 20 Hg tyhjön alaisena, jolloin läsnä oli 0,1 % natriummetoksidia katalyyttinä. 20 minuutin jälkeen seos jäähdytettiin ja tyhjö laukaistiin. Katalyytti hävitettiin pesemällä yhteisesteröity seos vedellä ja rasva kuivattiin samoin kuin edellä ja jalostettiin tavanomaisesti.

Margariinin valmistus

Margariinirasvaseos sulatettiin ja emulgoitiin vesifaasilla, joka 6 61123 valmistettiin hapatetusta maidosta, joka sisälsi 0,1 % monodi-glyseridejä 80 % rasvaa sisältävän emulsion aikaansaamiseksi.

Emulsio kiteytettiin ja työstettiin kahdessa suljetussa putkimaisessa pintakaavitussa lämmönvaihtimessa (votaattori A-yksiköt); viimeksi mainittu näistä kahdesta jätettiin lämpötilaan lo - 15°C. Mainittujen votaattori A-yksiköiden väliin sijoitettiin hitaasti hänmennettyä jäähdyttämätöntä kiteytysainetta viipymisajan pidentämiseksi noin 2-3 minuuttiin. Viimeksi mainituista votaattori A-yksiköistä poistuva kiteytetty emulsio kovetettiin sitten lepo-putken (votaattori B-yksikkö) läpi, missä sitä edelleen kiteytettiin noin 3 minuutin ajan. Tämän jälkeen margariini pakattiin.

Seuraaviin taulukoihin kootut kovuus- ja dilataatioarvot ovat saatujen margariinien arvoja.

7 61123 __Esimerkin numero; _1_2_3__4_5_6 > Palmuöljy (a) - - 10 20

Esteröimäton Paimuöljyoleiini (b) 20 5 10

Hydrattu palmuöljy- s,oleiini (sp.36°C) (c) 25 - 5 - 25 15 i Palmuöljy (a) 37 40 40 43 38 45

Paimuöljysteariini (d) 8 7 3

Soijapapuöljy (e) 30 33 37 37 -

Hydrattu soijapapuöljy (sp. 28°C) (f) - - - 30

Auringonkukkaöljy (g) - - - -37- 2

Kovuus (g/cm Haghton'in mukaan) 10°C:ssa 880 1190 1050 1115 640 1490 15°C:ssa 570 770 610 800 320 1050 20°C:ssa 150 250 260 265 150 350 1_2 3 4 5 6

Af

Dilataatio (mm 3/25 Boekenoogen'in mukaan) 10°C:ssa 650 630 610 600 570 810 20°C:ssa 370 370 320 330 300 490 30°C:ssa 150 130 140 160 lOO 200 35°C:ssa 50 45 60 70 30 90 S painoprosenttia 41,0 39,7 38,3 38,3 36,4 41,1 SUS painoprosenttia 17,5 15,5 15,4 15,2 16,0 17,5 SUS/SSU painosuhde 1,0 1,9 1,0 1,0 1,2 1,1 cf. "Analysis and Characterization of Oils, Fats and Fat

Products", Voi. I, 1964, Interscience Publishers, London, p.p. 143 et seq.

8 61123 _____Esimerkki numero; 7__8__9_10 11

Esteröimätön \ ] (b) - 10 15 10 15 1(c) 25 10 5 5 -

Yhteis- f <a> 38 48 48 48 48 esteröity ^ 37 32 32 32 32 2

Kovuus g/cm 10°C:ssa 740 575 730 700 610 15°C:ssa 440 460 430 460 370 20°C:ssa 120 110 100 100 120

Dilataatioarvot mm3/25g 10°C:ssa 730 620 590 640 610 20°C:ssa 310 300 290 350 330 30°C: ssa 120 100 HO 140 140 35°C:ssa 50 40 40 60 50 S painoprosenttia 37,3 39,4 39,3 39,6 39,5 SUS painoprosenttia 15,8 15,0 15,0 15,0 15,0 SUS/SSU painosuhde 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 ik kts. sivu 7 a, b, c jae merkityksiä varten.

Esimerkin 5 mukaisesta rasvatuotteesta valmistettiin samalla tavoin erilaisia vähärasvaisia levitysäineita, jotka eivät sisältäneet yli 40 % rasvatuotetta jatkuvana rasvataasina. Yhteisesteröidyssä ainesosassa kuitenkin tällöin korvattiin auringonkukkaöljy safflor-öljyllä, maapähkinäöljyllä, puuvillansiemenöljyllä, oliiviöljyllä ja maissiöljyllä. Kaikilla näillä rasvalevitteillä oli erinomaiset kovuusarvot sekä 10°C:ssa että 20°C:ssa, eli alueella 300 - 1500 g/cm^.

S, SUS ja SSU pitoisuus raaka-aineissa: 9 61123

Raaka-aineet_S_SUS_SSU

(a) 52 41,6 7,4 (b) 47,4 39,2 6,3 (c) 48,7 40,7 8,5 (d) 64,0 48,8 10,7 (e) 15,0 5,3 0,8 (f) 19,0 7,1 2,6 (g) _12,0_3jJ_0,3 SUS ja SSu pitoisuus yhteisesteröidyssä ainesosassa (esitettynä SUS* ja SSU*) laskettiin seuraavasti: S* = summa Ci x Si SUS* = 100 x £(S/100)2 - (S/100)3!

SSU* = 2 x SUS

joissa

Si = yhteisesteröidyn ainesosan komponentin i S-pitoisuus

Ci = yhteisesteröidyssä ainesosassa olevan komponentin i pitoisuus S* = yhteisesteröidyn ainesosan S-pitoisuus