NL8104820A - Fractionering van vetten onder toepassing van een vloeibaar gas of een gas in superkritische toestand. - Google Patents

Description

- 1 - ♦ t y t

Ref. Case L 591 (R)

Unilever N.V. te Rotterdam

Practionering van vetten onder toepassing van een vloeibaar gas of een gas in superkritische toestand.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de fractionering van vetten, in het bijzonder botervetten, onder toepassing van een vloeibaar gas of een gas in superkritische toestand.

5

De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een mengsel van triglyceriden dat geschikt is voor de produktie van water-en olie-bevattende emulsies, in het bijzonder margarines met 10 boterachtige eigenschappen.

Onder boterachtige eigenschappen worden verstaan een plasticiteit en elasticiteit die doen denken aan die van natuurboter. Voor publikaties wat betreft deze eigenschap-15 schappen en de wijze waarop deze worden gemeten wordt ver- wezen naar o.a. J. Dairy Res. £, 245 (1937), J.C Davies, en The British Pood Manuf. Ind. Res. Inst., The Rheology of Margarine and Compound Cooking Fats, deel I (Res. Rep. 37) en deel II (Res. Rep. 69), 1956, J.H. Prentice.

20

Het door toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding bereide triglyceridenmengsel omvat ten minste 65%, bij voorkeur 70 tot 100% triglyceriden met een koolstofgetal (C) variSrend van 24 tot 42. Onder 25 koolstofgetal wordt verstaan de som van de koolstofatomen van de vetzuurresten in de triglyceridemoleculen. Deze triglyceriden bevatten in het algemeen een of meer identieke of verschillende vetzuren welke niet meer dan 10 ***· y - ' koolstofatomen bevatten.

\ 30 %. In de navolgende beschrijving van de werkwijze volgens de V uitvinding wordt als uitgangsmateriaal botervet toegepast? door echter de bewerkingscondities te wijzigen kunnen 8104820 , 4 | ^ Λ - 2 - L 581(R) gehard botervet of boterfracties en plantaardige vetten worden toegepast ora een scheiding te verkrijgen in fracties volgens het koolstofgetal in plaats van een scheiding naar de onverzadigdheidsgraad.

5

Volgens de werkwijze volgens de uitvinding wordt een vet, in het bijzonder botervet, geheel of gedeeltelijk gehydrogeneerd botervet of fracties daarvan, aan een fractionering onderworpen onder toepassing van vloeibaar gas 10 of een gas in superkritische toestand.

De maximale teraperatuur waarop een gas vloeibaar kan worden gemaakt wordt aangeduid als de kritische temperatuur en de druk die vereist is om bij deze teraperatuur het gas 15 vloeibaar te maken is de kritische druk. De kritische temperatuur van bijvoorbeeld kooldioxide is ongeveer 31,1°C en de kritische druk is 73.8 bar.

Als geschikte gassen komen in aanmerking; N20, SFg, 20 CF3CI, CF2C1, CH2CF2, C3Fg, CHF3, ethaan, propaan, butaan, ethyleen, aceton, C02, of raengsels daarvan, waarvan het gebruik geen bezwaren oplevert voor de gezondheid. Het gas dat voor toepassing bij de werkwijze volgens de uitvinding in het bijzonder de voorkeur verdient 25 is kooldioxide.

Wanneer andere gassen dan C02 worden gebruikt, kunnen de hierna in de beschrijving aangegeven druk- en teraperatuursgebieden worden ontleend aan gegevens, zoals die 30 in handboeken over fysische chemie worden beschreven.

De extractie van het uitgangsraateriaal wordt ter voorkoming van hydrolyse, waarbij bijvoorbeeld diglyceriden worden ge-^ vormd, bij voorkeur uitgevoerd onder geheel of nagenoeg 35 geheel vochtvrije omstandigheden, gebruikmakend van een ^ extractievat waarin een temperatuur heerst die bij voorkeur 1 varieert van 40 tot 250°C en een druk bij voorkeur varierend * van 100 tot 400 bar. In het ideale geval wordt een temperatuur toegepast varierend van 60 tot 100°C en een druk 8104820 ir - 3 - L 591( R) variSrend van 150 tot 250 bar. Binnen dit temperatuur— en drukgebied lost een fractie van het totale vetmengsel, overeenkomende met het mengsel van triglyceriden met een koolstofgetal variSrend van 24 tot 42, in het gas op, 5 terwijl de triglyceriden met een hoger koolstofgetal als residu achterblijven.

Het mengsel van triglyceriden met een koolstofgetal van 24-42, dat in hoofdzaak bestaat uit triglyceriden met 44n of ID twee vetzuurresten met korte keten en met een koolstofgetal van 10 of minder, wordt vervolgens in een separator af-gescheiden door het gas onder zodanige condities toe te passen dat een geringere oplosbaarheid van de triglyceriden wordt bereikt dan onder de voor de extractie heersende om-15 standigheden, en wel door (a) de temperatuur te verhogen tot boven de temperatuur welke in de extractie-inrichting wordt toegepast, bijv. tot een temperatuur van meer dan 100*C, onder handhaving van een constante druk; 20 (b) de druk te verlagen tot een waarde beneden de druk die in de extractie-inrichting wordt toegepast bij voor-keur tot een druk van minder dan 100 bar, onder handhaving van een constante temperatuur; (c) zowel de temperatuur te verhogen tot een waarde boven 25 in de extractie-inrichting toegepaste temperatuur, bijv. tot een temperatuur van meer dan 100"C, onder handhaving van een constante druk, als de druk te verlagen tot een waarde beneden de in de extractie-inrichting toegepaste druk, bij voorkeur tot een druk van minder dan 100 bar, 30 onder handhaving van een constante temperatuur? (d) de druk aanzienlijk te verlagen tot een waarde beneden de kritische druk,bij voorkeur tot minder dan 40 bar, en een temperatuur toe te passen binnen een ruim temperatuurstraject, bijv. 20* C tot 30*C, onder “y 35 subkritische condities.

f De onder (d) vermelde omstandigheden verdienen de voorkeur.

Men laat de scheiding plaatsvinden nadat 50-150 kg van 40 C02/kg botervet door het extractievat is gevoerd. Wanneer 8104820 Λ - 4 - L 591(R) ' deze hoeveelheid wordt toegepast, wordt de fractie die het inengsel van triglyceriden met een koolstofgetal van 24-42 bevat, in een hoge opbrengst verkregen.

5 Verrassenderwijs werd gevonden dat de extractie van bet botervet, gebarde botervet en fracties daarvan met behulp van superkritiscbe gassen in boofdzaak werd bepaald door bet moleculaire gewicbt van de triglyceriden, dus door de vluchtigbeid en niet door de onverzadigdheidsgraad van de 10 vetzuurresten in de triglyceridemoleculen.

De fractie welke het mengsel van bovengenoemde triglyceriden bevatte, verleende aan margarines en smeersels boteracbtige eigenscbappen wanneer deze werd toegepast als component van 15 het vetmengsel dat bij de bereiding van deze produkten werd gebruikt.

Eveneens werd gevonden, dat de fractie die bet mengsel van triglyceriden met het genoemde koolstofgetal bevatte, een 20 boger gebalte aan botervetaromacomponenten bezat dan de restfractie en het als uitgangsmateriaal toegepaste botervet. De restfractie, welke in boofdzaak drie vetzuren met lange keten omvat, kan bijvoorbeeld in vetmengsels bestemd voor de bereiding van bladerdeeg, worden toegepast.

25

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de band van het volgende Voorbeeld.

Voorbeeld 30 700 g boterolie, die 0,2% resterend boterserum bevatte, werd.

ge§xtraheerd met behulp van superkritisch C02, waarbij een werkwijze en een apparatuur werden toegepast zoals weergegeven in de begeleidende tekening (Fig. 1), waarin: een extractievat van 4 liter inboud voorstelt; 35 B2 een scbeidingsvat van 2 liter inboud voorstelt; een compressor voorstelt; een eerste warmtewisselaar voorstelt; W2 een tweede warmtewisselaar voorstelt.

8104820 t ( ^ % - 5 - I» 591 (R) Λ '

De condities voor de extractie waren:

Druk 200 bar

Temperatuur 80®C

5 Extractieduur 15 uur

Hoeveelheid C02 in circuit 5 kg Doorstroomsnelheid 6 kg/uur

De condities voor de scheiding waren: 10

Druk 30 bar

Temperatuur 30*C

135 g materiaal (triglyceriden met korte keten) werd uit 700 15 g boterolie geSxtraheerd; het residu (glyceriden met lange keten) bedroeg 560 g. Dit laatste werd bevestigd door analyse door middel van gas/vloeistof-chromatografie, van de triglyceriden en vetzuren. Volgens Tabel 1 zijn de van C^-C^-zuren afgeleide vetzuren met korte keten in 20 het extract verrijkt, terwijl de concentraties van alle C^g-vetzuren (stearinezuur, oliezuur, linolzuur) zijn verlaagd.

In Fig. 2 worden de triglyceridenmengsels op basis van het 25 koolstofgetal van de toegepaste boterolie,het extract en het residu weergegeven. Boterolie vertoont twee maxima bij de koolstofgetallen 38 en 50.Het merendeel van de triglyceriden met een korte keten met een maximaal koolstofgetal van 36 werd geSxtraheerd.

30

In Tabel 2 worden de joodgetallen van de toegepaste boterolie, van het extract en het residu met elkaar vergeleken. Het joodgetal van het extract is verminderd als gevolg van het feit dat de vetzuren met lange ketens, waar-35 onder oliezuuren linolzuur,in de restfractie zijn verrijkt.

*

Een onderzoek werd gedaan naar het kristallisatiegedrag van het extract, vergeleken met dat van de restfractie en de boterolie, door bepaling van het vastestofgehalte bij 40 verschillende temperaturen, door bepaling van de kristallisatiesnelheid en door differentiSle thermo-analyse.

8104820 \ - 6 - L 591(R)

Het vastestofgehalte bij temperaturen boven 15 eC was laag en de kristallisatiesnelheid bij 10*C was zeer laag.

Een analyse van het extract met behulp van dunnelaag-5 chromatografie toonde aan dat het extract met lactonen was verrijkt.

Het extract werd in een hoeveelheid van 15% opgenomen in de vetfase van een normale margarine. Vergeleken met normale margarine bezat deze margarine verbeterde boterachtige eigenschappen.

8104820 "T-— co co «3 m • · » » » co < ο <—* p*4 Ο sc ----—-- S cm r* p·* g ΙΛ .· « * *

CO N N

J cT___

<-H in O

. . A A Λ co *3* co r-

r—( CVI <—( C\J

O

o cn σι oo « · A Λ * . 00 co «t- CP> > »“· . o ε _____ •a c O O cm cn

Q) ,. A A A

D> m ο σ» σι

rtj «—1 OO CM CM

S- O

S. _______ «U Ό 1 > Q) +j Λ o co o υ <υ ·· " * * ra σι «3· ^ co g s_ I 1—l ·—· '—· ·“·

+> O CJ

X —1 <υ ω o_____— 2

«Ό C

a> *r· <0 -I— c/> > O «—· σι in

r— (D .. A A A

o i- 3¾ CM »3· UD CO

r—I S. ' ' r—I

oj e o _j 4-> a> c

I LU O <U

CQ JO ·> S______ r*. <r <u 3

H- C Ό N

I (0 *r- -P _ __ > X φ O CO σι co O > * " " σ»τ- o co un cm CO <-1

•r- r- O

r— O r— O

φ -X " —-A.

+>

(/) -C

c υ a) (/) S -I- o in o ·—*

„3 .. A A A

0) -r- CO «—· co «”11

S_ i. O

3 PC

3 S_----- N Φ +j a.

(U 3 1/1 O CM CO 00

. . A A A

UD CM *3· <—·

CJ

O CO *3" O

• · Λ Λ *

*3- CM lO CM

C_)

(U

-r- +J r— 4-) .X Ο O 3 3 S- (3 Ό TO CU £- --- 0-(-)+)(/) S- O X Φ Q. CQ UJ Q£ 8104820 - 8 - L 591( R) Ύ „ -* · TABLE 2

Boterolie Extract Restfractie

Joodgetal 30,3 19,6 33,6

Vastestof (%)*: N^q 52,4 25,1 61,1 S15 37,1 10,7 47,5 N2q 18,1 0,4 26,3 N25 10,5 0,5 16,5 N30 4,4 0,8 8,0 N35 0,7 0,8 1,7 * na 16 uur bij 0°C en 30 rain, bij meettemperatuur, geraeten volgens de methode zoals beschreven in J.Am.Oil Chera.Society, deel f[l (1974), biz. 316.

8104820

Claims (9)

1. Werkwijze voor de fractxonering van botervet, met het kenmerk dat botervet met behulp van een gas onder superkritische omstandigheden wordt geSxtraheerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat kooldioxide wordt toegepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de extractie onder vocht-vrije omstandigheden wordt 10 uitgevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de extractie onder zodanige temperatuur- en druk-condities wordt uitgevoerd dat een mengsel van trigly- 15 clyceriden dat minste voor 65 gew.% uit triglyceriden met een koolstofgetal variSrend van 24 tot 42 bestaat/ preferentieel in het gas wordt opgelost.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk 20 dat zodanige temperatuur- en drukcondities worden toegepast, dat een mengsel van triglyceriden wordt verkre-gen dat 70 tot 100 gew.% triglyceriden bevat met een koolstofgetal varierend van 24 tot 42.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat botervet met kooldioxide bij een temperatuur variSrend van 40° tot 250eC en bij een druk variSrend van 100 tot 400 bar wordt geSxtraheerd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk 30 dat botervet bij een temperatuur varierend van 60e tot 100°C en een druk varierend van 150 tot 250 bar wordt geSxtraheerd.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk 35 dat de geextraheerde fractie wordt afgescheiden door het gas onder subkritische condities te brengen. 8104820 ; - 10 - L 591(R)

9. Werkwijze voor de bereiding van een olie- en water-bevattende emulsie, in het bijzonder een margarine met bo-terachtige eigenschappen, met het kenmerk dat een botervet-fractie, verkregen door toepassing van de werkwijze volgens 5 44n of meer der voorgaande conclusies 4-8, als έβη der vet- componenten van de emulsie wordt toegepast. 8104820