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R
0289968
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19881109
EP
88106971.0
19880430
de
de
de
3715424
19870508
DE
19881109
198845
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198845
4
4C 11C 3/06 A
4C 11C 3/02 B
de
Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden
en
Use of a fatty oil ex Helianthus annuus for the production of fatty acid monoglycerides
fr
Utilisation d'une huile ex Helianthus annuus pour la production de monoglycérides d'acides gras
Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien
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Bei Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit ei­nem Ölsäuregehalt von 78 bis 92 Gew.-% und einem Linolsäurege­halt von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltene Ge­samtfettsäuren unter Ausschluß von Anreicherungsschritten be­züglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Mo­noglyceriden durch Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin weisen die so erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride eine überraschende Oxidationsbeständigkeit und ausgezeichnete Emulgatoreigenschaften auf.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines fetten Öles ex He­lianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78 bis 92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gege­benenfalls Palmitinsäure und Stearinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myristin-, Palmitolein-, Lino­len-, Arachin-, Eikosen- und Erucasäure gebildeten Gruppe un­ter Auschluß von Anreicherungsschritten bezüglich des Ölsäu­regehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch
- a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder
- b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.
Es ist bekannt, durch Umesterung von fetten Ölen mit Glycerin in Gegenwart von Katalysatoren Monoglyceride und Diglyceride herzustellen. Die größte wirtschaftliche Bedeutung haben dabei Glycerinmono- und -distearat (GMS) und Glycerinmono- und -dioleat (GMO).
GMS wird durch Glycerinolyse von Glycerin-tristearat bzw. von gehärteten Fetten, die mindestens 55 % Stearinsäure enthalten, in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren herge­stellt, da das Ausgangsmaterial durch Härtung von Fetten und Ölen leicht zugänglich ist. GMO dagegen wird üblicherweise durch Veresterung von Ölsäure mit Glycerin hergestellt, da das für die Glycerinolyse erforderliche Glycerin-trioleat tech­nisch nur über mehrere Stufen herstellbar ist.
Die zur Veresterung mit Glycerin verwendete Ölsäure wird durch Anreicherung (Lösemittel- oder Umnetzverfahren) der in Talg­spaltfettsäure enthaltenen Ölsäure gewonnen. Diesen Anreiche­rungsverfahren sind allerdings prinzipielle Grenzen gesetzt. Technisch kommen daher lediglich 65 bis 70 %-ige Ölsäuren für die GMO-Herstellung zum Einsatz.
Fettsäure-Monoglyceride werden hauptsächlich in der Nahrungs­mitteltechnik als Emulgatoren eingesetzt. Sie sollen daher eine möglichst große Oxidationsbeständigkeit aufweisen, die durch Gehalte an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, insbeson­dere Linolsäure, herabgesetzt ist.
Es wurde nun gefunden, daß fette Öle mit der eingangs be­schriebenen Zusammensetzung aus bestimmten Sonnenblumen (He­lianthus annuus)-Arten, wie sie z. B. aus der US-PS 4 627 192 bekannt sind, ohne die nach dem Stand der Technik üblichen Aufbereitungsverfahren für die Herstellung von Fettsäure-Mo­noglyceriden durch an sich bekannte Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin einsetzen lassen.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß Fettsäure-Mo­noglyceride auf Basis dieser fetten Öle verbesserte anwen­dungstechnische Eigenschaften zeigen. So ist die oxidative Be­ständigkeit im Vergleich zu üblichen Fettsäure-Monoglyceriden deutlich größer. Dies ist insofern überraschend, da der Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren in den erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceriden vergleichbar hoch wie bei denjenigen aus Talgspaltfettsäure gewonnenen ist. Weiterhin weisen die erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monoglyceride gegenüber denjenigen aus dem Stand der Technik verbesserte Emulgatoreigenschaften auf. Schließlich ist es als überra­schend anzusehen, daß sich bei Verwendung von fetten Ölen der eingangs genannten Art Fettsäure-Monoglyceride erhalten las­sen, die Oxidationsbeständigkeit, Geruchs-, Geschmacks- und Farbneutralität sowie gute Emulgiereigenschaften aufweisen, ohne daß die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle vor der Umsetzung irgendwelchen Anreicherungsschritten unter­zogen werden müssen.
Da die als Ausgangsmaterialien verwendeten fetten Öle Natur­stoffe sind, sind die Anteile ihrer Hauptkomponenten gewissen Schwankungen unterworfen. Typischerweise weisen die fetten Öle bzw. die daraus erfindungsgemäß erhaltenen Fettsäure-Monogly­ceride hinsichtlich der Fettsäuren die folgenden Schwankungs­breiten auf:
Ölsäure: 78 bis 92 Gew.-%
Linolsäure: 2 bis 10 Gew.-%
Palmitinsäure: 2 bis 5 Gew.-%
Stearinsäure: 2 bis 7 Gew.-%
Die erfindungsgemäß unter Verwendung der obengenannten fetten Öle hergestellten Glycerinmonooleate weisen Monoestergehalte von 40 bis 60 % auf, die sich auf üblichem Wege, z. B. durch Molekulardestillation, auf einen Monoestergehalt von 90 % und darüber steigern lassen.
Das unter der erfindungsgemäßen Verwendung von fetten Ölen der obengenannten Zusammensetzung hergestellte GMO wurde im Ranci­maten gegen einen aus fraktionierter Ölsäure nach dem klassi­schen Verfahren hergestelltes GMO hinsichtlich seiner Oxida­tionsstabilität geprüft. Der Rancimat (Fa. Metrohm) ist ein in der Nahrungsmittelindustrie weit verbreitetes Analysengerät zur Prüfung der Oxidationsstabilität ungesättigter Öle.
Bei der Analyse wird bei erhöhter Temperatur (100 bis 120°C) durch eine definierte Probenmenge ein konstanter Luftstrom ge­leitet; die bei der Oxidation entstehenden flüchtigen Verbin­dungen werden in einem Kondensationsgefäß anhand der elektri­schen Leitfähigkeit derselben bestimmt. Die Zeit bis zur Bil­dung von flüchtigen, elektrisch leitenden Oxidationsprodukten wird als Induktionszeit bezeichnet.
Für das erfindungsgemäß hergestellte GMO wurde eine Induk­tionszeit von 4 h, für das aus Talgspaltfettsäure gewonnene eine solche von 2 h gemessen.
Zusätzlich wurden Geruch und Geschmack nach einer 10-Punkte-­Skala bewertet. 10 Punkte bedeuten ein geschmacks- und ge­ruchsneutrales, 1 Punkt ein völlig unbrauchbares Produkt. Zur Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie sollten Öle minde­stens eine Punktzahl von 6 aufweisen. Die Farbe wurde im Lovi­bond-Farbmeßgerät mit einer 5 1/4˝-Küvette gemessen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zu­sammengefaßt.
Für das erfindungsgemäß erhaltene GMO ergeben sich deutliche sensorische und, wenn auch etwas schwächer ausgeprägt, farb­liche Vorteile.
Für die erfindungsgemäß beschriebenen Fettsäure-Monoglyceride ergeben sich entscheidende anwendungstechnische Vorteile, da die Möglichkeiten der GMO-Verwendung zur Herstellung von Emul­sionen, beispielsweise von Speisefettemulsionen als Kälber­ milch-Ersatz (Milchaustauscher) oder von hoch wasserhaltigen Margarinen oder anderen fetthaltigen Brotaufstrichen ("low calorie spread") sowie von technisch anzuwendenden Emulsionen (z. B. für Brotschneidemaschinen) durch zu geringe Oxidations­stabilität bzw. sensorische Beeinträchtigungen bisher stark eingeschränkt gewesen sind.
Das folgende Vergleichsbeispiel demonstriert die vorzügliche Eignung der unter Verwendung von fetten Ölen gemäß der obigen Zusammensetzung erhaltenen Monoglyceride für die Emulsionsher­stellung:
0,5 Gew.-Teile Emulgator aus Talgspaltfettsäure und gemäß der Erfindung wurden bei 40°C in jeweils 35 Gew.-Teilen Sojaöl ge­löst. Anschließend wurde unter Rühren in langsamem Strahl 64,5 Gew.-Teile Wasser hinzugegeben. Schließlich wurde die Voremul­sion in einem Hochdruckhomogenisator 2 x bei 120 bar feinhomo­genisiert.
Die Stabilität der erhaltenen Emulsionen wurde nach Stehenlas­sen von jeweils 100 ml frisch hergestellter Emulsion im gradu­ierten Zylinder nach 24 h und nach 8 Tagen durch visuelle Be­urteilung bzw. durch Extraktion von 25 ml-Schichten mit Pe­trolether bestimmt, wobei die 25 ml-Schichten jeweils von un­ten entnommen und mit Petrolether ausgeschüttelt wurden. Die organischen Phasen wurden abgetrennt, der Petrolether ver­dampft und der Rückstand (= Fettgehalt) gewogen.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.
Wie sich aus der Tabelle 2 ergibt, weist das Glycerinmonooleat gemäß der Erfindung überlegene Emulgatoreigenschaften gegen­über demjenigen gemäß Stand der Technik auf.
Die Herstellung eines Glycerinmonooleats under erfindungsge­mäßer Verwendung eines fetten Öles wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das Sonnenblumenöl wies gemäß gaschromatografischer Auswertung die folgende Zusammensetzung der Fettsäureanteile auf:
Myristinsäure 0,1 Gew.-%
Palmitinsäure 3,1 Gew.-%
Stearinsäure 2,0 Gew.-%
Ölsäure 86,2 Gew.-%
Linolsäure 7,8 Gew.-%
Linolensäure 0,2 Gew.-%
Arachinsäure 0,2 Gew.-%
Eikosensäure 0,2 Gew.-%
Erucasäure 0,2 Gew/-%
688 g Sonnenblumenöl der obigen Zusammensetzung wurden mit 290 g 99,5 %-igem Glycerin in einen 2 l-Dreihalskolben mit Rührer, Thermometer, Destillationsaufsatz und externer Heizung vorgelegt und unter Stickstoff auf 265°C erhitzt. Nach dem Er­reichen dieser Temperatur werden 0,05 Vol.-% 50 %-ige Natron­lauge zugesetzt. Die Reaktion war nach 5 bis 10 min beendet (Klarwerden des Kolbeninhaltes). Das Reaktionsprodukt wurde abgekühlt, bei 200°C mit Phosphorsäure neutralisiert und bei 100°C ca. 10 min stehengelassen. Das überschüssige Glycerin wurde abgezogen; anschließend wurde 3 x mit ca. 200 ml heißer gesättigter NaCl-Lösung bei 95°C gewaschen. Nach dem Trocknen bei 90 bis 100°C in Wasserstrahlvakuum wurde unter Zusatz von 1 % Filterhilfsmittel filtriert.
Man erhielt ein Ölsäure-Monoglycerid mit folgenden Kenndaten:
Säurezahl 1,3
Verseifungszahl 163
Jodzahl 74
OH-Zahl 239
Glyceringehalt: 0,6 Gew.-%
Monoglyceridgehalt: 60 Gew.-%.
Verwendung eines fetten Öles ex Helianthus annuus mit einem Ölsäuregehalt von 78-92 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt von 2-8 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltende Gesamtfettsäuren, Rest (auf 100 Gew.-%) gegebenenfalls Palmitinsäure und Stea­rinsäure sowie bis zu 1 Gew.-% Fettsäuren aus der von Myri­stin-, Palmitolein-, Linolen-, Arachin-, Eikosen- und Eruca­säure gebildeten Gruppe unter Ausschluß von Anreicherungs­schritten bezüglich des Ölsäuregehaltes zur Herstellung von Fettsäure-Monoglyceriden durch
a) Umesterung in Gegenwart von Glycerin oder
b) durch Fettspaltung und Umsetzung der erhaltenen Spaltfettsäure mit Glycerin.