CH336926A

CH336926A - Verfahren zur Herstellung von fetthaltigen Produkten

Info

Publication number: CH336926A
Authority: CH
Inventors: Jan Duin Hendrik; Arie Schaap Jacob
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1954-02-26
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1959-03-15

Description

Verfahren zur Herstellung von fetthaltigen Produkten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von fetthaltigen Produkten.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine hitzebeständige Öl4n- Wasser-Emulsion herstellt, die wenigstens 74 Gew.O/o fettes Öl enthält, indem ein fettes Öl bei erhöhter Temperatur unter energischem Rühren einer wässrigen Phase zugesetzt wird, wobei die Emulsion ein wasserlösliches Emulgiermittel enthält, und dass man eine teilweise Erstarrung der dispergierten Phase durch Kühlung und eine teilweise Phasenumkehrung der Dispersion durch mechanische Bearbeitung herbeiführt.

Das Emulgiermittel kann aus einem einzigen Emulgator mit den gewünschten hydrophilen und lipophilen Eigenschaften bestehen oder aus einer Kombination von Emulgatoren, von denen wenigstens einer hydrophile Eigenschaften und wenigstens einer lipophile Eigenschaften hat, derart, dass die Kombination die erwünschten hydrophilen und lipophilen Eigenschaften aufweist.

Man hat schon vorgeschlagen, eine stabile, wenigstens 50 Gew. /o Öl enthaltende Öl-in-Wasser- Emulsion dadurch herzustellen, dass eine Ölphase und eine wässrige Phase in Gegenwart eines aus einem durch Fettsäure substituierten Eiweisshydrolysats bestehenden Emulgators emulgiert wird. Eine solche Emulsion kann z. B. derart hergestellt werden, dass das Öl oder geschmolzenes Fett in die wässrige Phase gerührt wird, z. B. bei einer Temperatur von 600 C, und die Emulsion homogenisiert wird.

Die stabile, sehr konzentrierte Öl-in-Wasser Emulsion, die zum vorliegenden Zweck benutzt wird, kann mit Hilfe des obenbeschriebenen Emulgators erhalten werden.

Die Emulsion soll bei erhöhter Temperatur hergestellt werden, damit das Ö1 vollständig flüssig ist und die Emulsion genügend stark gerührt werden kann. Die zu verwendenden Temperaturen sind von der Zusammensetzung des Öls und der Viskosität der Emulsion abhängig. Diese letzte Eigenschaft hängt in gewissem Masse mit der Art des Emulgiermittels zusammen. In vielen Fällen haben sich Temperaturen von ungefähr 600 C als geeignet erwiesen, aber in einigen Fällen kann eine Temperatur von 400 C oder sogar niedriger angewendet werden. In andern Fällen kann man bei Temperaturen in der Nähe von 1000 C arbeiten. Die intensive Rührung kann mit dazu geeigneten Vorrichtungen, z. B. einem Turbomixer, der 3000 Umdrehungen pro Minute macht, veranlasst werden.

Vorzugsweise wird die Emulsion nach der Herstellung homogenisiert.

Unter einer sehr konzentrierten Emulsion wird hier eine Emulsion verstanden, in der im wesentlichen jedes Teilchen der dispergierten Ölphase mit den benachbarten Ölteilchen in Berührung ist.

Die dispergierte Ölphase in der sehr konzentrierten Öl-in-Wasser-Emulsion wird durch Kühlen der Emulsion zur teilweisen Erstarrung gebracht. Um die Phasenumkehrung- herbeizuführen, wird die gekühlte Emulsion einer mechanischen Bearbeitung, zweckmässig bei einer wesentlich unter dem Schmelzpunkt des Fettes liegenden Temperatur, unterworfen. Die Erstarrung und die Phasenumkehrung können gleichzeitig stattfinden, z. B. indem die 01-in- Wasser-Emulsion unter Rühren gekühlt wird. Man kann z. B. die Emulsion auf eine Temperatur unterhalb 100 C abkühlen, sie dann wieder auf eine Temperatur zwischen 10 und 20S C erwärmen und durch mechanische Bearbeitung die Phasenumkehrung herbeiführen.

Man kann die Emulsion auch auf eine Temperatur unter 200 C kühlen und dann mechanisch bearbeiten. Weiter ist es möglich, die sehr konzentrierte Öl-in-Wasser-Emulsion erst auf eine Temperatur von etwa 35o C zu kühlen und die mechanische Bearbeitung zu gleicher Zeit mit der weiteren Abkühlung vorzunehmen. Die nachgestrebte Wirkung der mechanischen Bearbeitung tritt erst auf, wenn die Ölphase in ausreichendem Masse kristallisiert ist.

Der Ölgehalt der sehr konzentrierten Öl-n- Wasser-Emulsion soll nicht unter 740/0 sein. In der Praxis arbeitet man zweckmässig mit einem Ölgehalt von wenigstens 800/0.

Die sehr konzentrierte Öl4n-Wasser-Emulsion kann mit einem einzigen 01-in-Wasser-Emulgator oder mit einer Kombination von Emulgatoren, von denen wenigstens einer ein Öl4n-Wasser-Emulgator ist, hergestellt werden. Wenn ein einziger Emulgator benutzt wird, soll dieser einerseits genügend hydrophil sein, um die Herstellung einer sehr konzentrierten Öl4n-Wasser-Emulsion zu gestatten und anderseits genügend lipophil sein, um eine teilweise umgekehrte Öl-in-Wasser-Emulsion zu stabilisieren, mit andern Worten, die hydrophilen Eigenschaften sollen in der gekühlten Emulsion so stark herabgesetzt sein, dass eine teilweise Phasenumkehrung möglich ist.

Die erwünschten Eigenschaften kann man durch Auswahl eines Emulgators erreichen, der bei de höheren Temperaturen, bei denen die sehr konzentrierte Öl-in-Wasser-Emulsion hergestellt wird, in der wässrigen Phase vollständig löslich, aber bei den niedrigen Temperaturen, bei denen die teilweise Phasenumkehrung ausgeführt wird, aber nur teilweise löslich ist.

Ausserdem hat jeder Emulgator nur dann die nachgestrebte Wirkung, wenn das PH der wässrigen Phase innerhalb eines für den Emulgator charakteristischen Gebietes liegt. Meistens liegt dieses PH Gebiet zwischen 5 und 11.

Eine Aznahl Öl-in-Wasser-Emulgatoren ist zur Herstellung von sehr konzentrieren Öl4n-Wasser- Emulsionen geeignet, die aber nicht durch Kühlen und mechanische Bearbeitung im gewünschten Masse teilweise umgekehrt werden können. In diesen Fällen soll ein zusätzlicher Emulgator anderer Art benutzt werden. In einer solchen Kombination von Emulgatoren soll wenigstens einer derselben hervortretende hydrophile Eigenschaften haben, während wenigstens einer lipophile Eigenschaften aufweisen soll.

Ein Emulgator, der an und für sich zu stark hydrophil ist und dementsprechend nicht die für die gekühlte und teilweise umgekehrte Emulsion ge erwünschten hydrophilen und lipophilen Eigenschaften aufweist, muss mit einem andern Emulgator mit lipophilen Eigenschaften kombiniert werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.

Je nach dem lipophilen Charakter des benutzten Emulgators soll das Mengenverhältnis von hydrophilem und lipophilem Emulgator so gewählt werden, dass der Gesamtemulgator die gewünschten hydrophilen und lipophilen Eigenschaften aufweist.

Die gemäss der Erfindung benutzten Emuigatoren können anionische oder nichtionische oberfiächen- aktive Mittel sein.

Beispiele von anionischen oberflächenaktiven Mitteln sind teilweise oder vollständig mit einer Base neutralisierte höhere Fettsäuren. Geeignete Basen sind die Hydroxyde von Alkalimetallen, Ammonium oder substituierten Ammoniumradikalen. Man kann eine Substanz, wie z. B. Natriumpalmitat, Natriumstearat oder Natriumoleat, als einzigen Emulgator benutzen, wenn ihr p-Wert zwischen 7-11, vorzugsweise über 7,5, gehalten wird. Wird ein Salz einer niederen Fettsäure, z. B.

Natriumlaurat, bei einem Pa von 8 verwendet, so ist es mit einem lipophilen Emulgator, z. B. einem partiellen Ester aus Polyglyzerin und intermolekular veresterter Rizinolsäure, Sorbitanmonooleat oder Glycolmonooleat, zu kombinieren.

Andere Beispiele geeigneter anionischer oberflächen aktiver Mittel sind durch Fettsäure substituierte Aminocarbonsäuren oder deren Derivate.

Wenn sie als einziger Emulgator benutzt werden, haben diese Verbindungen die allgemeine Formel
EMI2.1
in der
R = ein gesättigter Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 14, beispielsweise bis 24, vorzugsweise 16-18 Kohlenstoffatomen, R'= ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, der an R' gebunden sein kann,
M = Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder ein substituiertes Ammoniumradikal, m = 0-3, n = 1-3, oder, wenn R" Wasserstoff ist, 2-3.

Substanzen dieser Art sind z. B. Natrium-Nstearoylsarcosin, Natrium-N-stearoylglutaminat und Natrium-N-stearoylprolin, die alle bei einem Pa von 5 und höher benutzt werden können, oder Natrium N-stearoylglyzin, das bei einem Pn von 7 und höher benutzt werden kann.

Wenn sie in Kombination mit lipophilen Emulgatoren verwendet werden, haben die durch Fettsäure substituierten Aminocarbonsäuren oder ihre Derivate die allgemeine Formel
EMI2.2
in der
R = ein gesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 13 Kohlenstoffatomen oder ein ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 8, z. B. 8-24 Kohlenstoffatomen,
R'= ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen,
R"= Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, der an R' gebunden sein kann,
M = Wasserstoff, Alkalimetall, Ammonium oder ein substituiertes Ammoniumradikal, m = 0-3, n=1-3.

Substanzen dieser Art sind z. B. Natrium-Nlauroylsarcosin und Natrium-N-oleoylsarcosin. Sie sollen mit einem lipophilen Emulgator, wie z. B. dem partiellen Ester aus Polyglyzerin und intermolekular veresterter Rizinolsäure, Sorbitanmonooleat oder Glyzerinmonooleat, kombiniert werden. Sehr geeignete Kombinationen sind diejenigen von Natrium N-oleoylsarcosin oder Natrium-N-lauroylsarcosin mit dem partiellen Ester aus Polyglyzerin und intermolucular veresterter Rizinolsäure bei einem p11 von 6 und von Natrium-N-oleoylsarcosin mit Sorbitanmonooleat bei einem p, von 6.

Andere für den vorliegenden Zweck geeignete anionische Emulgatoren sind die partiellen Ester aus höheren Fettalkoholen und mehrbasischen anorganischen Säuren, wie z. B. Phosphorsäure. Man kann z. B. Monostearylphosphat als einzigen Emulgator benutzen.

Beispiele geeigneter nichtionischer Emulgatoren sind die partiellen Ester aus Fettsäuren und Polyoxyalkylenderivaten mehrwertiger Alkohole, z. B. der partielle Laurinsäureester von Polyoxyäthylensorbitan, partielle Ester aus Fettsäuren und kondensierten mehrwertigen Alkoholen, z. B. Hexaglyzerinmonolaurat, oder Polyoxyalkylenderivate von höheren Fettalkoholen, z. B. Octadecylpolyoxyäthylenglycol, mit mehr als 20 Oxyäthylengruppen. Die nichtionischen Emulgatoren müssen mit lipophilen Emulgatoren, z. B. partiellen Polyglyzerinestern von intermolekular veresterter Rizinolsäure, kombiniert werden. Einer der Vorteile der Verwendung nichtionischer Emulgatoren besteht darin, dass sie meistens in einem weiten PirBereich, z. B. von 5-11, benutzt werden können.

Es ist klar, dass die als einzige Emulgatoren bezeichneten Mittel auch in Kombination miteinander verwendet werden können. Auch kann man, wenn eine Kombination von Emulgatoren, wie oben beschrieben wurde, erforderlich ist, mehr als einen Emulgator von hydrophilem Charakter in Kombination mit mehr als einem Emulgator von lipophilem Charakter verwenden.

Die Emulgatoren können auch zusammen mit Verdickungsmitteln, z. B. Carboxymethylcellulose, zur Anwendung gelangen.

Wahrscheinlich findet bei dem Verfahren gemäss der Erfindung folgendes statt:
Die wenigstens 74 8/o Öl enthaltenden Öl-in Wasser-Emulsionen bestehen wahrscheinlich aus Fettkügelchen, von denen jedes vollständig von einem wässrigen Film umgeben ist, der das als ein Öl-in-Wasser-Emulgator wirkende Emulgiermittel enthält. Zwischen diesen Fettkügelchen befindet sich eine äussere Phase, welche Wasserkörper enthält, die kleiner als die Fettkügelchen sind. Der grösste Teil des Wassers in der Emulsion ist in der Form solcher Wasserkörper vorhanden, da in einer sehr konzentrierten Öl-in-Wasser-Emulsion mit wenigstens 74 0/o Öl die Filme, die die nächstliegenden Fettkügelchen dieses Systems umhüllen, sich praktisch alle an wenigstens einem Punkt ihrer Oberflächen berühren.

Beim Kühlen der sehr konzentrierten Emulsion von dieser Struktur bilden sich in den Öltröpfchen Festkristalle, die an einigen Punkten die wässrigen Filme schwächen, ohne aber den Öl-in Wasser-Charakter der sehr konzentrierten Emulsion wesentlich zu zerstören. Die sich dabei ergebende Struktur wird aber unstabil sein. Sie kann in eine stabile Öl-in-Wasser-Struktur umgewandelt werden, z. B. durch Zusatz von kaltem Wasser. Das zugesetzte Wasser zerreisst die geschwächten Filme nicht, aber fliesst zwischen die Kügelchen und zwingt sie voneinander unter Bildung einer dünnen Öl-in-Wasser-Emulsion.

Wird aber die Masse von unstabiler Struktur mechanisch bearbeitet, so werden die geschwächten Teile der wässrigen Filme durchbrochen, so dass das Öl des einen Kügelchens mit dem Öl des andern Kügelchens zusammenfliessen kann, wobei schliesslich eine kontinuierliche Phase gebildet wird. Zu gleicher Zeit werden die obenbeschriebenen Wasserkörper in in der Ölphase dispergierte Wassertröpfchen umgewandelt. Dieser Prozess kann durch die Wirkung von vorhandenen Wasser-in-Öl-Emulgatoren unterstützt werden. Der Prozess verläuft aber nicht vollständig, und zwar durch die Wirkung des vorhandenen Öl-in-Wasser Emulgators. Es ergibt sich dadurch eine Struktur, bestehend aus Wassertröpfchen in einer kontinuierlichen Ölphase und aus durch einen wässerigen Film umhüllten Öltröpfchen, die in der kontinuierlichen Ölphase dispergiert sind.

Es ist klar, dass in dieser Beziehung unter Öl ein teilweise erstarrtes Öl zu verstehen ist.

Die in dieser Weise erhaltenen Produkte können in kosmetischen Produkten, wie Pasten oder Cremen, verwendet werden.

Erforderlichenfalls können bei der Herstellung der fetthaltigen Produkte wasserbindende Mittel benutzt werden. Beispiele solcher wasserbindenden Mittel sind Monoglyzeride von höheren gesättigten Fettsäuren, z. B. aus gehärtetem Palmöl hergestellte Monoglyzeride.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung eines fetthaltigen Produktes, dadurch gekennzeichnet, dass man eine hitze beständige Öl-in-Wasser-Emulsion herstellt, die wenigstens 74 Gew.O/o fettes Öl enthält, indem ein fettes Öl bei erhöhter Temperatur unter energischem Rühren einer wässrigen Phase zugesetzt wird, wobei die Emulsion ein wasserlösliches Emulgiermittel enthält, und dass man eine teilweise Erstarrung der dispergierten Phase durch Kühlung und eine teilweise Phasenumkehrung in der Dispersion durch mechanische Bearbeitung herbeiführt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Öl-in-Wasser-Emulsion bis auf unter 10"C abkühlt, sie wieder auf eine Temperatur zwischen 10 und 200 C erwärmt und darauf durch mechanische Bearbeitung eine teilweise Phasenumkehrung herbeiführt.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Öl-in-Wasser-Emulsion bis auf unter 250 C abkühlt und darauf die Emulsion zu gleicher Zeit weiter abkühlt und die teilweise Phasenumkehrung durch mechanische Bearbeitung herbeiführt.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Emulgiermittel wenigstens einen Emulgator enthält, der zu gleicher Zeit hydrophil und lipophil ist.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator bei hohen Temperaturen in der wässrigen Phase vollständig, bei niedrigeren Temperaturen dagegen nur teilweise löslich ist.

5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator ein Kondensationsprodukt einer höheren Fettsäure mit einer niederen Aminocarbonsäure ist von der allgemeinen Formel EMI4.1 in der R = ein gesättigter Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 14 Kohlenstoffatomen, = = ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Koh- lenstoffatomen, = Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, der an R' gebun- den sein kann, M = Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder ein substituiertes Ammoniumradikal, m = 0-3, n = 1-3 oder, wenn R" Wasserstoff ist, 2-3.

6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator ein Kondensationsprodukt einer höheren Fettsäure mit einem Eiweisshydrolysat ist.

7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator Natrium-N-stearoylsarcosin ist.

8. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Emul- gator Natrium-N-stearoylglutaminat ist.

9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator Natrium-N-stearoylprolin ist.

10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator ein partieller Ester von Phosphorsäure mit einem höheren Fettalkohol ist.

11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator das -Natriumsalz von Monostearylphosphorsäure ist.

12. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator ein Alkalimetallsalz einer höheren Fettsäure ist.

13. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator Natriumstearat ist.

14. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator Natriumpalmitat ist.

15. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Emulgiermittel wenigstens einen Emulgator mit hydrophilen Eigenschaften und wenigstens einen Emulgator mit lipophilen Eigenschaften enthält.

16. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Emulgator eine anionische oder nichtionische oberflächenaktive Substanz mit ausgesprochenen hydrophilen Eigenschaften und wenigstens ein Emulgator eine anionische oder nichtionische oberflächenaktive Substanz mit lipophilen Eigenschaften ist.

17. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Emulgator ein Kondensationsprodukt aus einer höheren Fettsäure und einer niederen Aminocarbonsäure ist von der allgemeinen Formel EMI4.2 in der R = ein gesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 8-13 Kohlenstoffatomen oder ein ungesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 8 Kohlenstoffatomen, R' = ein Kohlenwasserstoffrest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, R"= - Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoff- rest mit 1-5 Kohlenstoffatomen, der an R' gebunden sein kann, M = Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder ein substituiertes Ammoniumradikal, m = 0-3, n=1-3, und der andere Emulgator ein partieller Ester aus Polyglyzerin und intermolekular veresterter Rizinolsäure ist.

18. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Emulgator Natrium-N-oleylsarcosin und der zweite Emulgator Sorbitanmonooleat ist.

19. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Emulgator Natriumlaurat und der zweite Emulgator ein partieller Ester aus Polyglyzerin und intermolekular veresterter Rizinolsäure ist.

20. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Emulgator Natriumlaurat und der zweite Emulgator Sorbitanmonooleat ist.