DE3929555A1 - Verfahren zur entfernung von cholesterin bzw. cholesterinestern aus lebensmitteln - Google Patents
Verfahren zur entfernung von cholesterin bzw. cholesterinestern aus lebensmittelnInfo
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- A23L5/23—Removal of unwanted matter, e.g. deodorisation or detoxification by extraction with solvents
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges
Verfahren zur Entfernung von Cholesterin bzw.
Cholesterinestern aus Lebensmitteln durch Extraktion mit
verdichtetem CO2.
Cholesterin und Cholesterinester sind lipophile
Substanzen, die in zahlreichen wichtigen Lebensmitteln
tierischen Ursprungs wie z.B. Eigelb, Fleisch,
tierischen Fetten usw. vorkommen.
Erhöhte Cholesterinwerte im Blutserum des Menschen
stellen bekanntermaßen einen erhöhten Risikofaktor für
Arteriosklerose bzw. eine koronare Herzkrankheit dar.
Durch eine Reduzierung der Cholesterinzufuhr ist es in
den meisten pathologischen Fällen möglich, die normalen
Cholesterinwerte im Blutserum wieder zu erreichen. Aus
diesem Grund zielen die Bestrebungen der
Lebensmittelindustrie im wesentlichen darauf ab, eine
deutliche Reduzierung des Cholesterins bzw. der
Cholesterinester in fettreichen Lebensmitteln tierischen
Ursprungs vorzunehmen.
Ein wesentliches Problem ist hierbei, die sensorischen
und ernährungsphysiologischen Eigenschaften der
Lebensmittel weitgehend zu erhalten.
Es sind entsprechend dem Stand der Technik zwar schon
eine Reihe von Verfahren zur Isolierung von Cholesterin
bzw. Cholesterinestern bekannt geworden, doch eignen sich
diese Methoden wegen chemischer Veränderungen wichtiger
Bestandteile des Ausgangsmaterials (wie z.B. Proteine,
Triglyceride usw.) nicht zur Reduzierung des
Cholesteringehaltes in Lebensmitteln.
Ein relativ schonendes Verfahren, welches erst in
jüngster Zeit bekannt geworden ist, bedient sich für die
Entfernung des Cholesterins bzw. der Cholesterinester der
CO2-Hochdruckextraktion (vgl. V. Krukonis, Supercritical
Fluid Processing, International Symposium on
Supercritical Fluids, Nice, 1988, und A. Bude und
D. Knorr, Reduction of Cholesterol in Egg Powder and
Whole Eggs by Extraction with Supercritical Carbon
Dioxide, Fifth International Congress on Engineering and
Food, Cologne, 1989).
Dieses Verfahren zeichnet sich zwar durch die
physiologische Unbedenklichkeit des Extraktionsmittels
(CO2) aus, doch lassen sich entsprechend dem
vorgeschlagenen Verfahren Cholesterin bzw.
Cholesterinester bei schonenden Bedingungen nicht
selektiv entfernen, weil auch Triglyceride und andere
lipophile Bestandteile mitextrahiert werden. Eine
Verbesserung der Selektivität durch Temperaturerhöhung
über 80°C ist zwar grundsätzlich möglich, doch wirkt
sich dies negativ auf die Qualität des erhaltenen
Produktes aus.
Gemäß dem Artikel von Rizvi und A. Benkrid (A Process for
Cholesterol Reduction and Fractionation of Animal Fats
using Supercritical Fluids, Fifth International Congress
on Engineering and Food, Cologne, 1989) wird
vorgeschlagen, die mitextrahierten Glyceride an einem
nicht näher genannten Feststoff zu adsorbieren. Damit ist
aber nur ein Teilproblem lösbar, nicht jedoch das
generelle Ziel, die Veränderung der sensorischen und
ernährungsphysiologischen Eigenschaften durch Verlust
wichtiger lipophiler Bestandteile zu verhindern.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung des Cholesterins
bzw. der Cholesterinester aus Lebensmitteln durch
Extraktion mit verdichtetem CO2 zu entwickeln, welches
die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht
aufweist, sondern unter schonenden Bedingungen eine
weitgehend selektive Reduzierung der
Cholesterinkomponente ermöglicht und gleichzeitig die
Verluste an wichtigen lipophilen Bestandteilen auf ein
Minimum reduziert.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
man
- a) das cholesterinhaltige Extraktionsgut mit verdichtetem CO2 bei einem Druck oberhalb von 100 bar und einer Temperatur von 10 bis 90°C behandelt,
- b) aus dem mit Cholesterin bzw. Cholesterinestern sowie lipophilen Bestandteilen beladenen CO2-Gasstrom die Cholesterinkomponenten selektiv entfernt und
- c) den überwiegend nur noch lipophile Bestandteile enthaltenden CO2-Gasstrom erneut über das Extraktionsgut zurückführt und/oder für die Extraktion mit unbehandeltem cholesterinhaltigen Extraktionsgut heranzieht.
Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß man
auf diese Weise fetthaltige Lebensmittel mit einem
niedrigen Gesamtcholesteringehalt und guten sensorischen
Eigenschaften erhält.
Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung
besteht aus insgesamt drei Stufen.
In der ersten Stufe wird das cholesterinhaltige
Extraktionsgut mit verdichtetem CO2 behandelt, wobei als
Ausgangsmaterial im Prinzip alle fetthaltigen
Lebensmittel wie z.B. Eigelbpulver, flüssiges Eigelb,
Butterfett, Fleisch u.a. in Frage kommen. Die
Extraktionsbedingungen können in weiten Grenzen variiert
werden, doch empfiehlt es sich aus wirtschaftlichen
Gründen, die Extraktion oberhalb von 100 bar und bei
einer Temperatur von 10 bis 90°C durchzuführen.
Vorzugsweise wird die Extraktion bei einem Druck von
200 bis 300 bar und einer Temperatur von 30 bis 60°C
vorgenommen, weil es unter diesen Bedingungen zu keiner
thermischen Belastung des Ausgangsmaterials kommt und
sich die Cholesterinkomponenten im CO2 gut lösen.
Während der Extraktion findet eine Beladung des CO2 mit
Cholesterinkomponenten und den lipophilen Substanzen wie
z.B. Triglyceride, Phospholipide, Farbstoffe usw. statt.
Aus diesem beladenen CO2-Gasstrom werden in der zweiten
Stufe die Cholesterinkomponenten möglichst selektiv
entfernt, d.h. daß die lipophilen Bestandteile möglichst
im CO2 gelöst bleiben. Diese selektive Abtrennung der
Cholesterinkomponenten ist auf mehreren Wegen möglich.
Zum einen können diese Substanzen an einem geeigneten
Feststoff adsorbiert werden, wobei die üblichen
Adsorptionsmittel wie z.B. Aluminiumoxid, Kieselgel,
Florosil, Magnesiumsilikat usw. eingesetzt werden können.
Gemäß einer weiteren Alternative wird der CO2-Gasstrom
durch oder über eine Schüttung von Metallsalzen zwei-
oder mehrwertiger Kationen geleitet, die mit Cholesterin
bzw. Cholesterinestern in CO2 unlösliche Addukte bilden
wir z.B. ZnCl2, MgSO4, MnSO4 u.a.
Die Menge des eingesetzten Adsorptionsmittels bzw.
Adduktbildners hängt vor allem vom
Gesamtcholesteringehalt des jeweiligen Extraktionsgutes
ab und beträgt in der Regel 1 bis 100 g pro g der zu
entfernenden Cholesterinkomponente.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß die Entfernung der
Cholesterinkomponenten bei den gleichen Druck- und
Temperaturbedingungen erfolgen kann wie die Extraktion,
so daß keine großen Energieverluste in Kauf genommen
werden müssen.
Es ist erfindungswesentlich, daß der CO2-Gasstrom nach
der Entfernung der Cholesterinkomponenten, wenn also
überwiegend nur noch die lipophilen Bestandteile im CO2
gelöst sind, entweder ganz oder teilweise erneut über
das Extraktionsgut zurückgeführt wird oder aber dieser
CO2-Gasstrom ebenfalls ganz oder teilweise für die
Extraktion mit unbehandeltem Extraktionsgut herangezogen
wird. In beiden Fällen lösen sich nur noch geringe Mengen
an lipophilen Bestandteilen im CO2, weil diese Stoffe
schon weitgehend im CO2 gelöst sind. Um die Verluste an
lipophilen Stoffen bei diesen Verfahrensvarianten
möglichst gering zu halten, empfiehlt es sich jedoch, die
CO2-Gasmengen bzw. die Extraktionsbedingungen in der
ersten Stufe so zu wählen, daß eine möglichst weitgehende
Beladung des CO2 an lipophilen Bestandteilen erfolgt,
d.h. man sollte möglichst nahe an die Sättigungsgrenze
herangehen.
Der spezifische CO2-Verbrauch, d.h. die Menge, die im
Kreislauf umgewälzt wird, hängt im wesentlichen von der
Art und Menge des Extraktionsgutes ab und beträgt in der
Regel 60 bis 300 kg CO2 pro kg Extraktionsgut.
Es hat sich gezeigt, daß bei beiden Verfahrensvarianten,
die auch in Kombination miteinander durchgeführt werden
können, die Verluste an lipophilen Bestandteilen unter
10% liegen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit
möglich, cholesterinarme Lebensmittel mit guten
sensorischen Eigenschaften herzustellen, deren
Gesamtcholesteringehalt um ca. 60 bis 90% reduziert ist.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher
erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
3 kg Eigelbpulver mit einem Gesamtcholesteringehalt von
2,4% wurden bei 280 bar und 50°C mit CO2 extrahiert,
welches im Kreislauf geführt wurde.
Nach der Extraktion wurde der mit Cholesterin und
Cholesterinestern sowie lipophilen Bestandteilen beladene
CO2-Gasstrom bei gleichen Druck- und
Temperaturbedingungen durch einen dem Extraktionsbehälter
nachgeschalteten Adsorber geleitet, der mit 1 kg Al2O3
beschickt worden war. Anschließend wurde der
cholesterinarme und nur noch die lipophilen
Bestandteile enthaltende CO2-Gasstrom in den
Extraktionsbehälter geleitet und über das vorbehandelte
Extraktionsgut recyclisiert.
Der Extraktionskreislauf wurde 3 Stunden
aufrechterhalten, der spezifische Extraktionsmittelbedarf
betrug 240 kg CO2/kg Eigelbpulver.
Aus dem Eigelbpulver wurden 85% Cholesterin bzw.
Cholesterinester entfernt, während die Verluste an
lipophilen Bestandteilen ca. 8% betrugen.
2 kg Butterfett mit einem Gesamtcholesteringehalt von
0,4% wurden bei 280 bar und 60°C mit CO2 extrahiert,
welches im Kreislauf geführt wurde.
Nach der Extraktion wurde der CO2-Gasstrom durch einen
nachgeschalteten Adsorber geleitet, der mit 0,3 kg ZnCl2
beschickt worden war. Nach der Entfernung der
Cholesterinkomponenten im Adsorber bei gleichen Druck-
und Temperaturbedingungen wie bei der Extraktion wurde
der CO2-Gasstrom über bereits extrahiertes Material
zurückgeführt.
Der Extraktionskreislauf wurde 3 Stunden
aufrechterhalten, der spezifische Extraktionsmittelbedarf
betrug 120 kg CO2 pro kg Butterfett.
Aus dem Butterfett wurden 75% Cholesterin bzw.
Cholesterinester entfernt. Die Verluste an lipophilen
Bestandteilen betrugen ca. 8%.
Claims (9)
1. Verfahren zur Entfernung von Cholesterin bzw.
Cholesterinestern aus Lebensmitteln durch Extraktion
mit verdichtetem CO2, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) das cholesterinhaltige Extraktionsgut mit verdichtetem CO2 bei einem Druck oberhalb von 100 bar und einer Temperatur von 10 bis 90°C behandelt,
- b) aus dem mit Cholesterin bzw. Cholesterinestern sowie lipophilen Bestandteilen beladenen CO2-Gasstrom die Cholesterinkomponenten selektiv entfernt und
- c) den überwiegend nur noch lipophile Bestandteile enthaltenden CO2-Gasstrom erneut über das Extraktionsgut zurückführt und/oder für die Extraktion mit unbehandeltem cholesterinhaltigen Extraktionsgut heranzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Extraktion bei einem Druck von 200 bis
300 bar und einer Temperatur von 30 bis 60°C
durchführt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man die selektive Entfernung der
Cholesterinkomponenten aus dem CO2-Gasstrom durch
Adsorption an einem Feststoff vornimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Adsorptionsmittel Aluminiumoxid verwendet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Cholesterinkomponenten
durch Bildung von CO2-unlöslichen Addukten selektiv
aus dem CO2-Gasstrom entfernt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man für die Adduktbildung Metallsalze wie z.B.
Zink-(II)-chlorid einsetzt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man 1 bis 100 g Adsorptionsmittel
bzw. Adduktbildner pro g zu entfernende
Cholesterinkomponente einsetzt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man die selektive Entfernung der
Cholesterinkomponenten bei den gleichen Druck- und
Temperaturbedingungen vornimmt wie bei der Extraktion.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der spezifische CO2-Bedarf 60 bis
300 kg CO2 pro kg Extraktionsgut beträgt.
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