15.3.4 Transz-mentes zsírok előállítása
A teljes hidrogénezés egyszerű választ kínál a kémiailag stabil zsíros anyagok keresésére, mint például a sütési alkalmazásokban. Azonban egy transz-tartalmú viszkózus folyadék helyettesítése egy szilárd, teljesen hidrogénezett zsírblokkal a sütési alkalmazásokban nem biztos, hogy elfogadható; különösen azért, mert a teljesen hidrogénezett olajok olvadáspontja 65 °C felett csúszik, és gyorsan szilárd zsírréteget képeznének a sült áruk körül. A közelmúltban az olajszállítók nagy aktivitást mutattak az új transz-mentes olajok bevezetésével kapcsolatban. 2004-ben a Dow AgroSciences, a Bunge és a DuPont mindegyike piacra dobta a nulla vagy alacsony transz-tartalmú olajok különböző márkáit, 2005-ben pedig a Cargill és a Bayer CropScience is csatlakozott hozzájuk. A legtöbb ilyen olaj állítólag választ ad a hagyományos olajok korlátozott kémiai stabilitására, mivel ezek az új olajok a szójabab, repce vagy más magolajok magas olajsavtartalmú (alacsony linolénsavtartalmú) zsírsavváltozatai. Az új tulajdonságokat hagyományos nemesítéssel vagy génmódosítási technikákkal fejlesztették ki. Alternatív megoldásként meg lehetne próbálni stabilabb olajok előállítását például a pálmaolaj frakcionálásával. Ennek során azonban figyelembe kell venni, hogy még a kétszeresen frakcionált pálmaolein is viszonylag gazdag SFA-ban, körülbelül 30%-ban, mivel ez éppen a pálmaolajban jelen lévő TAG-ok természetéből adódik; a pálmaolaj nagy frakcióban tartalmaz palmitin-olajsav-olajsav alapú TAG-okat.
A TFA-tartalmú TAG-ok strukturáló funkciójára támaszkodó alkalmazások esetében a helyettesítés sokkal nehezebb lehet. Míg a kémiai stabilitásra összpontosító alkalmazásokban a PUFA hiánya a fő cél, itt olyan specifikus TAG-eket kell azonosítani, amelyek valóban funkcionálisan helyettesítik a TFA-tartalmú TAG-eket. Ez azt jelenti, hogy az adott alkalmazástól függően személyre szabott megoldásokat kell keresni. Azokat a zsírokat, amelyeknél a magas hőmérsékleti stabilitás és a gyárthatóság kulcsfontosságú, teljesen telített TAG-ekben gazdag zsírkompozíciókkal lehet alkalmazni. Ezek a legkönnyebben teljes hidrogénezéssel állíthatók elő, ami sztearinsavban gazdag zsírkompozíciót eredményez. Ha a fogyasztó preferenciája miatt a hidrogénezést el kell kerülni, akkor a pálmaolaj sztearinfrakciói szintén kiindulópontot jelentenek a teljesen telített TAG-ekben gazdag kompozíciókhoz. A nedves (oldószerrel támogatott) frakcionálás vagy a többlépcsős száraz frakcionálás olyan pálma-sztearinokat eredményez, amelyek SFA-tartalma meghaladja a 80%-ot. Mindkét fent vázolt útvonal egyetlen TAG-ben gazdag zsírkompozíciót eredményez, jellemzően trisztearint a teljesen hidrogénezett magolajokban és tripalmitint a pálma-sztearinban. Ez nem biztos, hogy biztosítja a kevert kristályok funkcionalitását, amelyek általában kicsik. E célból vagy egyszerűen összekeverhetjük ezeket a zsírokat, vagy együttesen alávethetjük őket egy érdekérvényesítési eljárásnak. Ha egy zsírösszetétel olvadási viselkedése nemcsak a termék stabilitása és integritása szempontjából fontos, hanem a szájérzet vagy a lerakódási viselkedés szempontjából is, akkor a zsírnak sokkal szűkebb specifikációnak kell megfelelnie. A kizárólag palmitin- vagy sztearinsav alapú, teljesen telített TAG-eket ilyen esetekben nagyon korlátozott mennyiségben kell használni. A részlegesen hidrogénezett zsírok meredek olvadása és jó szájérzetük a sztearinsavat és az elaidsavat egyaránt tartalmazó TAG-ok fizikai tulajdonságain alapul. Ezek eredményeként az egyes TAG-ek olvadáspontjai jóval a testhőmérséklet felett, de 60 °C alatt vannak. A természet nagyon ritkán szolgáltat ebben a tartományban lévő olvadáspontú TAG-eket. Ezek a glicerinészterek két telített és egy telítetlen zsírsavból állnak, a zsírsavak jellemzően szimmetrikusan helyezkednek el (SUS: telített-telítetlen-telített-telített). Megtalálhatók például a kakaóvajban, amelyet olvadási viselkedése miatt nagyra értékelnek, és számos más egzotikus zsírban, mint például a szalzsírban, a kokumzsírban, a shea dióolajban, a mangómagolajban és természetesen a pálmaolajban is. A pálmaolaj és pálmaolaj-frakciók jelentősen megnövekedett felhasználására már most számítanak az olajszállítók, mivel jelenleg bővítik termelési kapacitásaikat. A SUS- és SSU-TAG-okban gazdag zsírösszetétel előállításának alternatív módját jelenleg az ADM és a Novozymes támogatja. Egyik enzimatikusan érdekérvényesített kemény alapanyaguk teljesen hidrogénezett szójaolajon és natív szójaolajon alapul. Ez különösen érdekes az Egyesült Államok számára a pálmaolaj viszonylag alacsony elfogadottsága miatt. E megközelítés mellett számos kísérlet történt a SUS-TAG-okban gazdag, megemelt sztearinsavtartalmú magolajok kifejlesztésére, amelyek közül még egyik sem hozott létre ipari méretekben elérhető zsírt.
A SUS-TAG-ok olvadáspontja sajnos nagyon közel van a testhőmérséklethez, és jellemzően bonyolult és lassú kristályosodási viselkedést mutatnak. A SUS-TAG-ok viszonylag alacsony olvadáspontja szükségessé teszi, hogy az emelt hőmérsékleten történő strukturáláshoz nagy mennyiségben legyenek jelen ezek a TAG-ok. Az említett két tulajdonság, valamint az áruk és korlátozott elérhetőségük miatt ezek a TAG-ok kevésbé alkalmasak robosztus alapanyagként való alkalmazásra.
Alternatívaként a telített közepes és hosszú láncú zsírsavakból álló TAG-ok is a kívánt köztes hőmérsékleti tartományban olvadnak (lásd még Garti és Sato, 1988). Sajnos ezek a természetben nem léteznek. Ezeket olyan zsírok keverékének észteresítésével lehet előállítani, amelyek megfelelő mennyiségű hosszú szénláncú SFA-t tartalmaznak, és pálmaolajból teljes hidrogénezéssel származnak, valamint a pálmamag- vagy kókuszzsírban jelen lévő középláncú zsírsavakat. Mivel az észteresítés mindig a kiindulási zsírsavkeveréknek megfelelő trigliceridek statisztikai keverékét adja, a célzott, magas olvadási (HM) TAG-ok, a di-hosszú láncú, mono-középláncú zsírsavak koncentrációja mindig korlátozott.
Alternatívaként hasonló, jó kristályosodási tulajdonságokkal rendelkező, magas olvadású zsírokat lehet előállítani pálmamagzsír teljes hidrogénezésével. E zsír tulajdonságainak további optimalizálása érdekében, amely kiválóan alkalmas bevonásra és más kakaóvaj-szerű alkalmazásokra, gyakran utólagosan érdekerifikálják a zsírsavak eloszlásának randomizálása érdekében. Annak ellenére, hogy a teljesen hidrogénezett pálmamagzsír jó alternatívája a részlegesen hidrogénezett zsíroknak, alkalmazása más termékekben továbbra is korlátozott az ára és az enzimekkel való kölcsönhatása miatt.
A részlegesen hidrogénezett zsírok helyettesítésére kenőzsírokban és hasonló alkalmazásokban más korlátok vonatkoznak. Először is, a modern kenőcsöket, lágy kádas termékeket jellemzően úgy tervezték, hogy nagy mennyiségű egészséges folyékony olajat tartalmazzanak. Ez azt jelenti, hogy a strukturáló zsiradékot, amelyet általában hardstocknak neveznek, korlátozott mennyiségben használják. A fentiekben tárgyaltakhoz hasonló zsírok alkalmasak a kenőzsírokban való felhasználásra. Amint már vázoltuk, a magas túltelítettségű gyártási folyamatok esetében a polimorf átmenet kinetikája elsődleges fontosságú. Kiderült, hogy a közepes és hosszú láncú SFA-kból álló TAG-ekben gazdag zsírok (HM-TAG) valójában rövid átmeneti idővel rendelkeznek. Továbbá, ez a TAG-típus – valószínűleg a molekuláris szinten a kristályrácsba való meglehetősen bonyolult pakolás miatt – kisebb kristályokat hoz létre, mint például a teljesen telített, hosszú láncú zsírsav alapú TAG-ek. Ez teszi a kevert telített TAG-eket különösen alkalmassá a részben hidrogénezett zsírok helyettesítésére. Itt meg kell jegyezni, hogy ennél a helyettesítésnél a termékek olvadási profilja is megváltozik a 15.1. ábrán látható ábrának megfelelően. Az interészterezett zsírok viszonylag egyenes SFC-hőmérséklet függvényt adnak, amely az interészterezett keverék összetételével manipulálható. Az interferált zsírok egyszerű alkalmazásával gyorsan elérhetők a 20 °C-os magas SFC határértékek és a 35 °C-os nagyon alacsony SFC szintek kombinációja. Jelentősen meredekebb SFC-vonalak létrehozásához vagy a SUS típusú TAG-eket, vagy a HM-TAG-szinteket kell optimalizálni a receptúrában. Ez különböző keményítőanyagok kombinálásával érhető el. Ha azonban például egy HM-TAG keményítőanyagot kakaóvajzsírral keverünk, ami gazdaságilag nem túl vonzó a kenhető termékekhez, akkor a szinergikus előnyök helyett éppen az ellenkezőjét tapasztalhatjuk. Bizonyos keverési arányoknál a TAG nem keveredik a szilárd fázisban, és mind az SFC, mind a strukturálási potenciál ténylegesen csökken. Ez azt mutatja, hogy a TAG-ek keveredési viselkedése, amelyet a feldolgozási körülmények befolyásolhatnak, kulcsfontosságú elem a funkcionális zsírkompozíciók kialakításában. A nagy funkcionalitású keményítőanyagok előállítására irányuló kísérletben a frakcionálás fontos szerepet játszik. A frakcionálásnak két lehetséges alkalmazása van: a frakcionálást alkalmazhatjuk az észterezés előtt vagy után. A frakcionálás alkalmazásának gazdaságossága nagymértékben függ a szétválasztási folyamatból származó másodlagos frakció értékétől és felhasználásától. Például a zsír HM-TAG-koncentrációjának növelése érdekében a kiindulási anyagok zsírsav-összetételének optimalizálásával a sztearin- és palmitinsav kétharmadának egyharmad laurinsavval kevert kétharmada felé javíthatjuk az átolvasztás hozamát a HM-TAG-koncentráció tekintetében. A telítetlen zsírsavak kiküszöbölése az interterifikációs keverékből teljesen hidrogénezett kiindulási anyagok felhasználásával érhető el. A nem hidrogénezett zsírkompozíciók esetében azonban a kiindulási anyagok frakcionálása az egyetlen rendelkezésre álló eszköz az ebbe az irányba való elmozduláshoz. A pálma-sztearin bőséges felhasználása az interferálásban, amely a pálma-olein jó piaci értéke miatt gazdaságilag vonzó, a legkiemelkedőbb példa erre az eljárásra. Ez is támogatja a pálmaolaj-gyártási kapacitások növelését, amint azt korábban említettük. A keményzsírokban a funkcionális TAG-ek nagyobb hozama érhető el az érdekszilárdítás után alkalmazott frakcionálással. Ennek a gyártási módszernek azonban két hátulütője van. Először is, a koncentrálni kívánt TAG-eket vegyes kristályképződés jellemzi, viszonylag kis kristálymérettel. Ez a tulajdonság nyilvánvalóan kedvezőtlen hatással van a frakcionálási folyamat zökkenőmentes végrehajtására, mivel a sztearin és az olein frakciók elválasztása negatívan befolyásolja. Ennek a hátránynak a kiküszöbölése vagy az oldószeres frakcionálás alkalmazása lehet, ami jelentős költségvonzattal jár, vagy a folyamat újratervezése. Másodszor, a frakcionálás utáni folyamatok melléktermékei kevésbé valószínű, hogy nagy értékűek lesznek, ami a teljes alkalmazás szempontjából valószínűleg megfizethetetlen költséget jelent. Általánosságban elmondható, hogy a keményzsírok utólagos frakcionálása a részlegesen hidrogénezett zsírok helyettesítésének utolsó lehetőségének tekinthető, mivel jelentős többletköltséget jelent. Más, nagy értékű alkalmazások esetében azonban a tárgyalt eljárás nagyon is alkalmas lehet.