15.3.4 Produktion av transfettfritt fett
Fullhärdning är ett enkelt svar på sökandet efter kemiskt stabila fettmaterial, som till exempel krävs vid friteringstillämpningar. Att ersätta en transinnehållande viskös vätska med ett fast block av fullständigt hydrerat fett för friteringstillämpningar kan dock vara obehagligt; särskilt eftersom fullständigt hydrerade oljor har glidande smältpunkter över 65 °C och snabbt skulle generera ett fast fettlager runt friterade varor. Under den senaste tiden har oljeleverantörerna varit mycket aktiva i samband med lanseringen av nya transfria oljor. Under 2004 lanserade Dow AgroSciences, Bunge och DuPont alla sina olika märken av noll- eller lågtrans-oljor, och Cargill och Bayer CropScience följde med under 2005. De flesta av dessa oljor ska vara ett svar på den begränsade kemiska stabiliteten hos konventionella oljor, eftersom dessa nya oljor är varianter av sojabönor, raps eller andra fröoljor med högoleisk (låg-linoleisk) fettsyra. De nya egenskaperna har utvecklats genom konventionell förädling eller genom genetisk modifiering. Alternativt kan man försöka få fram mer stabila oljor genom fraktionering av t.ex. palmolja. När man gör detta måste man dock notera att även en dubbelfraktionerad palmolja är relativt rik på SFA, ca 30 %, eftersom detta är just karaktären hos de TAG som finns i palmolja; den innehåller en stor fraktion av palmitisk-oleisk-olsyra-baserade TAG.
För tillämpningar som är beroende av den strukturerande funktionen hos TFA-innehållande TAG kan utbytet vara mycket svårare. I tillämpningar som fokuserar på kemisk stabilitet är frånvaron av PUFA det viktigaste målet, men här måste man identifiera specifika TAGs som verkligen ersätter TFA-innehållande TAGs på ett funktionellt sätt. Detta innebär att man måste söka skräddarsydda lösningar beroende på den specifika tillämpningen. Fetttillämpningar där hög temperaturstabilitet och tillverkningsbarhet är avgörande kan användas med fettkompositioner som är rika på fullt mättade TAG:er. Dessa genereras lättast genom fullständig hydrering, vilket ger en fettkomposition som är rik på stearinsyra. Om hydrering måste undvikas på grund av konsumenternas preferenser kan stearinfraktioner av palmolja också utgöra utgångspunkten för sammansättningar som är rika på fullt mättade TAG:er. Våt fraktionering (med hjälp av lösningsmedel) eller torr fraktionering i flera steg ger palmsteariner med en SFA-halt på mer än 80 %. Båda de ovan beskrivna metoderna skapar fettkompositioner som är rika på endast en enda TAG, vanligtvis tristearin i helt hydrerade fröoljor och tripalmitin i palmstearin. Detta ger kanske inte samma funktionalitet som blandade kristaller, som tenderar att vara små. Därför skulle man antingen bara kunna blanda dessa fetter eller låta dem tillsammans genomgå en interesterifieringsprocess. Om smältningsbeteendet hos en fettkomposition är viktigt inte bara för en produkts stabilitet och integritet, utan även för munkänsla eller avlagringsbeteende, måste fettet uppfylla en mycket snävare specifikation. Helt mättade TAG:er baserade enbart på palmitin- eller stearinsyra måste användas i mycket begränsade mängder vid sådana tillfällen. Den branta smältningen hos delvis hydrerade fetter och deras goda munkänsla bygger på de fysikaliska egenskaperna hos TAG:er som innehåller både stearinsyra och elaidinsyra. Dessa ger en rad individuella smältpunkter för TAG som ligger långt över kroppstemperaturen men under 60 °C. Naturen ger mycket sällan TAG:er med smältpunkter i detta intervall. Dessa glycerolestrar består av två mättade och en omättad fettsyra där fettsyrorna vanligen är ordnade på ett symmetriskt sätt (SUS: mättad-omättad-omättad-mättad). De finns t.ex. i kakaosmör, som är välkänt för sin smältbarhet, och i en rad andra exotiska fetter, t.ex. salfett, kokumfett, sheanötsolja, mangokärnolja och naturligtvis även palmolja. Oljeleverantörerna räknar redan med en betydligt ökad användning av palmolja och palmoljefraktioner när de nu utökar sin produktionskapacitet. Ett alternativt sätt att framställa en fettkomposition som är rik på SUS- och SSU-TAGs främjas för närvarande av ADM och Novozymes. En av deras enzymatiskt interesterifierade hårda råvaror är baserad på helt hydrerad sojabönolja och inhemsk sojabönolja. Detta är särskilt intressant för Förenta staterna på grund av den relativt låga acceptansen av palmolja. Förutom detta tillvägagångssätt har det gjorts många försök att utveckla fröoljor med förhöjda halter av stearinsyra, rika på SUS-TAGs, men inget av dessa har ännu genererat ett fett som är tillgängligt i industriell skala.
SUS-TAGs har tyvärr en smältpunkt mycket nära kroppstemperaturen och uppvisar typiskt sett ett komplicerat och långsamt kristallisationsbeteende. Den relativt låga smältpunkten för SUS-TAGs kräver att höga halter av dessa TAGs är närvarande för strukturering vid förhöjd temperatur. De två nämnda egenskaperna, i kombination med deras pris och begränsade tillgänglighet, gör dessa TAG mindre lämpade för robusta råvarutillämpningar.
Alternativt smälter också TAG som består av mättade medellångkedjiga och långkedjiga fettsyror i det önskade intermediära temperaturområdet (se även Garti och Sato, 1988). Tyvärr finns dessa inte naturligt. De kan framställas genom förestring av en blandning av fetter som innehåller tillräckliga mängder långkedjiga SFA, som härrör från palmolja genom fullständig hydrering, och medelkedjiga fettsyror som finns i palmkärn- eller kokosfett. Eftersom förestring alltid ger en statistisk blandning av triglycerider i enlighet med utgångsfettsyreblandningen, är koncentrationen av de målinriktade, högsmältande (HM) TAG:erna, av di-långkedjiga, mono-medelkedjiga fettsyror alltid begränsad.
Alternativt kan liknande högsmältande fetter med goda kristalliseringsegenskaper tillverkas genom full hydrogenering av palmkärnfett. För att ytterligare optimera egenskaperna hos detta fett, som är mycket lämpligt för beläggning och andra kakaosmörliknande tillämpningar, interesterifieras det ofta därefter för att randomisera fördelningen av dess fettsyror. Trots att det antyds att interesterifierat, fullständigt hydrerat palmkärnfett är ett bra alternativ till delvis hydrerade fetter, är dess användning i andra produkter fortfarande begränsad på grund av dess pris och dess interaktion med enzymer.
För att ersätta delvis hydrerade fetter i bredbara pålägg och liknande tillämpningar gäller andra begränsningar. För det första är moderna bredbara produkter, som är mjuka produkter, vanligtvis utformade för att leverera stora mängder hälsosamma flytande oljor. Detta innebär att det strukturerande fettet, i allmänhet kallat hardstock, används i begränsade mängder. Liknande fetter som diskuteras ovan kan användas i bredbara smörgåsar. Som redan nämnts är kinetiken för den polymorfa övergången av största vikt för tillverkningsprocesser med hög övermättnad. Det visar sig att fett som är rikt på TAG:er som består av medel- och långkedjiga SFA:er (HM-TAG) faktiskt har korta övergångstider. Dessutom producerar denna typ av TAG mindre kristaller än t.ex. helt mättade långkedjiga fettsyror baserade på TAG, möjligen på grund av den ganska komplexa packningen på molekylär nivå i kristallgitteret. Detta gör de blandade mättade TAG:erna till särskilt lämpliga kandidater för att ersätta delvis hydrerade fetter. Det bör noteras att vid denna substitution kommer produkternas smältprofil också att förändras i enlighet med illustrationen i figur 15.1. Interesterifierade fetter ger relativt raka linjer mellan SFC och temperatur som kan manipuleras genom sammansättningen av interesterifieringsblandningen. Med en rak tillämpning av interesterifierade fetter uppnås snabbt gränserna för ett högt SFC vid 20 °C i kombination med mycket låga SFC-nivåer vid 35 °C. För att skapa betydligt brantare SFC-linjer måste antingen TAGs av SUS-typ eller HM-TAG-nivåer optimeras i formuleringen. Detta kan uppnås genom att kombinera olika hardstocks. När man blandar t.ex. en HM-TAG-hårdvara med kakaosmörfett, som ekonomiskt sett inte är särskilt attraktivt för bredbara smörfett, kan man dock konstatera att det i stället för en synergistisk fördel är tvärtom. Vid vissa blandningsförhållanden blir TAG:n oblandbar i den fasta fasen och både SFC och struktureringspotentialen sjunker faktiskt. Detta visar att blandningsbeteendet hos TAG:erna, som kan påverkas av bearbetningsförhållandena, är en nyckelfaktor vid utformningen av funktionella fettkompositioner. I försöket att tillverka högfunktionella hårda material spelar fraktionering en viktig roll. Det finns två möjliga tillämpningar av fraktionering: den kan tillämpas antingen före eller efter förestring. De ekonomiska aspekterna av fraktionering beror i hög grad på värdet och användningen av den sekundära fraktion som uppstår vid separationsprocessen. För att öka koncentrationen av HM-TAG i ett fett kan man till exempel förbättra avkastningen av interesterifieringen med avseende på koncentrationen av HM-TAG genom att optimera fettsyrasammansättningen i utgångsmaterialet till två tredjedelar stearin- och palmitinsyra blandat med en tredjedel laurinsyra. Eliminering av omättade fettsyror från interesterifieringsblandningen kan uppnås genom användning av helt hydrerade utgångsmaterial. För icke-hydrerade fettkompositioner är dock fraktionering av utgångsmaterialen det enda tillgängliga verktyget för att gå i denna riktning. Den rikliga användningen av palmstearin i interesterifieringar, som på grund av palmoljans goda marknadsvärde är ekonomiskt attraktiv, är det mest framträdande exemplet på denna process. Detta stöder återigen inrättandet av ökad produktionskapacitet för palmolja, vilket nämndes tidigare. Högre avkastning av funktionella TAG:er i hårda fetter kan uppnås genom fraktionering efter interesterifiering. Det finns dock två nackdelar med denna tillverkningsmetod. För det första kännetecknas de TAG:er som man vill koncentrera av blandkristallbildning med relativt små kristallstorlekar. Denna egenskap har naturligtvis negativa effekter på ett smidigt genomförande av fraktioneringsprocessen, eftersom separationen av stearin- och oleinfraktionerna kommer att påverkas negativt. Lösningar på denna nackdel kan antingen vara att använda lösningsmedelsfraktionering, med betydande kostnadskonsekvenser, eller att omkonstruera processen. För det andra är det mindre troligt att biprodukten från processerna efter fraktionering är av högt värde, vilket kan leda till oöverkomliga kostnader för den övergripande tillämpningen. I allmänhet kan man dra slutsatsen att efterfraktionering av hårda fetter betraktas som en sista utväg när det gäller att ersätta delvis hydrerade fetter, eftersom det kommer att medföra betydande kostnader. För andra tillämpningar med högt värde kan dock den diskuterade processen mycket väl vara lämplig.