Die Analyse der physikalischen Eigenschaften von Ölen und Fetten ermöglicht es uns, das Verhalten und die Merkmale dieser Elemente sowie ihre Unterschiede zu verstehen. Zu diesem Zweck werden folgende Aspekte analysiert:
- Die Kristallisation
- Der Schmelzpunkt
- Die Viskosität
- Der Brechungsindex
- Die Dichte
- Die Löslichkeit
- Die Plastizität
- Die Emulgierfähigkeit
Hier finden Sie weitere Einzelheiten zu jedem dieser Aspekte.
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Kristallisation
Fette unterscheiden sich von Ölen durch ihren Verfestigungsgrad bei Raumtemperatur, da Öle unter diesen Bedingungen flüssig (nicht kristallisiert) sind, während Fette fest (kristallisiert) sind.
Der Anteil an Kristallen in Fetten ist für die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften eines Produkts von großer Bedeutung. Fette gelten als fest, wenn sie mindestens 10 % kristallisierte Bestandteile aufweisen.
Die Fettkristalle haben eine Größe zwischen 0,1 und 0,5 µm und können gelegentlich bis zu 100 µm erreichen . Die Kristalle werden durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten und bilden ein dreidimensionales Netzwerk, das dem Produkt Festigkeit verleiht.
Ein wichtiges Merkmal von Fett ist sein kristalliner Polymorphismus, da Mono- und Triglyceride in verschiedenen kristallinen Formen (α, β‚ (prime) und β) kristallisieren.
Form α (glasartiger Zustand)
- Tritt auf, wenn das Fett durch eine schnelle Methode erstarrt.
- Die gebildeten Kristalle sind vom hexagonalen Typ und zufällig im Raum angeordnet.
Form β
- Tritt auf, wenn die Abkühlung langsam erfolgt oder wenn das Tempern bei einer Temperatur etwas unterhalb des Schmelzpunktes durchgeführt wird. Diese Form ist die stabilste von allen.
- In der β-Form werden tricyclische Kristalle gebildet, die in die gleiche Richtung ausgerichtet sind.
- Die β-Form ist typisch für Palmöl, Erdnüsse, Mais, Kokosnüsse, Sonnenblumen, Oliven und Schmalz.
Form β‘
- Sie entsteht durch Tempern oberhalb des Schmelzpunkts der ?-Form.
- In der β‚-Form bilden sich orthorhombische Kristalle, die in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind.
- Die β‚-Form ist typisch für modifiziertes partielles Baumwollsaatöl, Fette, Fette und modifiziertes Schmalz.
Sowohl die α– als auch die β– und die β‚-Form haben einen Schmelzpunkt, ein Röntgendiffraktogramm und einen Brechungsindex.
Je mehr Doppelbindungen vorhanden sind, desto mehr wird die Kristallisation, die normalerweise zur Verflüssigung führt, behindert.
Schmelzpunkt
Der Schmelzpunkt eines Fettes entspricht dem Schmelzpunkt der β-Form, der stabilsten polymorphen Form, und ist die Temperatur, bei der alle Feststoffe schmelzen.
Wenn kurzkettige oder ungesättigte Säuren vorhanden sind, sinkt der Schmelzpunkt.
Der Schmelzpunkt ist bei der Verarbeitung von tierischen Fetten von großer Bedeutung.
Die Schmelzpunkte reiner Fette sind sehr präzise, aber da Fette oder Öle aus einer Mischung von Lipiden mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen, müssen wir uns auf die Schmelzzone beziehen, die als der Schmelzpunkt des Fettbestandteils definiert ist, der bei einer höheren Temperatur schmilzt.
Viskosität
Die Viskosität eines Fettes ist auf die innere Reibung zwischen den Lipiden zurückzuführen, aus denen es besteht. Sie ist im Allgemeinen hoch, da ein Fett aus einer großen Anzahl von Molekülen besteht.
Durch Erhöhung des Ungesättigtheitsgrads nimmt die Viskosität ab, und wenn die Länge der Kette zunimmt, erhöhen die Fettsäurekomponenten auch die Viskosität.
Brechungsindex
Der Brechungsindex einer Substanz ist definiert als das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit in Luft und in Materie (Öl oder Fett), die analysiert wird.
Eine Erhöhung des Ungesättigtheitsgrads erhöht den Brechungsindex, und wenn die Länge der Kette zunimmt, steigt auch der Brechungsindex. Deshalb wird er zur Kontrolle des Hydrierungsprozesses verwendet.
Mit steigender Temperatur nimmt der Brechungsindex ab.
Der Brechungsindex ist für jedes Öl und Fett charakteristisch und hilft uns bei der Qualitätskontrolle.
Dichte
Diese physikalische Eigenschaft ist von großer Bedeutung, wenn es um die Entwicklung von Geräten zur Fettverarbeitung geht.
Die Dichte nimmt ab, wenn sich Fette beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand ausdehnen.
Wenn die Fette schmelzen, nimmt ihr Volumen zu und damit die Dichte ab.
Zur Kontrolle der Prozentsätze von Feststoffen und Flüssigkeiten in handelsüblichen Fetten werden dilatometrische Kurven verwendet.
Löslichkeit
Die Löslichkeit ist für die Verarbeitung von Fetten von großer Bedeutung.
Fette sind vollständig lösliche apolare Lösungsmittel (Benzol, Hexan …).
Mit Ausnahme von Phospholipiden sind sie in polaren Lösungsmitteln (Wasser, Acetonitril) völlig unlöslich. Sie sind teilweise löslich in Lösungsmitteln mit mittlerer Polarität (Alkohol, Aceton)
Die Löslichkeit von Fetten in organischen Lösungsmitteln nimmt mit zunehmender Kettenlänge und zunehmendem Sättigungsgrad ab.
Phospholipide können mit Wasser interagieren, da die Phosphorsäure und die Alkohole, aus denen sie bestehen, hydrophile Gruppen aufweisen.
Im Allgemeinen steigt die Oberflächenspannung mit der Länge der Kette und sinkt mit der Temperatur. Oberflächenspannung und Grenzflächenspannung lassen sich leicht durch den Einsatz von Tensiden wie Monoglyceriden und Phospholipiden verringern.
Plastizität
Es handelt sich um die Eigenschaft eines Körpers, seine Form zu bewahren, indem er einem bestimmten Druck standhält.
Die Plastizität eines Fettes wird durch das Vorhandensein eines dreidimensionalen Kristallnetzes verursacht, in dessen Inneren flüssiges Fett immobilisiert ist.
Damit ein Fett plastisch und dehnbar ist, muss ein Verhältnis zwischen dem festen und flüssigen Anteil (20–40 % festes Fett) bestehen, die Netze dürfen nicht fest sein und ihre Kristalle müssen eine ?-Form aufweisen.
Plastische Fette verhalten sich so lange wie Feststoffe, bis die einwirkenden Verformungskräfte das Kristallgitter zerstören und das Fett sich wie eine viskose Flüssigkeit verhält und somit streichfähig wird.
Emulgiervermögen
Das Emulgiervermögen ist die Fähigkeit an der Wasser/Öl-Grenzfläche, die Bildung einer Emulsion zu ermöglichen.
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