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1. The mostimportant quality element in frying is the sensory properties of the fried food.
   • The fryer operator must strive to produce high quality, safe products of good appearance with desirable flavor, aroma, and textural characteristics.
   • This is accomplished through a comprehensive oil management program which includes filtration/treatment.
   • Failure to establish such a program increases the probability that food quality will be compromised and there will be a loss of market share.
2. The best and most objective indices of frying oil quality is Total Polar Compounds(TPC).
   • A limit value of 24% TPC cannot always be used as a basis for the use life of the frying medium.
   • Together with the analytical criterion di-and polymeric TAGs(DPTG) and applying as simple statistic function to calculate the probability of discard it is possible to calculate the further use of the frying oil independent of the type of oil or fried food and temperature.
   • There is n ocorrelation of TPC and acid value.
3. The most important element for understanding deep-fat frying is the frying study.
   • The person conducting the study must establish a baseline (existing conditions) and compare that to a changed system.
   • These studies entail chemical analyses of fresh and degrading oils, sensory evaluation of foods being fried, oil usage and many other parameters.
   • The completed study becomes the decision making tool.
4. Fryer operators must conduct a risk assessment.
   • All ingredients, raw materials, steps int he process, products being fried and degradation products in the oil should be part of their HACCP/Food Safety Management System (FSMS).
   • The risk assessment should utilize Severity of Occurrence and Likelihood of Occurrence to establish a risk rating.
   • High risk items must be addressed in the food safety program as a Critical Control Point (CCP) or Preventive Control.
5. The name “Free fatty acids” is a misleading expression for the measurement for acidity in used fryin goils.
   • The formation of hydrolytic products such as MG, DG and free fatty acids during deep-frying is marginal and not relevant.
   • Only oxidation and polymerization products are relevant for the quality of used frying oils.
   • Oxidation of unsaturated triacylglycerols leads to the formation of carboxylic acids groups with a glycerol backbone which are also calculated as AV
6. Passive filtration helps to maintain the quality for a longer use
   • Removal of particles.
   • Maybe filtration results in lower amounts of 3-MCPD esters.
7. Acidity of frying oils has an impact on the formation of acrylamide
   • For products fried in frying oils with an acidity higher than 0.5mg KOH/kg a significant reduction of acrylamide was observed.
   • Formation of acrylamide is independent from the type of used frying oil.
8. Quick tests are very useful for a fast and regular evaluation of frying oils in the process
   • Regular examination of oil quality helps to improve and maintain product quality.
   • Calibration of the instrument with standard methods is necessary.
   • Applicability of the point of discard by quick tests in routine has to be checked.
   • Digital solutions are available.
   • Instruments nowadays are able to give more detailed information.
9. A radical degradation mechanism at lower temperatures in combination with a proton catalyzed reaction at elevated temperatures have to be assumed to explain different routes of oil degradation during deep frying.
10. Contaminants
    • Fresh oils hould be checked for the occurrence of contaminants before application for deep frying.
    • Refined oils are safe with regard to allergens, while cold press or expeller oils may have a risk.
    • Situation for 3-MCPD and glycidylesters during deep frying is not clear, many questions are still open, not only the oil should be taken into consideration but also all other aspects of the process, such as ingredients (emulsifier) or the heating source.
    • If mineral oil components are in the frying oil there are some losses during the frying process.
    • Clorinated paraffins might migrate from different sources into food.

1. Sensory parameters of food is the prime quality index.
2. The EU should harmonize guidelines/regulations for restaurant and food service frying in Europe.
3. Frying oil must not exceed 24% total polar material and 12% polymers to ensure food safety. Better food quality may require lower limits depending on the frying system.
4. More work should be done, using statistical evaluations of analytical parameters including sensory assessments, to characterize frying oil degradation and to determine discard points. The results shall then be tested to verify their quality.
5. Process technology should constantly be optimised to keep the level of contaminants as low as reasonably achievable.

As with past International Symposia on Deep-Fat Frying, the participants generated a series of recommendations for enhancing the science and technology of frying. These recommendations were:

1. Support risk-based research and analysis of data to more clearly define safety of potentially hazardous oil degradation products, particularly as oxidized products, and/or those formed in foods during frying. We recommend that these evaluations be expanded to examine the whole food system.
2. Operations working with fried foods at both the restaurant and industrial level need to emphasize what they are doing to produce more healthy meal items (holistic approach).
3. Continue to encourage the development, quantification and validation of rapid test technologies for monitoring fresh and used oil properties.
4. Fryer operators must clearly define specifications for their frying oil(s) with their suppliers and initiate programs to ensure that those specifications are being met.
5. Fryer operators must establish a baseline for their current operations. This serves as a yardstick to properly evaluate any changes to the system, whether that change is a new oil, filter system or product mix. This baseline should include but need not be limited to oil chemistry, food quality, organoleptic parameters of food and operational issues.
6. The potential microbiological risks inherent with coated products and coating applicators should be researched and the real risk defined.
7. The group reaffirms their 2000 recommendation that the best indices for assessment of used oils are total polar materials (TPM) and polymeric triglycerides using recognized methods. Peroxide value, free fatty acids, and anisidine value should not be used as regulatory indices when it comes to monitoring and comparing degree of degradation of different frying oils.
8. Scientists from the European Union working in industry, academia and government should meet to evaluate current regulations for frying oils with regards to harmonization across the EU to ensure the production of safe foods. Regulations should be supported by clinical data.

The first five International Symposia on Deep-Fay Frying have served as a forum for establishing regulatory guidelines for Europe, provided information on issues such as acrylamide and helped set the stage for reduction of trans-fatty acids in foods and food processing. In addition, the Symposia have served as a meeting place for oil chemists the world over to meet, exchange ideas and get to know one another in a professional yet casual environment.

The topics for 2011 Symposium in Hagen included issues such as health and wellness (obesity, acrylamide), means for establishing processing parameters, means for oil improving oil quality during deep-fat frying (filtering and oil improving agents), and engineering and physical chemistry aspects such as reducing oil uptake and developments in no- and low trans fatty acid oils.

As in the past, the attendees gathered together at the end of the meeting to develop a series of recommendations and „next steps“ for the future. These recommendations may be seen below.

Christian Gertz and Rick Stier

Recommendations/Findings

1. It is well-established that the heating of edible oils and fats results in both thermal and oxidative degradation processes, the end products of which may reduce product quality and may be potential health risks. The goal of the fryer operator is to minimize these degradation processes. This may be accomplished by understanding the mechanisms of thermal-oxidative stability and optimizing storage conditions and process parameters to minimize these effects. It is strongly recommended to avoid the use of oils/fats with trans fatty acids and/or high levels of saturated fatty acids (preferably <15%). In kitchens with poor exhaust system the use of oils containing high shares of linolenic acid (eg., rapeseed, soybean oil) should not be used. Linolenic acid decomposes to volatile acroleine at high temperatures (deep-frying temperature) This compound is considered to be a carcinogen. Acroleine in the air will result in irritation of the eyes and mucous membranes of the respiratory tract.
2. Research also demonstrates that mono-acid-rich oils form oxidized monomeric triglycerides similar to those oils rich in linoleic acid such as sunflower oil. For this reason it is important to minimize the thermal-oxidative degradation of vegetable oils and fats in food production. Studies of the University of Vienna shows that oxidized monomeric triglycerides, as a degradation product of oleic acid, are absorbed in the human stomach and the intestinal tract. These degradation products have been linked to cardiovascular disease and type 2 diabetes. Mono-oxidized products are predominately formed in high oleic oils whereas the dimerisation is the preferred route of degradation in oils rich in polyunsaturates.

Handling/storage/processing

Proper processing and stabilization of vegetable oils are the critical factors for quality during frying. Oxidative is the primary mechanism of degradation between 60 and 130 °C due to the more intense contact of the oil with oxygen. Holding oils between these temperatures should be avoided when oils are not in use for frying. In addition, the melting of solid fats at high temperatures must be avoided.

During the production process moderate and optimal frying temperatures will minimize the potential for oil degradation. Used frying oils should be filtered by active or passive filtration in order to remove food residues between use in production and foodservice operations.

When cleaning fryers it is imperative residual cleaning compounds must be removed by rinsing and/or neutralization with acids. „Soap residues“ in the fryer will react with the oil and result in increased the thermal-oxidative degradation of the oils.

Product quality/Deep-frying process

The first seconds of the frying process are crucial for the development of flavor and textural characteristics of the fried food. These characteristics include crust formation and oil pickup. The structural characteristics (porosity) will directly affect the heat-mass transfer between oil and food. Heat energy is transferred from the oil to the food, while moisture is given from the food to the oil. Excessive temperatures may cause a non-uniform crust with large pores, so that moisture is release is rapd and uncontrolled. If the moisture pressure decreases too fast the temperature increases in the boundary zone can result in an increased rate of acrylamide formation. Moderate temperatures at the beginning of frying encourage the development of a more structured through controlled heat-mass-transfer. Once the crust has formed, frying temperature can be increased continuously during the deep-frying process.

Studies show that in general only 20% of the total fat is absorbed during the frying process. A much larger percentage (80%) is taken up while the food cools down. In this phase a vacuum is formed in the capillaries of the crust that will draw the oil from the surface into the interior of the food. Industrial frying facilities use so called „defatter“-units to minimize this effect. These units keep the fried goods at high temperature after frying and remove the oil from the surface in a hot air stream.

To ensure the quality of fried foods, it is also extremely important to minimize the degree of thermal-oxidative degradation of the frying oils. The composition of the fat in fried products has nearly the same composition as the used frying fat. Because of this, the quality of the oil will determine the quality of the fried foods. The oil will affect flavor, aroma, appearance, storage stability and the content of potentially harmful degradation products, like trans fatty acids. Although the regulatory limits in Europe range between 24 – 25% polar compounds, frying oils with polar compound content of more than 19% usually result in the production of foods with poor sensory characteristics.

Analytics/ Judgment of vegetable oils and fats

Polar compounds and polymeric triglycerides remain the most reliable chemical indicators for the chemical analysis of used frying oils and fats. The chemical indicators, such as free fatty acids, which are a measure of primary and secondary degradation products, can not be used for a meaningful assessment. These indicators will vary depending upon the type of oil and the conditions under which it is used. Many of these primary and secondary degradation products are steam volatile or are metabolized to other breakdown products. Under controlled conditions or in controlled studies, indicators such as FFA and anisidine value (especially for pastry production) may be used.

For fresh oils, the acid value (free fatty acid content) is routinely used as a selective indicator for the oxidative degradation status. The FFA-value should be as low as possible. In addition, the smoke point can be a valuable indicator of potential frying performance tool in this case.

It is not recommended to solely rely on methods like Rancimat to evaluate stability of vegetable oils and fats or to predict the stability for use in deep-frying process, or to evaluate the impact of stabilizing ingredients and additives. This method simulates the behavior of oils/fats in a temperature range that is much lower than real frying conditions and simulates only the oxidation degradation. It cannot simulate polymerisation. In addition, this instrument cannot predict the interaction of the fried food with the oil. To obtain a better picture of oil performance and stability, it is recommended that the oil be heated under controlled conditions at 170 °C for 16 hours in a glass tube. Degradation products, such as polymers or polar studies to make a kitchen test with the food to be fried. Industrial food producers should understand the thermoxidative changes in their frying oils, especially below 15% polar compounds. The formation of undesirable oxidation products has to be avoided as the end result will be off-flavors and a shorter shelf life, even in frozen foods. The use of near infrared instrumentation is recommended as this system rapidly measures the polar content, polymerized triglycerides, besides free fatty acids, and anisidine value or C16/C18:2 ratios with a high confidence.

In fast food restaurants where the products are prepared for the direct consummation the limits of degradation are much higher (i.e. 24% polar materials) and may be monitored by units that measure and related dielectric constant to the degree of degradation. Results are expressed using a value that corresponds to the amount of polar material present in the frying oil. Care must be taken when using these instruments to validate them against the official method.

Even though rapid test technology has evolved, the sensory evaluation of vegetable oils and fried foods remains the most important tool for quality control and assurance. In addition, oil color and free fatty acid content are not an appropriate indicator for food or oil quality. The main target and demand of all scientific experts is the cross-border harmonization of methods, criteria and limits.

Food security/Allergens

One of the major topics within the context of food safety is „allergens“ and allergen control. The eight major allergens in food considered by the experts are: tree nuts,peanut/groundnut, soy, egg, milk, fish, wheat and crustacean shellfish. These eight allergens make up 90% of known food allergens with people. However, over 160 foods have been identified as being allergenic.

Fryer operators whether at the industrial or restaurant level must address allergenic substances/foods when conducting a hazard analysis as part of the their food safety management system. The common practice of multi-pot-frying, that is frying different foods in a single fryer, may pose significant risks to the consumer. There is anecdotal information that has linked fish-contaminated restaurant French fries with a fatal allergenic reaction. Additional research in this field is needed.

Questions to be answered are: *What is the behavior of allergens during deep-frying. Are they oil soluble and are they transferred between different foods. *Can allergens be filtered from the oil? *Are there effective technical possibilities to avoid cross contamination in case of multi-pot-frying?
Unless these questions can be answered it is recommended to abstain from multi-pot practice. This is not only valid for gastronomy but also for industrial scale food producers. The above presented recommendations and findings are a summary of the presentations of the „6th International Symposium on deep-frying in Hagen 2011“ was presented by the following international experts: Dagmar Behmer, Veronika Somoza, Bernd Brinkmann, Christian Gertz, Monoij Gupta, Bertrand Matthäus, Ricard Stier, and Rüdiger Weisshaar,

During this symposium, delegates discussed and adopted new recommendations on frying oils to complement recommendations adopted during the 3rd symposium (see below).

1. A risk analysis should be conducted on heated fats and oils and especially the foods being fried in those oils. This analysis should be conducted by a multidisciplinary team. Risk assessment is an essential first step to determine whether regulations should be implemented to protect the public health.
2. It is strongly recommended that industrial and foodservice fryers take steps to optimize processing parameters, such as reducing the temperature of frying oils, to optimize quality and safety in fried foods and the work environment.
3. We encourage the continued research into developing alternatives to existing frying fats and oils containing trans fatty acids that will not only be more healthy but will provide the functionality needed to produce the foods demanded by the consumer.
4. We recommend that all industrial, foodservice fryers adopt the principles of HACCP and/or Guides for Good Hygienic Practices to ensure consumer safety according to EU recommendations or the Codex Alimentarius Principles of Food Hygiene.
5. Food processors and restaurant operators should make an effort to develop a direct relationship between food quality and the two best indices of frying oil quality; total polar materials and total polymers. If this is not possible, the operation should make every effort to establish a relationship between food quality and a measurable physical or chemical index.
6. The DGF should prepare and publish a reference guide to test methods used to evaluate frying oils. This document should describe all methods applied for both fresh and used frying oils, and emphasize how those methods should be used to evaluate oil quality and safety and its relationship to food quality. This guide should be reviewed and updated on a regular basis.
7. We encourage continued research targeted at obtaining a better understanding of the formation of potentially harmful compounds, such as acrylamide and oxidized compounds. These research efforts may include the development of new or improved frying processes, process interventions, and new products or systems that will result in the production of foods with lower levels of such compounds.
8. The food industry, professional societies and the academic community should make an effort to educate consumers, retailers and caterers on proper cooking methods and food handling.

On this symposium, eight Recommendations for Frying Oils were discussed and adopted by the delegates:

1. Principle quality index for deep-fat frying should be sensory parameters of the food being fried
2. Analysis of suspect frying fats and oils should utilize two tests to confirm abuse. Recommended analyses should be:
   • Total Polar Materials (24%)
   • Polymeric Materials (12%)
3. The use of rapid tests for monitoring oil quality are recommended. Rapid tests should exhibit the following characteristics:
   • Correlate with internationally recognized standard methods
   • Provide an objective index
   • Be easy to use
   • Safe for use in food processing/preparation area
   • Quantify with oil degradation
   • Field rugged
4. Affirming previous work: There are no health concerns associated with consumption of frying fats and oils that have not been abused at normal frying conditions.
5. Encourage development of new and improved methods that provide fats and oils chemists and the food industry with tools to conduct work more quickly and easily. Work should strive to develop methods that are environmentally friendly, using lower quantities of and less hazardous solvent systems.
6. Encourage and support basic research focused on understanding the dynamics of deep-fat frying and the frying process. Research should be cross-discipline encompassing oil chemistry, food engineering, sensory science, food chemistry and nutritional sciences.
7. One of the basic tools to assure food and oil quality is the use of filtration. Filter materials should be used to maintain oil quality as needed.
8. Used, but not abused, frying oils may be topped up or diluted with fresh oil with no adverse effects on quality. Abused fats and oils were defined in the first two recommendations developed during this program.

FOR CONSIDERATION:

Define what constitutes a long life frying oil claim in keeping with recommendations 1 and 2.

Stand Oktober 2023

Lipidmaps.org

Lipidbank.jp

PubMed

Google Scholar

(aus: M. Bockisch, Nahrungsfette- und Öle, Ulmer Verlag, ISBN 3-8001-5817-5)
Seit alters her hat der Mensch mit seiner Nahrung über Pflanzen, Fische und Fleisch unbewußt Fett zu sich genommen. Die Nutzung von Ölen und Fetten setzt jedoch schon einfache Techniken voraus. So war es erst mit der Entdeckung der Fähigkeit, Feuer zu machen, möglich, das Fett erlegter Tiere auszuschmelzen und so aufzubewahren. Zu einer solchen Lagerung gehört auch die Fähigkeit, Gefäße z. B. aus Ton zu fertigen. Die aus der Frühzeit bekannten Fette und Öle waren (HANSSEN, WENDT 1965) Hammeltalg, Schweineschmalz und später Butter, Sahne und Fischöl bei den tierischen Fetten; bei den pflanzlichen Fetten waren es Oliven und Sesamsaat sowie eventuell Leinsaat.

Mit der Nutzung der Fette und Öle als Lebensmittel ging bis in das letzte Jahrhundert ihre Verwendung als Brennstoff Hand in Hand, wobei sie überwiegend zu Beleuchtungszwecken genutzt wurden. Darauf deutet bei bestimmten Qualitäten von Olivenöl heute noch der Name „lampante“ hin. Als Salbengrundlage und Basis für Kosmetika finden sie wie in fühesten Zeiten auch noch heute Verwendung. Aus Bildern weiß man, daß schon früh Lebensmittelbetriebe bestanden. So findet man bei WOOLEY (1929) die Darstellung einer ägyptischen Meierei, wobei unter anderem der Butterungsprozeß dargestellt wird. ERMAN und RANKE (1923) bilden den Arbeitsablauf einer ägyptischen Großbäckerei von Ramses III. in Theben um 1200 v. Chr. ab; dort wird ein schneckenartiges Gebäck in Öl gebacken.

Im Mittelmeerraum und in Asien verwendeten die Menschen lange vor denen in Mitteleuropa Öl. Dieses war leicht zugänglich, da im Mittelmeerraum mit der Olive und im Bereich von Euphrat und Tigris mit dem Sesam Ölpflanzen zur Verfügung standen, die in den gemäßigten Breiten nicht gedeihen. Auch die Bibel erwähnt Öl an vielen Stellen. So forderte es Moses als freiwillige Gabe für die Lampen der Stiftshütten, und Kuchen sowie Fladen wurden mit ungesäuertem Öl gebacken (2. Mose 29). Es war üblich, sich mit Öl zu salben, und Jakob salbte so einen Stein, um ihn zu heiligen. Erzählungen bei Lukas zeigen, daß Öl ein in größerem Maßstab vorhandenes Handelsgut war, denn es wird beschrieben, daß jemand einem anderen 100 Faß Öl schuldete (Lukas 16, Vers 5.6).

Die Wichtigkeit des Ölbaums für die Völker des Mittelmeeres kommt auch dadurch zum Ausdruck, daß er im alten Athen der Göttin der Weisheit, Athene, geweiht war und später als das Symbol für Frieden und Verheißung stand. So kommt nach der Sintflut die Taube mit einem Ölblatt im Schnabel zu Noah (1. Mose 8.11), ein Symbol für den Fortbestand der Welt.

PLINIUS beschreibt die zu seiner Zeit übliche Art der Gewinnung von Olivenöl aus reifen Früchten durch Auspressen zwischen Schraubenpressen. Auch Butter („dichter, fester Milchschaum“) wird erwähnt, jedoch nur als Ersatz für Olivenöl in Notzeiten oder zum Backen. Mit dem Umschmelzen von Schweineschmalz zu Reinigungszwecken war eine weitere Praxis der Fettechnologie bekannt.

Die römische Fettechnologie war im ganzen Mittelmeerraum verbreitet. Ausgrabungen in Tunis zeigen die Verbreitung in Nordafrika, in Pompeji und Herculaneum wurden ganze Verarbeitungsanlagen bestehend aus Ölmühlen, Ölpressen, Ölläden und Öllagerräumen freigelegt (UNION 1959). Öl wurde, da die Fettsäuren Kupfer angriffen, in Bleigefäßen transportiert, aber auch in Tankwagen. Dies waren Karren, die eisenumreifte Rinderhäute trugen, in denen das Öl aufbewahrt wurde. Obwohl in Pfahlbauten der Schweiz, die aus dem 25. Jahrhundert vor Christus stammen, Mohnsamen entdeckt wurden, es also wahrscheinlich ist, daß die Bewohner schon Mohnöl kannten, dürften die Menschen nördlich der Alpen Öl in größerem Maße erst durch die Besetzung der römischen Truppen kennengelernt haben.

Überliefert ist, daß Öl auch aus Bucheckern gewonnen wurde. Sie wurden dazu zerstampft, dann in Tücher gewickelt und zwischen Metall- oder Steinplatten gepreßt. Jeder größere Hof schlug sein Öl selbst. Später machte der Ackerbau weitere Fortschritte, und Raps und Leinsaat kamen als weitere Ölfrüchte hinzu. Im 16. Jahrhundert entwickelte sich der Beruf des Ölmüllers, der im Lohnverfahren die Saaten der Bauern verarbeitete. Das Öl wurde durch Mahlen, Stampfen oder Pressen gewonnen. Später ging man zu Schraubenpressen über. Als Antrieb nutzte man in Windmühlen die Kraft des Windes. Im Zuge der weiteren Entwicklung entstanden hydraulische Pressen und ab Mitte des 19. Jahrhunderts gab es die Möglichkeit, Öle und Fette mittels Lösungsmitteln aus der Saat zu extrahieren.

Mit der Eroberung der Welt durch die seefahrenden europäischen Nationen wurden die Resourcen erweitert und bisher unbekannte Ölfrüchte mit viel höheren als den gewohnten Öl-/Fettgehalten nach Europa gebracht. Bis der Anbau von Sojabohnen extrem ausgeweitet wurde, lieferten diese den wesentlichen Teil der in Europa verbrauchten pflanzlichen Fette und Öle. Die explosionsartige Vermehrung der Bevölkerung in den industrialisierten Ländern der Erde während der industriellen Revolution führte, verbunden mit der Urbanisierung, zu einer neuen Situation. Die in den Städten geballte Bevölkerung mußte ernährt werden. Dazu war ein völlig neues Verteilsystem für die Lebensmittel notwendig, das sich an den Wandel von der Eigenversorgung in kleinen Einheiten (Höfen, Dörfern oder kleinen Städten) zur industriellen Herstellung anpaßte. Daraus entstanden neue Anforderungen an die Lebensmittel, vor allem an deren Haltbarkeit.

Neue Produkte wie die Margarine und neue Techniken wie die Härtung trugen wesentlich dazu bei, diese Herausforderungen zu bestehen. Handelte es sich im 19. und zu Beginn des 20. Jahrhunderts überwiegend um die Befriedigung von Grundbedürfnissen, so geht es in unserer heutigen Industriegesellschaft nicht mehr um ein Mengenproblem. Nach den durch die Weltkriege und die Weltwirtschaftskrise verursachten Einbrüchen, während derer noch einmal jeweils für begrenzte Zeit das „Sich- Ernähren“ im Vordergrund stand, ist der wesentliche Aspekt der 60er und 70er Jahre der des Genießens gewesen. Lebensmittel dienten vorrangig nicht mehr der Zufuhr von Kalorien, sondern dem Geschmackserlebnis.

Demzufolge ging das Hauptaugenmerk weg von der Erzeugung von Mengen, die sowieso vorhanden waren, und hin zur Qualität. Insbesondere hat das Entstehen der „Gesundheitswelle“ den Wunsch nach Qualität gefördert. Hier lieferte gerade die Fettindustrie besondere Beiträge. Der Zusammenhang zwischen Herzinfarkt und Ernährung wurde frühzeitig erkannt. Diesem Wissen wurde mit einem speziellen Angebot an Produkten, die bei der Prävention helfen, (z. B. becel) Rechnung getragen. Der zu hohe Fettverzehr der Gesamtbevölkerung und die Folgen von Übergewicht führten zur Entwicklung von Halbfett-Varianten verschiedenster Lebensmittel (z. B. du darfst). Im Falle der Margarine war dazu zum Beispiel eine Gesetzesänderung notwendig.

Ausgehend von Margarinen sind hier Gruppen von Lebensmitteln entstanden, die eine niedrigkalorische Ernährung ermöglichen oder die, wie im Falle von becel, cholesterin- freie oder -arme Varianten verschiedener Lebensmittel liefern.

In den letzten Jahren kann man einen neuen Trend beobachten, der Teile der Bevölkerung erfaßt. Sensibilisiert durch steigendes Umwelt- bewußtsein wird Wert auf „Natürlichkeit“ gelegt. Wenn auch die daraus resultierenden Forderungen zum Teil überzogen sind und keine eindeutige Grundlage mehr haben, so wird dies doch, zumindest in den wohlhabenderen Ländern, in einigen Bereichen zu Änderungen der Technologie führen. In den ärmeren Ländern, die alle Anstrengungen unternehmen müssen, um Lebensmittel rein für die Ernährung, das heißt für das Überleben, zu produzieren, stoßen diese Trends größtenteils auf Unverständnis. Hier liegt die Priorität eindeutig auf der Basisversorgung der Bevölkerung. Das starke Bevölkerungswachstum der Erde führt zwar zu Problemen, die kaum hoch genug eingeschätzt werden können, jedoch stieg die Fettproduktion immer stärker als die Bevölkerungszahl.

(aus: M. Bockisch, Nahrungsfette- und Öle, Ulmer Verlag, ISBN 3-8001-5817-5)

Fette und Öle enthalten, abhängig von der Art des Öls, der Behandlung von Saat und Öl und vom Gewinnungsprozeß unerwünschte Begleitstoffe, die entfernt werden müssen. Solche Begleitstoffe können Geschmack, Geruch und Aussehen negativ beeinflussen, so daß sie die Akzeptanz beim Verbraucher und damit die Verwertbarkeit einschränken. Sie können aber auch störend bei der Weiterverarbeitung sein. Schließlich gibt es einige Stoffe, die auch gesundheitsschädlich sein können oder von der Öffentlichkeit so betrachtet werden, auch wenn die Menge objektiv nicht zur Gesundheitsgefährdung ausreicht.

Zu den letzteren gehören Umweltkontaminaten, die heute ubiquitär sind, wie Pestizide, Herbizide und Schwermetalle. Durch Raffination gelingt es, sie praktisch vollständig aus dem Öl zu entfernen. Dasselbe gilt für Aflatoxine, die Stoffwechselprodukte bestimmter Schimmelpilze. Störende Bestandteile sind unter anderem Blutfarbstoffe und deren Abbauprodukte bei tierischen Fetten und Pflanzenfarbstoffe und -teilchen bei pflanzlichen Fetten. Metalle würden die

In der Bundesrepublik Deutschland unterliegt die Behandlung der tierischen Fette der Fleischverordnung. Diese Verordnung verbietet generell das Raffinieren von tierischen Fetten. Ebenso verboten ist die Behandlung von Milchfett. In vielen anderen Ländern bestehen solche Regelungen nicht, so daß über die EG-Bestimmungen auch raffinierte tierische Fette in Lebensmitteln enthalten sein können, die auf dem deutschen Markt sind. Für die Ausfuhr hingegen dürfen tierische Fette raffiniert werden. Es handelt sich hierbei also nicht um Bestimmungen zum Schutze des Verbrauchers, sondern um protektionistische Maßnahmen. Die Länderbehörden können Ausnahmen vom Raffinationsverbot für tierische Fette erlauben, allerdings nur dann, wenn das raffinierte Fett für die Margarine- oder Futtermittelherstellung, für technische Zwecke oder den Export verwendet wird.

Die Raffination besteht normalerweise aus vier Schritten. Sie kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen, nämlich dem konventionellen Weg der (chemischen) Raffination und durch physikalische Raffination. Das physikalische Verfahren ist technisch aufwendiger als die konventionellen Verfahren. Es kommt dafür mit nur zwei Verfahrensschritten aus, während es beim konventionellen Verfahren bis zu sechs Schritte sind. Der wesentliche Vorteil, durch den das physikalische Verfahren immer attraktiver wird, ist die geringere Umweltbelastung. Es entsteht dabei fast kein Abwasser mehr und die Fettsäure fällt als Fettsäure an, d. h. es muß keine Seife gespalten werden. Darüber hinaus sind die Raffinationsverluste kleiner.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß manche Öle wesentlich besser entschleimt werden müssen als für das konventionelle Verfahren notwendig. Nicht alle Öle können jedoch heute schon physikalisch raffiniert werden. Die meisten zur Zeit existierenden Anlagen sind gemischt aus verschiedenen Typen von Teilanlagen oder Apparaten zusammengesetzt, wobei entweder die einzelnen Komponenten so ausgewählt sind, daß sie dem jeweiligen Zweck bestmöglich angepaßt sind oder die gesamte Anlage historisch gewachsen ist.

Batch-Anlagen zum Entsäuern haben eine praktisch unbegrenzte Lebenszeit, so daß sich ihr Ersatz durch modernere Geräte in kleinen Betrieben oft nicht lohnt. Es besteht hier ein wesentlicher Unterschied zwischen Anlagen, die große Mengen einer immer gleichen Ölsorte durchsetzen (meist kombiniert mit einer Ölmühle) und Anlagen, die kleine Mengen immer unterschiedlicher Öle bzw. Ölkompositionen verarbeiten (z. B. Margarinefabriken mit breitem Produktionsspektrum). Besondere Behandlung verlangt meist Palmöl, da es relativ hohe Gehalte an freien Fettsäuren hat und erhebliche Mengen an Carotinoiden enthält. Die Raffinationsverfahren haben sich in den vergangenen etwa 30 Jahren erheblich verbessert. Neben der wesentlich höheren Produktqualität wird das global deutlich, wenn man Kapazitäten, Ölverluste und Energieaufwendungen gegenüberstellt. Diese Entwicklung wird in den kommenden Jahren so weitergehen und vor allem vom Gedanken des Umweltschutzes getrieben sein.

Wirtschaftliche Bedeutung der Raffination

Praktisch die gesamte auf der Welt erzeugte und in den industriell entwickelten Gebieten verkaufte Menge an Samenölen und -fetten wird raffiniert. Lediglich Olivenöl wird in größeren Mengen als Jungfernöl unraffiniert verkauft. Bei den tierischen Fetten wird praktisch das gesamte Fischöl (üblicherweise nach Härtung) raffiniert. Die Schlachtfette bleiben zum Teil, vor allem wegen der entsprechenden gesetzlichen Bestimmungen unraffiniert, sofern man die während der Gewinnung angewandten Reinigungsverfahren nicht auch als Raffination versteht. Milchfette werden selten raffiniert. Ohne Raffination wäre der überwiegende Teil der Fette und Öle nicht für die Ernährung zu nutzen.

1) Entschleimung

Phosphatide, Eiweiß- und Kohlenhydrathaltige Stoffe, pflanzliche Schleimstoffe sowie kolloidale Verbindungen setzen die Haltbarkeit des Öls stark herab und fördern hydrolytische und oxidative Fettspaltung. Für die Raffination sind sie hinderlich, da sie den Raffinationsverlust stark erhöhen. Auf andere Operationen üben sie ebenfalls negativen Einfluß aus. So behindern sie die Kristallisation bei der Fraktionierung und verstopfen die Poren des Katalysators bei der Härtung. Im fertigen Öl würden sie sich mit der Zeit als Bodenschlamm absetzen und es so verdorben erscheinen lassen.

Aus all diesen Gründen werden bestimmte Öle, die einen nennenswerten Gehalt dieser Stoffe haben, entschleimt werden. Unter Entschleimen versteht man in diesem Zusammenhang das Entfernen der gesamten Gruppe dieser Stoffe, unabhängig davon, ob es sich tatsächlich um Schleimstoffe handelt oder nicht. Lediglich das Entfernen des Lecithins bei Sojaöl wird unter anderem Blickwinkel speziell auch als Entlecithinieren bezeichnet.

Es gibt zwei Arten von Phosphatiden, hydratisierbare und nicht hydratisierbare. Erstere werden entfernt, indem man sie hydratisiert. Dadurch verlieren sie ihren lipophilen Charakter, werden ölunlöslich, fallen aus dem Öl aus und können abgetrennt werden. Nicht hydratisierbare Phospholipide müssen mit Säuren zerstört werden. Die Säure muß dabei gerade so stark sein, daß sie die Phospholipide zerstört, das Öl aber nicht angreift. Es sind viele Arten von Säuren dafür vorgeschlagen worden. Angefangen von Salz- und Zitronensäure (HVOLBY 1971, PAULITZ 1983) über Salpeter-, Schwefel- und Phosphorsäure (PAUL 1968) und schweflige Säure (MERAT 1955) bis hin zu Oxalsäure (OHLSON 1976), die der einfacheren Abwässer wegen eingesetzt wurde, sind fast alle Säuren versucht worden.

Heute werden überwiegend Phosphor- oder Zitronensäure verwendet. Auch zur Steigerung der Effektivität (bessere Hydratisierung) werden oftmals Säuren (auch hier Zitronen- oder Phosphorsäure) zugesetzt. Verwendet man Schwefelsäure, so werden die Öle ohne weitere Raffination als technische Öle verwandt. Einige Öle wie z. B. Leinöl können auch hitze-entschleimt werden. Das Öl wird auf 240 bis 280 Grad erhitzt, die Schleimstoffe fallen aus und können abgetrennt werden. Diesen Vorgang nennt man auch „Brechen des Öls“.

2) Bleichen

Öle und Fette werden gebleicht, um unerwünschte Farbstoffe zu entfernen. Teilweise würden diese Farbstoffe aufgrund ihrer Zusammensetzung den Geschmack des Öls negativ beeinflussen, teilweise würde die Farbe vom Verbraucher als störend empfunden. Sie schränkt daher die Genußtauglichkeit oder die Verkaufsfähigkeit negativ ein. Außerdem induzieren ein erheblicher Teil der beim Bleichen abgetrennten Partikel und Verbindungen den Verderb des Öles, vor allem durch prooxidative Eigenschaften. Zum Bleichen wird das Öl mit einem oberflächenaktiven Stoff in Berührung gebracht, der die unerwünschten Bestandteile adsorbiert. Adsorbens und adsorbierte Teilchen werden abfiltriert, das Öl verläßt mit der gewünschten Farbe die Anlage. Äußerlich ist der Bleicherfolg lediglich über die Farbe des Öls erkennbar. Die Farbe wird auch (z. B. Lovibond-Farbe) oft zur Überprüfung des Bleichergebnisses herangezogen. Für genauere Untersuchungen nutzt man die Extinktion bei bestimmten Wellenlängen.

3) Desodorierung (Dämpfung)

Öle und Fette enthalten unerwünschte Geruchs- und Geschmacksstoffe, die entfernt werden müssen. Es handelt sich dabei um arteigene Geruchs- und Geschmacksstoffe oder um Stoffe, die während Lagerung und Transport von Saat oder Öl entstanden sind und zwar hauptsächlich um:

• Kohlenwasserstoffe
• Lactone
• Aldehyde
• freie Fettsäuren
• Ketone

GROSCH (1987) gibt einen Überblick über die enzymatische Bildung von Aromastoffen aus Lipiden, EICHNER (1986) berichtet über Carbonylverbindungen mit niedrigen Geruchs- und Geschmacks-Schwellenwerten bei der oxidativen Veränderung von Lipiden. In größeren Menge wirken auch diese störend. Die Anzahl der Substanzen, die für Fehlgeruch und -geschmack verantwortlich sind, ist sehr groß. So fanden SMOUSE (1967) und CHANG (1967) beispielsweise allein in rückläufigem Sojaöl folgende flüchtige Stoffe, die alle zum Geschmacks-Fehler beitrugen:

• 22 Säure-Komponenten
• 18 Aldehyde
• 8 Ketone
• 8 Alkohole
• 2 Ester
• 6 Kohlenwasserstoffe
• 3 Lactone
• 4 andere Verbindungen.

Dabei ist zu beachten, daß die Kohlenwasserstoffe nur zu Geruch und Geschmack beitragen, wenn sie ungesättigt sind. Ihre Menge ist außerordentlich klein. So identifizierte MARCELET (1936) in Olivenöl 70 ppm und in Erdnußöl 20 ppm ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die für einen abstoßenden Geschmack verantwortlich sind. Stärker als der Einfluß der ungesättigte Kohlenwasserstoffe ist der der Aldehyde und Ke- tone. Der Schwellenwert dieser Substanzen, d. h. der Wert bei dem 50% der Mitglieder einer Testgruppe den Stoff erkennen, liegt teilweise erheblich unter 1 ppm. Es besteht dabei ein Unterschied zwischen Geruch und Geschmack und der Matrix in der der Geruchs-/Geschmacksstoff vorliegt. Der Geschmackseindruck ist bei C4 und C6 ranzig, darüber muffig und seifig. Die Aldehyde und Ketone bilden sich hauptsächlich autokatalytisch aus Hydroperoxiden. Die Hydroperoxide lagern sich nach gewisser Zeit zu Aldehyden und Ketonen um. Einige Aldehyde und Ketone konnten mit dem Fehlgeschmack, den sie hervorrufen, identifiziert werden.

Geschichte der Dämpfung

Die Dämpfung wurde Mitte des 19. Jahrhunderts zum ersten Mal von CASSGRAND (1854) für eßbare Fette und Öle angewandt, nachdem sie in der Chemie zur Reinigung organischer Verbindungen schon längere Zeit bekannt war. 1855 wurde BARDIES das erste Patent erteilt. Einen detaillierteren Überblick über die Anfänge der Desodorierung geben MARKLEY (1961), LÜDE (1962), SWERN (1964) und die DGF (1981). Im Jahre 1893 wurde das erste deutsche Patent erteilt, nach dem auch tatsächlich gearbeitet wurde. Es beschreibt die Desodorierung von Kokosfett. Nach einem ähnlichen von SCHLINCK (1921) ausgearbeiteten Verfahren stellte die Fa. P. Müller und Söhne in Mannheim ein Kokosfett her, das heute noch unter dem Namen Dr. Schlinck’s Palmin auf dem Markt ist. Später gelang es, durch Verwendung von Spezialstählen die Dämpftemperaturen zu erhöhen und mit besseren Anlagen die Arbeitsdrücke zu senken, was die Anlagen wesentlich effektiver machte. Auch die Fortschritte im Apparatebau sind sehr genau von der DGF (1988) beschrieben.

4) Entsäuern (Neutralisation)

Nach der Ernte, bei Fruchtfleischfetten auch schon während der Reife, beginnen lipolytische Prozesse enzymatischer (Enzyme aus Samen oder Fruchtfleisch) oder mikrobieller (letztendlich auch enzymatischer) Natur, die das Fett spalten. Dazu kommen chemisch hydrolytische Vorgänge und Autoxidation. die zur Bildung freier Fettsäuren (FFA, free fatty acids) führen. Diese Fettsäuren müssen entfernt werden, da sie die Genußtauglichkeit und Verwendungsfähigkeit erheblich einschränken. Handelsübliche Rohöle und -fette enthalten 1 bis 3% FFA, gute Partien 0,5% und weniger. In manchen Chargen von Palm-, Oliven- oder Fischöl können jedoch auch FFA > 20% gefunden werden. Bei gut raffinierten Ölen muß der Gehalt an freien Fettsäuren unter 0,1 % liegen. Es gibt verschiedene Methoden der Neutralisation, die alle auf ihre großtechnische Verwendbarkeit hin geprüft wurden. Die meisten Verfahren, die entwickelt wurden, sind jedoch nicht geeignet, großtechnisch angewandt zu werden oder haben sich zumindest nicht durchsetzen können. Grundsätzlich kann unter. schieden werden in physikalische und chemische Methoden.

Physikalische Methoden sind:

• destillatives Entfernen der FFA
• Wasserdampfdestillation
• selektive Adsorption der FFA
• selektive Extraktion der FFA.

Chemische Methoden sind:

• Rückverestern der FFA mit Glycerin
• Neutralisieren der FFA mit Alkalilaugen
• Neutralisieren der FFA mit Ammoniak

Alle Methoden bedingen unterschiedlich begründet Neutralölverluste, die in den gesamten Raffinationsverlust eingehen.

(aus: M. Bockisch, Nahrungsfette- und Öle, Ulmer Verlag, ISBN 3-8001-5817-5)

In Europa standen Ende des 19. Jahrhunderts als einheimische Fettrohstoffe, die für den menschlichen Verzehr geeignet waren, neben Talg und Schmalz überwiegend Seetieröle in größeren Mengen zur Verfügung. Die Mengen an tierischen Fetten allein reichten nicht aus, um die sich in der Zeit nach Beginn der industriellen Revolution in den Städten ballende Bevölkerung aus dieser Quelle zu ernähren.

Überseeische Fette waren rar und teuer. In den USA war die Situation ähnlich, wenn auch dort die Mengensituation wegen eines großen Angebotes an Baumwollsaatöl besser war. Die im allgemeinen in Deutschland auf dem Markt befindlichen Seetieröle waren ausgesprochen schlecht haltbar und stellten in der Regel keine Öle im heute verstandenen Sinne dar, sondern Trane mit all jenen negativen Eigenschaften, die heute mit dem Begriff assoziiert werden.

Zur Herstellung von Backfetten und vor allem Margarine, die Ende des Jahrhunderts ihre Verbreitung begann, war man jedoch auf die konsistenzgebenden Eigenschaften von Fetten angewiesen, wobei die damals verfügbaren Quellen jedoch in überwiegendem Maße Öle lieferten. Darüber hinaus war eine Qualität gefordert, die eine längere Haltbarkeit ohne wesentliche Qualitätseinbuße ermöglichte. Dies war u. a. bedingt durch die verstärkt industrielle Herstellung der Lebensmittel mit weiten Verteilwegen der Fertigprodukte.

In dieser Phase wurde die Methode der katalytischen Härtung von Ölen durch Anlagerung von Wasserstoff an die Doppelbindungen der veresterten Fettsäuren entwickelt und reifte innerhalb kurzer Zeit zu einem der wesentlichen Verfahren im Spektrum der Technologien der Lebensmittel-Herstellung. Es gelang damit, das natürliche Überangebot an Ölen den Erfordernissen des Marktes anzupassen und, besonders bei Seetierölen, eine erhebliche Verbesserung der Haltbarkeit und der geschmacklichen Qualität zu erreichen.

Neben der Fraktionierung und Umesterung ist dieses dritte Verfahren, das es erlaubt, Einfluß auf die, vor allem physikalischen, Eigenschaften der Fette und Öle zu nehmen, mit einer jährlichen Menge von weltweit über 4 Mio.Tonnen gehärteter Öle und Fette das bedeutendste.

Neben den eßbaren Fetten und Ölen werden auch technische Fette und vor allem Fettsäuren nach diesem Verfahren hydriert.
Geschichte der Härtung

Im Jahre 1897 wurde an der Universität Toulouse von den Franzosen P. SABATIER und J. B. SENDERENS die Möglichkeit entdeckt, C-C-Doppelbindungen in organischen Verbindungen durch Anlagerung von Wasserstoff abzusättigen. Als Katalysatoren schlugen sie dazu disperse Metalle wie Kupfer und die drei Eisenmetalle, Eisen, Kobalt und Nickel vor. Ihre ersten Versuchsanleitungen schrieben vor, die verdampfte Verbindung zusammen mit dem Wasserstoff über den Katalysator zu leiten; es handelte sich also um die Reaktion einer homogenen Phase von gasförmigen Reaktionspartnern an einem festen Katalysator.

Diese Erfindung wurde von dem Deutschen W. NORMANN aufgegriffen, der seinerzeit in der Herforder Maschinen- und Ölfabrik L eprince & Sieveke tätig war. Er entwickelte die Methode weiter, indem er insbesondere postulierte, daß Öle bzw. geschmolzene Fette zu härten seien, ohne sie in die gasförmige Phase zu überführen, was darüber hinaus, zumindest wirtschaftlich, kaum möglich gewesen wäre. Nachdem er entgegen allen Vorbehalten zäh an seiner Idee festgehalten hatte, konnte NORMANN die Versuche im Jahre 1901 erfolgreich abschließen und 1902 ein Patent anmelden, das 1903 erteilt wurde.

Die Verbreitung des Verfahrens wird in einer Gemeinschaftsarbeit der DGF (Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft 1978 bis 1980) aus einem Artikel NORMANNs (1938) zusammengefaßt beschrieben. Hier seien nur die wesentlichen Stationen genannt:

• 1905 Übernahme des Verfahrens in England durch Crosfield
• 1906 Inbetriebnahme der Großversuchsanlage bei Crosfields
• 1908 Erste Walölhärtung durch NORMANN in Herford und Beginn des Betriebes der Großversuchsanlage bei Crossfields
• 1909 Erste Lieferung von gehärtetem Baumwollsaatöl aus Herford an Speisefettfabrikanten
• 1910-11 Übernahme des Verfahrens durch Procter & Gamble, Schicht in Aussig, van den Bergh in Zwijndrecht, Lever Brothers in Port Sunlight und die Ölwerke Germania in Emmerich

In den Jahren bis 1920 etablierte sich das neue Verfahren, nachdem sich gezeigt hatte, daß es unbedenklich zu Modifikation von eßbaren Fetten und Olen eingesetzt werden konnte und bisher nur schwer verwendbaren Ölen in nunmehr guter Qualität als Fett neue Märkte erschloß. Neben der Lebensmittelindustrie adaptierte auch die Seifenindustrie das Verfahren; es wurde zur Härtung industrieller Fette und Öle angewandt und ermöglichte die großtechnische Herstellung bestimmter Fettsäuren und ihrer Derivate.

In den folgenden Jahren bis etwa 1940 lernten die Hersteller durch Variation der Reaktionsparameter, vor allem der Temperatur, des Drucks und der Art und Beschaffenheit des Katalysators, die Zusammensetzung und das Verhalten der Endprodukte zu beeinflussen. In den letzten Jahren gehen die Anstrengungen dahin, unerwünschte Nebenreaktion wie z. B. die Bildung von trans-Isomeren zu eliminieren, indem man die Katalysatoren weiter verbessert und die Reaktionsführung optimiert. Die weitere Modifikation der hydrierten Fette und Öle durch Umesterung und vor allem Fraktionierung wird dabei zu noch besseren Ausgangsprodukten für vor allem die Lebensmittelindustrie führen. Ziel aller Forschungen ist zur Zeit, die enzymatische Hydrierung, wie sie als Vorbild in der Natur z.B. im Magen der Kuh abläuft, für die technische und dann großtechnische Anwendung nutzbar zu machen.