NO180122B - Fremgangsmåte til utvinning av fiskeolje med lavt kolesterolnivå fra fet fisk, og anvendelse av oljen i næringsmidler - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til utvinning av fiskeolje med lavt kolesterolnivå fra fet fisk, som angitt i innledningen i krav 1.

Høyt inntak av kolesterol ansees som en risikofaktor når det gjelder utvikling av hjerte/kar-sykdommer. Av denne grunn har man i USA anbefalt et maksimum inntak av kolesterol på 300 mg pr. dag. Fiskeolje inneholder i området 0,4-1,6% kolesterol. Nivået vil være art- og sesong-avhengig. Ved bruk av uherdet eller herdet fiskeolje i næringsmidler, vil fiskeoljen gi et betydelig bidrag til det totale kolesterolinnhold. For å øke anvendeligheten av fiskeolje i næringsmidler, er det derfor ønskelig å senke kolesterolnivået.

En rekke patenter vedrører reduksjon av kolesterolnivå i fiskeolje. Disse vedrører prosesser som ved anvendelse av kjemiske og/eller fysiske betingelser kan senke kolesterolnivået i fiskeolje etter at den er -produsert fra fisk og/eller fiskeavfall.

Fiskeolje produseres normalt ved at fisken koagu-leres og siles og/eller presses. Koaguleringen foretas ved å varme fiskeN opp til en temperatur på over 40°C. Nød-vendig holdetid vil variere med temperaturnivå og fiskens størrelse. Mesteparten av oljen vil følge væskefasen i prosessen og separeres i fra ved bruk av høyt g-felt i trefase dekantersentrifuge eller platesentrifuge. Prosessen er designet for å ta ut mest mulig av oljen i væskefasen og resultere i én oljefraksjon. Innholdet av kolesterol i kommersiell fiskeolje vil variere med fett% i fisken (A.J. de Konig og T. Mol, "The cholesterol content of south african fish oil and its seasonal variation", Fat. Sei. Technol., Vol 94(2), 1992, p 60-63).

Kolesterol og kolesterylestere er viktige komponenter i fiskens cellemembraner og lipoproteiner. Mesteparten av kolesterolet i fisken er bundet opp i slike cellefraksjoner eller markomolekyler. Depotfett i fisk består av triglyserider og finnes primært under skinnet, i muskulaturen eller i leveren. Hos lodde ( Mallotus villosus) finnes det også betydelige mengder i bukhuleveggen, og hos sild ( Clupea harengus) rundt invollene (V. Mohr, "Nature of fat depots in fish and principles of fat liberation", Proceedings of the third symposium on the processing of fish meal and oil, IAFMM, London, 1979, p 55-66). Fordelingen av depotfett mellom de enkelte frak-sjoner vil variere med fiskeart.

I vev som er rikt på depotfett vil forholdet mellom kolesterol og triglyserider være betydelig lavere enn i annet vev. Olje utvunnet fra slikt fiskevev vil derfor inneholde et lavere nivå av kolesterol. Basert på konven-sjonell prosessteknologi, må de enkelte vevsfraksjoner i fisken skilles mekanisk før opparbeidelse for å utnytte denne kolesterolfordelingen til produksjon av fiskeolje med lavt kolesterolnivå.

I lodde ( Mallotus villosus) foreligger 55-70% av det totale lipidinnholdet i fettvev lokalisert under skinnet og rundt bukhuleveggen. Fordelingen er konstant gjennom hele året (V. Mohr, "Nature of fat depots in fish and principles of fat liberation", Proceedings of the third symposium on the processing of fish meal and oil. IAFMM, London, 1979, p 55-66). Fettvevet består hovedsakelig av celler der mesteparten av cellevolumet er fylt med én eller flere fettdråper.

Ved å utnytte den spesielle fettfordelingen i fet fisk, særlig lodde, samt det faktum at kolesterolet hovedsakelig er bundet opp i cellemembraner og lipoproteiner, har det ifølge den foreliggende oppfinnelse vist seg at det er mulig å utvinne en oljefraksjon med lavt kolesterolnivå fra sil/pressvæske.

Den stasjonære fallhastighet for en partikkel som er i et gravitasjonsfelt med akselerasjonen g, opptrer når kraften som forårsaker bevegelsen er lik friksjonskraften. I det laminære området kan fallhastigheten (Vs) for en kule beskrives v.h.a. Stokes' ligning:

hvor D er partikkelens diameter, Pp og p henholdsvis partikkelens og det omgivende mediums tetthet og ji det omgivende mediums viskositet. Sil/pressvæske kan karakteriseres som en olje i vann (o/w) dispersjon og emulsjon. Fiskeolje vil ha en lavere tetthet enn den kontinuerlig vannfase i sil/pressvæsken og .dispergerte oljedråper vil derfor stige oppover. Dette fremkommer som en negativ fallhastighet i Stokes' ligning. Basert på Stokes' ligning kan det vises at oljedråper med diameter større enn 0,4-0,5 mm vil ha en stigehastighet som resulterer i en relativ rask utskilling fra sil/pressvæske, se vedlagte figur. Koalescens av oljedråper vil ytterligere øke skillehastigheten. Oljedråper med diameter mindre enn 0,1 mm vil ha en meget lav stigehastighet og/ eller være emulgert i sil/pressvæsken. Bryting av oljedispersjonen i sil/pressvæske kan basert på slike betrakt-ninger deles opp i to perioder: 1. Primær bryting med koalescens og rask utskilling av store oljedråper. 2. Sekundær bryting som representerer en sakte utskilling av de resterende små oljedråper.

Ifølge oppfinnelsen utnyttes differansen i stigehastighet mellom små og store oljedråper i sil/pressvæsken .

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at en fraksjon av fiskeoljen utskilles fra sil/pressvæsken ved primær bryting av oljedispersjonen, og at fraksjonen oppsamles ved at den skimmes av sil/pressvæskens overflate.

Oppfinnelsen vedrører også anvendelse av den ved fremgangsmåten fremstilte olje i næringsmidler.

Dersom transport og koagulering av fisken foretas i apparatur som ikke resulterer i oppmaling av råstoffet, forblir kolesterolet bundet i cellefraksjoner og makromolekyler. Under pressing av fisken vil olje fra fett-celler under skinnet og rundt bukhuleveggen danne store oljedråper med lavt kolesterolnivå. På grunn av den nære kontakten mellom fett og protein i resten av fisken, vil olje fra de resterende vevsfraksjoner danne små oljedråper som er emulgert i pressvæsken.

Under separering av sil/pressvæsken vil store oljedråper fra fettvevet under skinnet og rundt bukhuleveggen utskilles raskt (primær bryting av oljedispersjonen) og danne et oljelag med lavt kolesterolnivå. Ved å kontrol-lere oppholdstid og g-felt vil oljedråper fra resten av fiskevevet bli værende i væskefasen p.g.a. liten størrelse og/eller stabiliserende effekt til emulgerende komponenter (protein, fosfolipider etc.) . Separasjonsprosessen kan gjennomføres med batch eller kontinuerlig apparatur be-skrevet i litteraturen.

Utbytte av olje med lavt kolesterolnivå vil bli redusert dersom fisken utsettes for store skjærkrefter under transport og/eller koagulering. Slike skjærkrefter vil kunne resultere i at olje fra fettvev under skinnet og rundt bukhuleveggen helt eller delvis blir emulgert i pressvæsken. Grad av oppmaling av fisken vil også påvirke hvor stor andel av kolesterol bundet opp i cellefraksjoner og makromolekyler, som frigjøres til oljefasen. Oppmaling av fisken under transport og/eller koagulering vil derfor påvirke det endelige kolesterolnivå i fiskeoljen. Optimal utnyttelse av fremgangsmåten oppnåes ved å håndtere fisken skånsomt. Behandling av fisken på en tilfredsstillende måte kan gjennomføres basert på kjent teknologi. Tilsvar-ende forholdsregel må gjennomføres for sil/pressvæsken før og under utskilling av oljen.

Etter utvinning av den første oljefraksjonen fra sil/pressvæsken, kan den resterende oljen separeres i fra ved bruk av et høyt eksternt g-felt, f.eks. ved bruk av en kontinuerlig trefase dekantersentrifuge eller platesentrifuge. Denne andre oljefraksjonen vil ha et betydelig høy-ere kolesterolnivå enn den første oljefraksjonen.

På grunn av gunstig fordeling av fettvevet, synes lodde å være spesielt egnet til bruk av fremgangsmåten, men andre fete fiskeslag som sild ( Clupea harengus), makrell ( Scomber scombrus), hestmakrell ( Trachurus trachurus) og tobis ( Ammodvtes tobianus og Ammodvtes marinus) kan tenkes anvendt. Utbyttet av fiskeolje med lavt kolesterolnivå vil være avhengig av fordelingen av fettvevet i det respektive fiskeråstoff.

Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst i de etter-følgende eksempler.

Eksempel 1.

100 kg vinterlodde ble koagulert i en kontinuerlig båndkoker ved ca. 85°C. Oppholdstiden i vannbadet var 20 minutter. Fisken ble silt og-presset i en dobbeltskruepresse. Pressvæsken ble samlet opp i en beholder og fikk stå i ro i ca. 20 minutter. Utskilt olje på toppen av væskeoverflaten ble skimmet av (skimmet pressvæskeolje). Fra den skimmede pressvæsken ble det utvunnet en andre oljefraksjon (separert pressvæskeolje) ved at pressvæsken ble pumpet gjennom en sil for fjerning av suspendert tørr-stoff hvoretter olje ble fraseparert i en kontinuerlig platesentrifuge.

Resultater:

Kolesterolanalysene viser et betydelig lavere nivå i skimmet pressvæskeolje sammenlignet med olje separert fra skimmet pressvæske.

Eksempel 2.

100 kg vinterlodde fra samme råstofflast som i eksempel 1, ble koagulert i en kontinuerlig båndkoker ved ca. 85°C. Oppholdstiden i vannbadet var 20 minutter. Fisken ble silt og presset i en dobbeltskruepresse. Pressvæsken ble samlet opp i en beholder. 1 liter pressvæske ble overført til målesylinder i et vannbad ved 70°C. Volum utskilt olje og en mellomfase av olje og vann under det rene oljesjiktet, ble registrert som funksjon av tid.

Resultater:

Resultatene viser at mengde utskilt olje når et relativt stabilt nivå etter ca. 20 minutter. Dette er et resultat av at store oljedråper i pressvæsken hurtig stiger til væskens overflate (primær bryting av oljedispersjonen) og danner et rent oljesjikt. Dannelse av det rene oljesjiktet går via en mellomfase som utgjør et sjikt av store, utskilte oljedråper der filmen av kontinuerlig fase mellom oljedråpene brytes ned med dannelse av et rent oljesjikt.

Eksempel 3.

100 kg vinterlodde fra samme råstofflast som i eksempel 1 ble koagulert i en kontinuerlig båndkoker ved ca. 85°C. Oppholdstiden i vannbadet var 20 minutter. Fisken ble silt og presset i en dobbelskruepresse. Pressvæsken ble pumpet gjennom en silduk for å fjerne suspendert tørrstoff, og olje deretter separert fra i en kontinuerlig platesentrifuge.

Resultater:

Kolesterolnivået ligger klart over det nivå som er målt i skimmet pressvæskeolje i eksempel 1. Separert pressvæskeolje er her representativ for all olje som kan utvinnes fra pressvæsken ved bruk av de angitte prosessbetingelser. Oljen utvinnes som én fraksjon uten forut-gående skimming.

Eksempel 4.

100 kg lodde fra samme råstofflast som i eksempel 1, 2 og 3 ble overført til en batchkoker og tilsatt 27 kg vann. Fisken ble koagulert ved å varme opp vannet til ca. 90°C i løpet av 20 minutter. Under oppvarmingen ble fisken holdt i bevegelse ved bruk av kraftig mekanisk omrøring. Omrøringen resulterte i at fisken delvis gikk i oppløs-ning. Fisken ble silt og presset i en dobbeltskruepresse. Sil/pressvæsken ble samlet opp og delt i to like deler.

Fra den første halvparten sil/pressvæske ble det tatt ut 1 liter væske som ble overført til en målesylinder. Målesylinderen fikk stå i ro i et vannbad ved 70°C i ca. 20 minutter. Utskilt olje på toppen av væskesøylen ble skimmet av (skimmet sil/pressvæskeolje).

Fra den andre halvparten sil/pressvæske ble det utvunnet olje ved å pumpe væsken over en sil for å fjerne suspendert tørrstoff før separering i en kontinuerlig platesentrifuge (separert sil/pressvæskeolje).

Resultater:

Kolesterolanalysene viser et betydelig lavere nivå i skimmet sil/pressvæskeolje sammenlignet med separert sil/pressvæskeolje. Kraftig mekanisk røring under koagulering av fisken medførte at oljen i betydelig større grad ble emulgert i væskefasen. Dette resulterte i et lavere utbytte og et noe høyere kolesterolnivå i skimmet sil/ pressvæskeolje sammenlignet med eksempel 1. Separert sil/ pressvæskeolje er her representativ for all olje som kan utvinnes ved bruk av de angitte prosessbetingelser. Kolesterolnivået i separert sil/pressvæskeoljen er sammen-lignbart med det nivå som er observert i eksempel 3.

Eksempel 5.

Lodde fra samme råstofflast som i eksempel 1 ble opparbeidet basert på kommersiell prosess ved fabrikk. Fisken ble koagulert i en kontinuerlig skrukoker, silt og presset i en dobbeltskruepresse. Suspendert tørrstoff i sil/pressvæsken ble fjernet i en tofase dekantersentrifuge og olje separert fra i en kontinuerlig platesentrifuge.

Resultater:

Kolesterolnivået er betydelig høyere enn det som ble oppnådd i henholdsvis skimmet pressvæske- og sil/press-væskeol je i eksempel 1 og 4.

Eksempel 6.

100 kg sommerlodde ble koagulert i en kontinuerlig båndkoker ved ca. 85°C. Oppholdstiden i vannbadet var 20 minutter. Fisken ble silt og presset i en dobbeltskruepresse. Pressvæsken ble samlet opp i en beholder og delt i to like deler. En del fikk stå i ro i en beholder, og olje på pressvæskens væskeoverflate skimmet av (skimmet pressvæskeolje) etter ca. 20 minutter.

Den andre halvpart av pressvæsken ble pumpet gjennom en sil for å fjerne suspendert tørrstoff før separering av olje i en kontinuerlig platesentrifuge (separert pressvæskeolje).

Resultater:

Eksempelet viser at det ved å anvende fremgangsmåten også kan oppnåes et betydelig lavere kolesterolnivå i skimmet pressvæskeolje fra sommerlodde. Det observerte nivå i separert pressvæskeolje er her representativ for all olje som kan utvinnes ved bruk av de beskrevne prosessbetingelser. Lavere kolesterolnivå i separert pressvæskeolje sammenlignet med olje opparbeidet fra vinterlodde, skyldes høyere fettprosent i fisken.

P.g.a. det lave kolesterolnivået er olje utvunnet ifølge oppfinnelsen velegnet for bruk i næringsmidler. Oljen kan tenkes anvendt både i raffinert uherdet og herdet form.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til utvinning av fiskeolje med lavt kolesterolnivå fra fet fisk, hvor fisken underkastes koagulering, siling og pressing, hvorved det dannes sil/ pressvæske som inneholder en oljedispersjon, karakterisert ved at en fraksjon av fiskeoljen utskilles fra sil/pressvæsken ved primær bryting av oljedispersjonen, og at fraksjonen oppsamles ved at den skimmes av sil/pressvæskens overflate.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som fet fisk anvendes lodde.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at koaguleringen ut-føres uten at fisken utsettes for store skjærkrefter.

4. Anvendelse av den ved fremgangsmåten ifølge krav 1, 2 eller 3 fremstilte olje i næringsmidler.