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Referat - Öle und Fette in der Industrie


Dieses Referat wurde vom Mitglied chickenwing007 veröffenlicht. Pausenhof.de ist für die Inhalte der Veröffentlichungen der Mitglieder nicht verantwortlich.


Kaiser-Karls-Gymnasium Aachen
Schuljahr 2004 / 2005


Facharbeit aus dem Wahlpflichtfach 2 Biologie/Chemie
Lehrer: Herr Knechten


Öle und Fette in der Industrie







Verfasser: Karolin Fuchs
Klasse 10d

Abgabetermin: Juni 2005



Inhaltsverzeichnis

1. Einführung und Ziel der Facharbeit
2. Versicherung zur selbständigen Erarbeitung
3. Vorkommen von Ölen und Fetten
3.1 Pflanzliche Öle
3.2 Pflanzliche Fette
3.3 Tierische Öle
3.4 Tierische Fette
3.5 Margarine und Kunstspeisefette
4. Gewinnung und Herstellung von Ölen, Fetten und Margarinen
4.1 Herstellung pflanzlicher Öle und Fette
4.2 Herstellung tierischer Öle und Fette
4.3 Herstellung von Margarinen und Kunstspeisefetten
5. Verwendungs- und Einsatzmöglichkeiten
5.1 Nahrungsmittelbereich
5.1.1 Der Energieträger Fett als Grundnährstoff
5.1.2 Fettsäuren
5.1.3 Fettspaltung
5.2 Industrieller Bereich
5.2.1 Schmier- und Verfahrensstoffe
5.2.2 Reinigungs- und Waschmittel
5.2.2.1 Seifen und Tenside
5.2.2.2 Waschmittel
5.2.3 Emulgatoren
5.2.4 Heilmittel und Kosmetika
6. Schlussbetrachtung und ökologischer Ausblick
7. Quellenverzeichnis




1. Einführung und Ziel der Facharbeit
Ich habe das interessante Thema "Öle und Fette in der Industrie" gewählt, weil wir diesen Stoffen unbewusst jeden Tag begegnen und ich durch diese Facharbeit noch mehr zu diesem Thema erfahren konnte.
Öle und Fette sind einerseits wichtige Bestandteile der Maschinenbauindustrie und andererseits wichtige Energielieferanten in der Nahrungsmittelindustrie als elementare Bausteine für unseren Körper.
In dieser Facharbeit werden Öle und Fette auf Basis fossiler Rohstoffe nur am Rande gestreift. Ich gehe ausführlich auf Vorkommen, Herstellung sowie Verwendungs- und Einsatzmöglichkeiten von Ölen und Fetten aus nachwachsenden Rohstoffen ein. Abschließend habe ich das Wesentliche in einem ausblickenden Kapitel zusammengefasst.
Öl ist sowohl ein fossiler als auch ein nachwachsender Rohstoff. Auf Basis nachwachsender Rohstoffe kann aus vielen verschiedenen Pflanzen gewonnen werden gewonnen werden kann. Fette werden meistens von Tieren gewonnen.
Aus Fetten und fetten Ölen auf natürlicher nachwachsender Basis lässt sich ein großes Produktspektrum im Nahrungsmittel- und industriellen Bereich ableiten. Große Bedeutung bei der Erzeugung alternativer Kraftstoffe besitzt zur Zeit der sogenannte Biodiesel, der aus Pflanzenöl unter Zusatz von Methanol in einer katalytischen Reaktion hergestellt wird. Dieses Thema wird in meiner Facharbeit nicht behandelt, da es ausführlich im Unterricht angesprochen wurde.
Das Thema “Rizinusöl“ wird parallel in einer anderen Facharbeit behandelt.

2. Versicherung zur selbständigen Erarbeitung
Ich versichere, dass ich die vorliegende Facharbeit selbständig erarbeitet, verfasst und keine anderen Hilfsmittel, als die im Quellenverzeichnis angegebenen Hilfsmittel verwendet bzw. mit einbezogen habe.




3. Vorkommen von Ölen und Fetten
Fette und fette Öle sind in jeder menschlichen, tierischen und pflanzlichen Zelle enthalten. Während Pflanzen durch Kohlen-, Wasser- und Sauerstoff selbst Fettmoleküle aufbauen können, ist der menschliche Stoffwechsel hierzu nicht oder nur in sehr geringem Umfang in der Lage. Zellen haben eine besondere Fähigkeit zur Fettbildung. Aus ihnen bestehen die Fettgewebe, die sich im menschlichen und tierischen Organismus besonders unter der Haut und in der Umgebung verschiedener Organe (Herz, Nieren) bilden. Man unterscheidet zwischen pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten. Außerdem gibt es noch Margarine und Kunstspeisefette.
Öle und Fette sind Gemische aus Glycerinester von Fettsäuren, deren Eigenschaften vom Anteil der verschiedenen Fettsäuren bestimmt werden (z.B. Palmitinsäure, Stearinsäure oder Ölsäure).

3.1 Pflanzliche Öle
Ölart Beschreibung Verwendung
Baumwollsaatöl Aus den Samen der Baumwollpflanze durch Pressen und Extrahieren gewonnen.Viel Vitamin E. Speiseöl mit gutem GeschmackBack- und BratfetteMargarineherstellung
Erdnussöl Erdnussöl: durch Pressen aus Erdnüssen gewonnen.Erdnussfett: gehärtetes ErdnussölErdnussbutter: wird aus gerösteten und gemahlenen Erdnüssen und Erdnussfett erzeugt. Erdnussöl: SpeiseölErdnussfett: Brat- und BackfettErdnussbutter: Brotaufstrich
Kürbiskernöl Aus gerösteten Kürbiskernen durch Kaltpressung gewonnen. Viel Vitamin E. Dunkelgrünes Salatöl mit nussartigem Geschmack.
Leinöl Durch Kaltpressen aus den Samen der Leinpflanze gewonnen. Salatöl
Maiskeimöl Aus den Keimlingen der Maiskörner durch Pressen und Extraktion gewonnen. Viel Vitamin E. Goldgelbes Speise- und Salatöl mit süßlichem Geschmack.
Olivenöl Aus den Früchten des Olivenbaums gewonnen. Jungfernöl wird aus der schonenden kalten Erstpressung gewonnen. Reines Olivenöl ist eine Mischung aus Jungfernöl mit raffiniertem Olivenöl. Besonders fruchtiges Jungfernöl als Speise- und Salatöl.Reines Olivenöl auch zum Marinieren und Einlegen.
Rapsöl Aus den Samen des Raps durch Kaltpressen oder Pressen und Extrahieren gewonnen. Speise- und Salatöl; Brat- und Backfette; Margarineherstellung.
Distelöl Aus den Früchten der Distel durch Kaltpressung gewonnen. Speise- und SalatölMargarineherstellung
Sesamöl Durch Pressen der Samen der Sesampflanze gewonnen. Kaltgepresst als Speise- und Salatöl; nussartiger Geschmack; Margarineherstellung.
Sojaöl Durch Pressen und Extrahieren aus den Samen der Sojabohne gewonnen. Speiseöl; Brat- und Backfett;Margarineherstellung.
Sonnenblumenöl Aus den Samen der Sonnenblume durch Pressen und Extrahieren gewonnen, karotinreich, hoher Vitamin E-Gehalt. Angenehmer Geruch und Geschmack. Hellgelbes Speise- und SalatölMargarineherstellung.
...Traubenkernöl ...Aus den Kernen gereifter Weintrauben durch kaltes Pressen gewonnen. Hoher Vitamin E-Gehalt, mild im Geschmack. ...SalatölAuch zum Braten
Walnussöl Aus den geschälten Walnusskernen durch kaltes Pressen gewonnen. Bräunliche Farbe, nussartiger Geschmack. Salatöl
Weizenkeimöl Aus Weizenkeimen durch Pressen gewonnen. Goldgelbe Farbe, mit typischem getreideähnlichem Geschmack und Geruch, kaltgepresst sehr wirkstoffreich. Wertvolles Speise- und Salatöl.

3.2 Pflanzliche Fette
Fettart Beschreibung Verwendung
Kokosfett Aus Kopra, dem Fruchtfleisch der Kokusnuss, durch Pressen und Extrahieren gewonnen. Brat- und Backfett mit fester Konsistenz.MargarineherstellungGrundlage für Seife
Palmfett Aus dem Fruchtfleisch der Ölpalme gewonnen, hoher Karotingehalt. Brat- und BackfettMargarineherstellung
Palmkernfett Aus Palmkernen der Ölpalme durch Pressen und Extrahieren gewonnen. FrittierfettMargarineherstellung

3.3 Tierische Öle
Ölart Beschreibung Schmelzpunkt Verwendung
LebertranFischleberöl Reich an Vitamin A und D flüssig Gewinnung von Vitaminkonzentraten.
Tran Walöl Nur noch geringe Bedeutung als Speiseöl flüssig Herstellung von Margarinen und Kunstspeisefetten.

3.4 Tierische Fette
Fettart Beschreibung Schmelzpunkt Verwendung
Butter Bedeutendstes tierisches Fett bei 30 0C BrotaufstrichZum Backen
Butterschmalz Nahezu eiweiß- und wasserfrei, gelb grießlich und fest. bei 30 0C Butterschmalz; kann stärker erhitzt werden als Butter und ist länger haltbar.
Gänseschmalz Weiß bis blassgelb, körnig, weich und schmackhaft. 25-37 0C Spezialitäten-Speisefett
Schweineschmalz Weiße Farbe, körnig. Bei Zimmertemperatur halbweich und streichfähig. 36-42 0C Speisefett als Brotaufstrich.
Rindertalg Kernfett Gelblich weiß; bei Zimmertemperatur festund spröde; schwer verdaulich. 45-50 0C Zum Konservieren von Rindfleisch. Als Speisefett in geringem Umfang geeignet.Herstellung von Margarine.Grundlage für Seife.


3.5 Margarine und Kunstspeisefette
Margarine ist ein der Butter ähnliches Speisefett mit geringem Milchfettanteil, das aber größtenteils aus pflanzlichen Fetten und Ölen besteht.
Kunstspeisefette sind Mischungen aus Speisefetten und Speiseölen, die für verschiedene Verwendungszwecke in Haus und Küche hergestellt werden.
Margarinesorte Beschreibung Verwendung
Milchmargarinen Zu ihrer Herstellung wird Milch verwendet. Ausschließlich zum Kochen und Braten geeignet.
Pflanzenfettmargarinen Ausschließlich aus pflanzlichen Fetten und Ölen hergestellt. Speziell als Brotaufstrich und Würzmargarine;bei kühler Lagerung streichfähig.
Delikatessmargarinen Mit Milch hergestellte Pflanzenfettmargarine. Wie Milch- oder Pflanzenmargarine.
Diätmargarinen Mit hohem Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Der Cholesteringehalt ist sehr niedrig. Bei Stoffwechselerkrankungen und überhöhtem Cholesterinspiegel.
Margarinen mit küchentechnischen Verwendungszwecken Crememargarine, Ziehmargarine, Brat- und Backmargarine
Margarineschmalz Eine dem Butterschmalz ähnliche Mischung aus gehärteten Pflanzenfetten und Ölen.Margarineschmalz ist fast wasserfrei. Zum Kochen, Braten und Backen.
Streichfett mit verringertem Fettgehalt (Minarine, Milchleichtfett) Streichbare Emulsionen aus 40 % pflanzlichen Fetten oder 40 % Milchfett.Der Wassergehalt beträgt 50 %. Nur als Brotaufstrich.Nicht zum Braten, Backen oder Kochen.














4. Gewinnung und Herstellung von Ölen, Fetten und Margarinen
4.1 Herstellung pflanzlicher Öle und Fette
Erst einmal werden die reifen Pflanzen wie z.B. Raps (Brassica napus L. ssp. Napus), Oliven (Olea europea L.), Sonnenblumen (Helianthus annuus L.), Leindotter (Camelina sativa [L.] Crantz) oder Nüsse geerntet, dort wo möglich werden die ölhaltigen Samen abgetrennt. Raps ist hierbei die mit Abstand bedeutendste Ölpflanze in Deutschland. Sie wird am häufigsten angebaut, da sie einen sehr hohen Ertrag hat, pflegeleicht ist und schnell wächst. Nach der Ernte kommen die Pflanzen oder Früchte zur Weiterverarbeitung.
Pflanzliches Fett kann aus Kokos- und anderen Nüssen, Ölfrüchten, Sojabohnen, Baumwohlsamen, Leinsamen, Oliven (Olea europea L.) und Getreidekeimsamen gewonnen werden. Dabei muss der Rohstoff sehr stark erhitzt werden, wodurch das Fett ausgeschmolzen wird.
Ein höherer Anteil gesättigter Fettsäuren (z.B. Palmitin-, Stearinsäure) führt zur Bildung fester Fette. Ungesättigte Fettsäuren (z.B. Ölsäure, Linol-, Linolensäure) bewirken hingegen ein Absinken des Schmelzpunktes der Fette, so dass Öle entstehen können.
Die in Fetten und Ölen vorkommenden Vitamine und Fettsäuren reagieren empfindlich auf die Einwirkung von Hitze, Sonnenlicht und Sauerstoff. Unverändert sind sie nur in frischen, rohen Fetten und Ölen enthalten. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass die Fette durch Verunreinigungen verderben oder nicht lange genug haltbar bleiben. Darum werden Fette und Öle je nach Rohstoff verschiedenen Verfahren unterzogen, um sie haltbar zu machen. Sie werden durch Pressen, Extrahieren und Schmelzen gewonnen, gereinigt, raffiniert oder veredelt. Je nach Sorte werden sie gemischt oder gehärtet.
Brechen und Vermahlen
Fettreiche Samen, Früchte oder Keime werden gereinigt und eventuell zerkleinert.
Pressen – Kaltpressen
Eine weit verbreitete Methode unter Raumtemperaturen. Der Saatenbrei wird in Pressen, die aussehen wie Schnecken (Fleischwolf) unter Anwendung von Druck ausgepresst. Durch Druck wird Wärme erzeugt, wodurch sich Öle leichter auspressen lassen. Das gewonnene Öl hat das natürliche Aroma der jeweiligen Ölpflanze. Es ist reich an fettlöslichen Vitaminen und ungesättigten Fettsäuren. Kaltgepresste Öle können ohne weitere Behandlung als Speiseöle verwendet werden, z.B. Olivenöl.
Warmpressen
Das Auspressen von heißgepressten Ölen erfolgt unter Druck und zugeführter Wärme.


Maschine zum Kaltpressen Maschine zum Heißpressen
Extraktionsverfahren
Herauslösungsverfahren. Im Anschluss an das Pressen wird aus dem Ölpresskuchen das restliche Öl bei Temperaturen von 80 0C mit einem Fettlösungsmittel extrahiert. Als Fettlösungsmittel wird beispielsweise Leichtbenzin verwenden. Durch Verdampfen wird das Lösungsmittel anschließend vom Öl getrennt.
Härtung
Einige fette Öle riechen im Originalzustand sehr unangenehm, z.B. Baumwollsaatöl im pflanzlichen oder Wal- und Fischöl im tierischen Bereich. Durch Fetthärtung werden diese Produkte in feste und besser geeignete Fette überführt. Sie sind dann als Lebensmittel oder für die Seifenherstellung besser geeignet. Bei der Fetthärtung werden die in den oben angegebenen Ölen enthaltenen ungesättigten Fettsäuren in gesättigte Fettsäuren überführt. Dabei werden feste, geruchlose Fette gewonnen, die sich z.B. für die Herstellung von Margarine eignen. Da manche ungesättigten Fettsäuren lebenswichtig sind (auf den Margarineverpackungen werden diese als essentielle Fettsäuren angegeben), überführt man bei der chemischen Reaktion nur einen Teil der ungesättigten Fettsäuren (Teilhärtung). Vitamine werden beim Härtungsvorgang weitgehend zerstört und müssen nachträglich den Speisefetten wieder zugesetzt werden..
Raffination
Die durch Warmpressung oder Extraktion erhaltenen Öle müssen raffiniert werden. Bei diesem Vorgang spricht man auch von Veredeln von Rohstoffen. Über die Raffination werden unerwünschte Begleitstoffe entfernt, man erhält sorgfältig gereinigte, neutral schmeckende und riechende Öle. Man unterscheidet das Entschleimen (Entfernen von Eiweißstoffen, Kohlenhydrate und fettähnlichen Stoffen), das Entsäuren (Beseitigung freier Fettsäuren) und das Bleichen (Entfernung von Farb-, Geschmacks- und Geruchsstoffen). Leider werden Vitamine bei diesen Vorgängen ebenfalls wie bei der Fetthärtung weitgehend zerstört.
Die Raffination kann auf zwei Arten erfolgen, dem konventionellen Weg der chemischen Raffination und durch physikalische Raffination. Das physikalische Verfahren ist technisch aufwendiger als die konventionellen Verfahren. Es kommt dafür mit 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 entstehen dabei fast keine Abwässer mehr und die Fettsäure fällt als reine Fettsäure an. Darüber hinaus sind die Raffinationsverluste kleiner.
Die kaltgepressten Öle zählen zu den wertvollsten und teuersten Ölen. Hohe Presstemperaturen erhöhen zwar die Ölausbeute, gleichzeitig werden aber auch andere Inhaltsstoffe herausgelöst, die das Aroma und die Qualität stark mindern. Diese Stoffe müssen deshalb in einem weiteren Verarbeitungsschritt wieder vom gewonnenen Öl getrennt werden. Nach dem Pressen erhält man einen Presskuchen, der sehr viel Eiweiß enthält und als Viehfutter verwendet werden kann. Er enthält noch geringe Ölreste.
Je aufwendiger und schwieriger die Herstellung von Öl ist, desto teurer ist das Öl. Teures Öl ist zwar meist leckerer im Geschmack, aber es ist nicht unbedingt gesünder als herkömmliches Öl, da dies nur von den enthaltenden Fettsäuren ab.


Sonnenblume Raps Kreuzblättrige Wolfsmilch

Leindotter Mohn Oliven
Krambe Nüsse

4.2 Herstellung tierischer Öle und Fette
Die Fischleberöle für Lebertran werden aus Dorsch, Heilbutt und Schellfisch gewonnen. Tran gewinnt man durch Ausschmelzen von Fettschichten bei Walen und Robben. Butter wird aus Milchfett hergestellt. Butterschmalz durch Erhitzen der Butter.
Tierische Fette von Schlachttieren (Rinder, Schweine, Schafe) werden meistens durch das Ausschmelzungsverfahren gewonnen. Dabei muss der Rohstoff sehr stark erhitzt werden, wodurch das Fett ausgeschmolzen wird. Schmalz gewinnt man durch Ausschmelzen des Fettgewebes von Schweinen, Gänsen und Enten. Talg gewinnt man von Rindern (Kernfett) und Schafen.
Eine Raffination tierischer Fette ist in Deutschland nicht erlaubt, da diese der Fleischverordnung unterliegen.

4.3 Herstellung von Margarinen und Kunstspeisefetten
Fettmischungen werden hergestellt aus festen Fetten und flüssigen Ölen:
Palmkern-, Kokos-, Soja-, Sonnenblumen-, Erdnussfett, Baumwollsaatöl, tierische Fette, raffinierte Trane. Die Fettmischung muss eine streichfähige Konsistenz aufweisen. Da die Fett-Öl-Mischung meist eine zu weiche Konsistenz besitzt ist eine Härtung notwendig.
Mischen
Die Fett-Öl-Mischung wird mit fettlöslichen Vitaminen, mit Lezithin und Karotin gerührt = Fettphase. Getrennt davon mischt man entrahmte Milch, Sauermilch oder Wasser mit verschiedenen wasserlöslichen Zutaten (Kochsalz, Zitronen, Milchsäure, Stärke, Aromen) =...


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