ES2163627T5 - Metodo de elaboracion de composiciones congeladas. - Google Patents

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Abstract

LA PRESENTE INVENCION PROPORCIONA UN METODO DE FABRICACION DE COMPOSICIONES CONGELADAS PARA SU ALMACENAMIENTO. ESTE METODO NO REQUIERE UN PASO DE ALMACENAMIENTO PREVIO A SU ALMACENAMIENTO. ESTE METODO INCLUYE LA PREPARACION DE UN MEZCLA DE INGREDIENTES QUE INCLUYEN AGUA Y LA ADICION DE UNA PROTEINA ANTICONGELANTE A LA MEZCLA DE INGREDIENTES.

Description

Método de elaboración de composiciones congeladas.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un método de elaboración de una composición congelada utilizando una proteína anticongelante.
Las composiciones congeladas, como por ejemplo helados, yogur congelado, mellorine (postre helado), helados de agua, batidos, sorbetes o barras recubiertas son productos cuya elaboración a escala industrial supone un reto y exige una gran energía. El contenido graso de estos tipos de postres lácteos puede oscilar entre el 0,01 y el 20,0 por ciento en peso, aproximadamente.
En la elaboración de composiciones congeladas participan ingredientes como por ejemplo leche desnatada condensada, nata, edulcorantes como azúcar de maíz, azúcar de caña, almíbar de maíz y agua, que se mezclan entre sí en un recipiente y se pasteurizan, homogenizan y enfrían hasta una temperatura de entre 0 y 5,6ºC (32 y 42ºF). Seguidamente, se almacena la mezcla en condiciones de agitación a entre 0 y 5,6ºC (32 y 40ºF).
Puede añadirse un aromatizante líquido a la mezcla pasteurizada de la composición congelada. Durante la congelación, pueden añadirse particulados como por ejemplo fruta y frutos secos mediante un dispositivo como por ejemplo un alimentador de fruta. Una vez aromatizada, se congela y extrude la mezcla bajo presión de aire en un intercambiador de calor de superficie rasqueteada para la incorporación de aire, envasándose a entre -7,78 y -3,89ºC (entre 18 y 25ºF), aproximadamente.
Después de envasarse, y en algunos casos de envolverse, se endurece la composición congelada en un túnel de endurecimiento, una cámara de endurecimiento, o congelador de endurecimiento, o en un congelador de placa de contacto, a una temperatura que oscila entre -30 y -60ºF. El procedimiento de endurecimiento se ha venido utilizando convencionalmente para congelar el resto de agua sin congelar en la composición congelada, después de airearse, agitarse y congelarse parcialmente.
La fase de endurecimiento supone congelar la composición rápidamente para dotar a la composición congelada de la sensación al paladar deseada. La sensación al paladar se ve afectada por el tamaño de los cristales de hielo dentro de la composición congelada. Los cristales de hielo más grandes dan una sensación al paladar más granulada. En consecuencia, una congelación rápida se traduce en cristales de hielo más pequeños y en una sensación al paladar más suave de la composición congelada. Sin la fase de endurecimiento, el agua líquida en las composiciones congeladas se congela a ritmos muy inferiores y forma cristales grandes que dan una sensación al paladar granulada inaceptable de la composición congelada.
Durante el almacenaje congelado, aumenta el tamaño de los cristales de hielo con el tiempo, al producirse una desproporción molecular y derretirse los cristales más pequeños, que se recristalizan formando cristales de hielo mayores, en un procedimiento dinámico que se traduce en una frigidez pronunciada, que dota al producto de una característica inaceptable. Controlar el tamaño de los cristales de hielo, ya sea mediante formulación, procesamiento, control de la temperatura de distribución, o gestión de la antigüedad del producto, es un objetivo de todos los fabricantes de composiciones congeladas, al objeto de asegurar un producto acabado de alta calidad.
La referencia estadounidense nº 5.175.013 a nombre de Huang y colaboradores, concedida el 29 de diciembre de 1992, describe una composición congelada que incluye un ingrediente que afecta a la reducción en la formación de cristales de hielo. El ingrediente es un hidrolizado de almidón de alto peso molecular.
La patente estadounidense nº 5.324.751 a nombre de DuRoos, concedida el 28 de junio de 1994, describe microcristales de sorbitol y manitol. Los microcristales de sorbitol sirven de crioprotectores.
La patente estadounidense nº 5.118.792 a nombre de Warren y colaboradores, concedida el 2 de junio de 1992, describe polipéptidos con propiedades anticongelantes.
Descripción de los dibujos
En la Figura 1 se observa la distribución del tamaño de los cristales de hielo en una composición congelada sin proteína anticongelante, congelada lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, y almacenada seguidamente a -28,9ºC (-20ºF).
En la Figura 2 se observa una micrografia de cristales de hielo en la composición congelada sin proteína anticongelante, congelada lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, y almacenada seguidamente a -28,9ºC (-20ºF).
En la Figura 3 se observa la distribución del tamaño de los cristales de hielo en una composición congelada con 10 ppm de proteína anticongelante, congelada lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, y almacenada seguidamente a -28,9ºC (-20ºF).
En la Figura 4 se observa una micrografia de cristales de hielo en una composición congelada con 10 ppm de proteína anticongelante, congelada lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, y almacenada seguidamente a
-28,9ºC (-20ºF).
En la Figura 5 se observa la distribución del tamaño de los cristales de hielo en un yogur congelado sin proteína anticongelante, endurecido a -40ºC (-40ºF) y sometido a esfuerzo a -6,7ºC (20ºF) durante 4 días.
En la Figura 6 se observa una micrografia de cristales de hielo en un yogur congelado sin proteína anticongelante, endurecido a -40ºC (-40ºF) y sometido a esfuerzo a -6,7ºC (20ºF) durante 4 días.
En la Figura 7 se observa la distribución del tamaño de los cristales de hielo en un yogur congelado con 10 ppm de proteína anticongelante, que se ha congelado lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, almacenado a -28,9ºC (-20ºF), y seguidamente sometido a esfuerzo a -6,7ºC (20ºF) durante 4 días.
En la Figura 8 se observa una micrografia de cristales de hielo en un yogur congelado con 10 ppm de proteína anticongelante, que se ha congelado lentamente a -12,2ºC (10ºF) durante 16 horas, almacenado a -28,9ºC (-20ºF), y seguidamente sometido a esfuerzo a -6,7ºC (20ºF) durante 4 días.
Resumen de la invención
La presente invención incluye un método para reducir al mínimo el tamaño de los cristales de hielo en una composición congelada que no se ha sometido a una fase de endurecimiento. El método incluye combinar ingredientes para postres que incluyen agua para elaborar una mezcla. Se añade a la mezcla la proteína anticongelante. Seguidamente, se pasteuriza, homogeniza y congela la mezcla a una temperatura superior a -28,9ºC (-20ºF).
Descripción pormenorizada de realizaciones preferentes
Un método de elaboración de una composición congelada de la presente invención incluye una fase en la que se añade proteína anticongelante a una mezcla de ingredientes utilizada para elaborar composiciones congeladas, tras lo cual se congela la composición, sin necesidad de una fase de endurecimiento anterior al almacenamiento. Así pues, el método de la presente invención elimina una fase de endurecimiento realizada congelando el postre por chorro de aire o placa. La presente invención también incluye una composición congelada con una concentración de agua que oscila aproximadamente entre un 40 y un 90 por ciento en peso, con una proteína anticongelante cuya concentración oscila aproximadamente entre 1 ppm y 100 ppm, y preferiblemente menos de unas 50 ppm, y mejor aún menos de unas 20 ppm.
Por "endurecimiento en frío" y simplemente "endurecimiento" se entiende que el producto se congela rápidamente a una temperatura de hasta entre -34,4 y -51,1ºC (-30 y -60 grados Fahrenheit). Con la incorporación de una proteína anticongelante, no es necesario endurecer en frío una composición congelada, como por ejemplo la composición congelada, una vez extrudido y envasado el postre. Las composiciones pueden endurecerse lentamente a temperaturas que oscilan por ejemplo entre -17,8 y -28,9ºC (entre 0 y -20 grados Fahrenheit) sin tener hielo. Se ha comprobado que los cristales de hielo se forman prácticamente con el mismo porcentaje en peso de los formados en composiciones congeladas elaboradas sin las proteínas anticongelantes.
Las proteínas anticongelantes adecuadas pueden derivarse de la sangre y el tejido muscular de peces antárticos, peces árticos, gusanos e insectos. Las proteínas anticongelantes sintéticas pueden sintetizarse mediante genes que se clonan a partir de los anteriores, introduciéndose en tipos de organismos más ubicuos, como por ejemplo especies de Escherichia coli o Saccharomyces. A partir de estos organismos, se producen las proteínas anticongelantes a escala comercial.
Entre las proteínas adecuadas para utilizarse en el método de la presente invención están las glicoproteínas anticongelantes (AFGP) y los péptidos anticongelantes (AFP). La estructura primaria de las AFGP la constituye una secuencia reiterada (Ala-Ala-Thr) con galactosil-N-acetilgalactosamina vinculada al residuo de la treonina, y con residuos de alanina situados en el extremo C-terminal. Se han marcado las AFGP con números que oscilan del I al VIII, en función de la migración electroforética relativa en los geles. Las AFGP con número que oscilan del I al V tienen pesos moleculares que oscilan de 10-30 kDa, y actividad anticongelante parecida. Las AFGP marcadas con los números VI a VIII tienen pesos moleculares que oscilan de 2,6-5 kDa, y tienen prolina en posiciones diferentes tras una unidad de treonina.
Las AFP son similares a las AFGP puesto que la alanina es el residuo aminoácido predominante y las moléculas exhiben un carácter anfifílico. El resto de residuos determinan el tipo y la estructura molecular. Las AFP de Tipo I tienen una estructura helicoidal \alpha mientras que las de Tipo II y III comprenden láminas \beta o carecen de estructura secundaria definida. Es preferible emplear una AFP de Tipo I con 55 residuos aminoácidos. También se creen eficaces los demás tipos de proteína anticongelante.
En el método según la presente invención, se proporcionan ingredientes convencionales para elaborar la composición congelada. Por ejemplo, en el caso de la composición congelada, se proporcionan leche desnatada condensada, nata, azúcar de maíz, azúcar de caña, almíbares de maíz, gomas, emulsionantes, y agua en concentraciones convencionales. Los ingredientes se mezclan, pasteurizan y homogenizan de manera convencional, según conocen los versados en la materia. Una vez pasteurizada y homogenizada, puede madurarse la mezcla a entre 0 y 4,4ºC (32 y 40ºF).
En una realización preferente, se añade la proteína anticongelante después de pasteurizarse los ingredientes. La proteína anticongelante también puede incorporarse a la mezcla antes de la pasteurización.
Se cree que determinadas características de la fórmula de la composición afectan a la proteína anticongelante. En concreto, se cree que el pH de la composición puede afectar a la actividad de la proteína anticongelante. Es preferible que el pH no afecte negativamente a la actividad de la proteína, por ejemplo mediante cambios en la conformación secundaria o terciaria o mediante repulsión de carga. Se cree que el pH debería ser superior a 3, aproximadamente, para optimizar la eficacia de las proteínas anticongelantes.
Una vez madurada la composición congelada u otro postre con la proteína anticongelante incorporada, y una vez incorporados aromas y materiales sólidos como por ejemplo frutas y frutos secos, puede congelarse y envasarse la composición congelada a entre -7,8 y -3,9ºC (18 y 25ºF), aproximadamente, y almacenarse a una temperatura aproximada de -23,3 y -28,9ºC (-10 y -20ºF). Con la proteína anticongelante, no es necesario endurecer la composición congelada a una temperatura aproximada de -34,3 y -51,1ºC (-30 y -60ºF). Pueden almacenarse los helados u otros productos congelados a una temperatura incluso de -12,2ºC (10ºF), saltándose el procedimiento de endurecimiento en frío, cuando estos productos contienen la proteína anticongelante.
En una realización preferente, se incorpora una concentración de proteína anticongelante de unas 10 ppm, partes por millón, a una mezcla de composición congelada como por ejemplo una composición congelada. Sin embargo, son eficaces concentraciones incluso de sólo de 1-5 partes por millón, aproximadamente, para eliminar la necesidad de una fase de endurecimiento.
Las composiciones congeladas, como por ejemplo la composición congelada, que contienen proteína anticongelante, si bien elaboradas sin la fase de endurecimiento en frío, tienen cristales de hielos cuyo tamaño es comparable a los cristales de hielo de un producto similar sin proteína anticongelante, aunque elaborados con una fase de endurecimiento. Se presentan en la presente ejemplos concretos de composiciones congeladas elaboradas con y sin la proteína anticongelante. Se presentan los ejemplos para describir características concretas del producto y no así para limitar el procedimiento o el producto de la presente invención.
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Ejemplo 1
En una realización, se elabora un helado con un 17 por ciento en peso de materia grasa a partir de los siguientes ingredientes:
1
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El helado a partir de estos ingredientes se elabora con medios convencionales, si bien excluyendo la fase de endurecimiento, y almacenándose a unos -12,2ºC (10ºF). El tamaño medio de los cristales de hielo después de unas 16 horas a -12,2ºC (10ºF) es de 54 mieras (Figuras 1 y 2). Los métodos de determinación del tamaño de los cristales de hielo se describen en el Ejemplo 3.
Un helado a partir de la misma mezcla, procesado y almacenado en idénticas condiciones, aunque con la incorporación de una proteína anticongelante, hasta alcanzar una concentración aproximada de 10 ppm, ofrece un tamaño de cristal de hielo aproximado de 34 mieras (Figuras 3 y 4). Este tamaño de los cristales de hielo es típico de los cristales de hielo que se encuentran en las composiciones congeladas convencionales elaboradas con un procedimiento de endurecimiento, y almacenadas a unos -28,9ºC (-20ºF).
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Ejemplo 2
En otra realización, se elabora yogur congelado a partir de los siguientes ingredientes:
2
Se elabora de manera convencional un yogur realizado con los ingredientes descritos anteriormente, incluido su endurecimiento mediante congelación por chorro de aire, si bien seguidamente sometiéndose a esfuerzo durante 4 días a -6,7ºC (20ºF) antes de su análisis. Los cristales de hielo alcanzan un tamaño medio de unas 89 mieras (Figuras 5 y 6).
Los cristales de hielo en el yogur elaborado a partir del mismo lote aunque con proteína anticongelante incorporada hasta alcanzar una concentración de 10 ppm sin endurecimiento, promedian un tamaño de 27 mieras cuando se almacenan en condiciones de esfuerzo idénticas al yogur sin AFGP (Figuras 7 y 8). Los cristales de hielo más pequeños en el yogur tratado con proteína anticongelante producen una textura y una sensación al paladar más suave que la del yogur sin AFP.
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Ejemplo 3
Se realiza el análisis de los cristales de hielo con un método de prueba diseñado para medir cristales de hielo inferiores a 100 mieras. Los equipos necesarios para realizar la prueba incluyen un microscopio Zeiss, fabricado por Cari Zeiss, Inc., domiciliada en Thornwood, Nueva York, equipado con una cámara fría de temperatura controlada, fabricada por Mettler Instrument Corp., domiciliada en Hightstown, Nueva Jersey. Se prefiere una cámara termoeléctrica.
Se equilibran las muestras de composición congelada a 20º Centígrados. No son deseables muestras más frías porque pueden fracturarse. También se equilibran a -20º Centígrados los portaobjetos, los cubreobjetos, el aceite mineral y los utensilios.
Se recogen muestras de composición congelada de pintas congeladas de postre. Se extraen muestras del centro del contenedor, 1 pulgada por debajo de la superficie del postre.
En una cámara de congelador a -20ºC se sitúa una pequeña cantidad de la muestra en el portaobjeto del microscopio frío con una espátula fría. Se vierte una gota de aceite mineral sobre la muestra, colocándose un cubreobjetos sobre el aceite mineral. Se dispersa la muestra de postre en el aceite aplicando presión sobre el cubreobjetos, mediante un borrador de lápiz frío.
Se enfrían el microscopía y la cámara con nitrógeno líquido. El aparato se encierra en una bolsa de plástico para evitar que la humedad se congele sobre las lentes del microscopio o del portaobjetos. Se determina la magnificación del modo siguiente:
3
Una vez equilibrada la cámara a -20º Centígrados, se transfiere el portaobjetos rápidamente del congelador a la cámara del microscopio. Se examina la muestra buscando un campo con una distribución representativa de los cristales de hielo. Las áreas donde se dispersan y separan equilibradamente los cristales de hielo son más fáciles de analizar mediante análisis de imagen o digitalización. Se ejecutan por duplicado las muestras y los análisis.
Se determinan las distribuciones de diámetro circular equivalente mediante análisis de la imagen de las fotografías. Se usa un programa automatizado para detectar y medir cada cristal de hielo en el campo. El campo de análisis de imágenes es ligeramente inferior al de la fotografía. No pueden medirse los cristales de hielo solapados con este método. El analizador de imágenes mide el borde exterior de los anillos de contraste que definen los cristales de hielo. Las comprobaciones de control de calidad incluyen una comprobación de la magnificación, una de la calibración, una de la exactitud y otra de la precisión.

Claims (4)

1. Método para reducir al mínimo el tamaño de los cristales de hielo en una composición congelada, consistente en un postre, dicho método comprendiendo:
preparar una mezcla de ingredientes que incluyen agua;
pasteurizar y homogenizar la mezcla,
opcionalmente envejecer la muestra a una temperatura de entre 0o a 4,4ºC (32 a 40ºF),
añadir una proteína anticongelante a la mezcla de ingredientes, añadiéndose dicha proteína anticongelante a la mezcla antes o después de la pasteurización,
añadir sabores,
congelar y envasar la mezcla a una temperatura de entre -7,8 a -3,9ºC (18 a 25ºF), y
almacenar la mezcla a una temperatura de entre -23,3 a -28,9ºC (-10 a -20ºF),
en el que el postre no está sujeto a una temperatura inferior a -29,9ºC (-20ºF) con anterioridad al almacenaje a una temperatura mayor de -28,9ºC (-20ºF).
2. El método de la reivindicación 1, que además incluye añadir la proteína anticongelante en una concentración no superior a unas veinte partes por millón.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la composición congelada es un helado.
4. El método de la reivindicación 1, en donde la composición congelada es un yogur congelado.
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