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.
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.
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).
-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.
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).
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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:
\vskip1.000000\baselineskip
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).
\newpage
Ejemplo
2
En otra realización, se elabora yogur congelado
a partir de los siguientes ingredientes:
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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:
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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