ES2229361T3 - Procesamiento industrial de tomates y extraccion de licopeno. - Google Patents
Procesamiento industrial de tomates y extraccion de licopeno.Info
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Abstract
PROCESO PARA LA FABRICACION DE PRODUCTOS DE TOMATE QUE CONSISTE EN LOS PASOS SIGUIENTES: A) SE PRETRATAN LOS TOMATES MEDIANTE OPERACIONES CONVENCIONALES, INCLUIDO EL TRITURADO; B) SE LES SOMETE A UN TRATAMIENTO DE CALOR; C) SE SEPARAN LOS TOMATES TRITURADOS EN SUERO Y PULPA QUE CONTENGA AL MENOS 500 PPM DE LICOPENO; D) SE SOMETE LA PULPA A UNA EXTRACCION CON DISOLVENTE, PARA EXTRAER DE LA MISMA UN LICOPENO QUE CONTENGA OLEORRESINA; E) SE SEPARA LA PULPA AGOTADA; Y F) SE SEPARA EL EXTRACTO DE LICOPENO DE LOS DISOLVENTES PARA OBTENER UNA OLEORRESINA QUE CONTIENE EL LICOPENO Y RECUPERAR LOS DISOLVENTES.
Description
Procesamiento industrial de tomates y extracción
de licopeno.
La presente invención hace referencia al campo
del procesamiento de alimentos. Más particularmente, la invención
hace referencia a un proceso para el procesamiento industrial de
tomates, que produce la fabricación eficaz de productos de
tomate.
Los productos de tomate son ampliamente
utilizados en la industria alimentaria. Un número de procesos han
sido propuestos y están actualmente en uso para la fabricación de
varios productos de tomate. Tales productos de tomate incluyen, por
ejemplo, concentrados de tomate, zumo de tomate y polvo de tomate.
Últimamente, el licopeno, el pigmento rojo del tomate, está siendo
de interés importante como material colorante natural para los
productos alimentarios.
Además, en vista de la creciente importancia del
tomate como materia prima para la industria alimentaria, se han
realizado esfuerzos para producir de modo industrial tomates con
una calidad mejorada. Uno de tales desarrollos hace referencia a
una variedad que contiene un contenido mayor de licopeno.
Una de las dificultades de la industria
alimentaria es producir productos de calidad constante,
particularmente de color constante, a partir de materias primas de
propiedades que cambian constantemente. Este es un problema
considerable ya que el tono del tomate cambia en diferentes
estaciones, depende de condiciones de tiempo atmosférico,
localización y crecimiento y difiere de una variedad de tomate a
otra. Este problema aún no ha sido completamente resuelto por la
industria alimentaria, aunque un número de soluciones se han
intentado.
Muchos procesos se conocen en la técnica para
fabricar varios productos de tomate. En los procesos
convencionales, la pasta de tomate es producida a partir del zumo
de tomate mediante concentración al vacío. La patente de EE.UU nº
3,172,770 hace referencia a un proceso para preparar concentrado de
tomate mediante el aplastado de los tomates y la separación
centrífuga del zumo obtenido en pulpa y suero, que
subsiguientemente se siguen manipulando mediante concentración,
congelado y otros métodos de conservación. La extracción de zumo a
partir de la pulpa del tomate y su concentración para formar pasta
también son descritos en los procedimientos IFST, volumen 14, Nº 1,
1981, páginas 15-27. EP 470923 describe un proceso
que comprende cortar tomates enjuagados en trozos, convertir en
pulpa los trozos para formar zumo de tomate, concentrar el zumo para
formar una pasta, formar el concentrado en piezas y secar las
piezas de concentrado. Journal of Food Science, volumen 47, Nº 6,
1982, páginas 1853-1858 discute alternativas de
proceso para ahorrar energía en la concentración de productos de
tomate.
USP 5,245,095 describe la extracción de
carotenoide a partir de zanahorias y similares.
Zohar Nir et al., "Lycopene From
Tomatoes", International Food Ingredients, volumen 6, 1993,
páginas 45-51, menciona tres productos que resultan
del procesamiento de los tomates, que son oleorresina del tomate, y
sólidos del tomate solubles e insolubles, pero no describe los
procesos mediante los cuales son producidos.
EP 608027 describe un proceso para la preparación
de un material colorante que contiene productos de cromoplastos que
contienen licopeno cristalino, cuyo proceso comprende la selección
y rotura de los tomates, eliminar las semillas y materiales de
desecho y recuperar el material insoluble a partir del suero de
tomate.
WO 95/16363 describe un proceso para la
fabricación de productos de tomate, que comprende separar los
tomates en varios componentes, incluyendo la oleorresina, productos
de fibra y productos de suero y concentrado, en varias
proporciones.
T.TANGLERTPAIBUL E' AL: "Flow Properties of
Tomato Concentrates: Effect of Serum Viscosity and Pulp Content"
JOURNAL OF FOOD SCIENCE, volumen 52, nº 2, Marzo de 1987, páginas
318-321, XP002043494, describe el modelado de la
viscosidad aparente de concentrados de tomate en términos de la
viscosidad aparente del suero y del contenido de pulpa.
Es un objeto de la invención proveer un proceso
altamente flexible para la explotación de los tomates, que permita
fabricar una variedad de productos finales en varios ejemplos de
realización del proceso.
Otro objeto de la invención es proveer un proceso
que permita explotar partes del tomate de un modo que no era la
costumbre en la técnica anterior de la invención.
Otro objetivo de la invención es proveer un
proceso para la producción de una oleorresina que contenga licopeno
a partir de los tomates del modo más eficaz, en particular para
obtener una oleorresina que tenga una combinación óptima de alto
contenido en licopeno y estabilidad del licopeno.
Es aún otro objetivo de la invención conseguir
los objetivos mencionados anteriormente empezando a partir de
prácticamente cualquier tipo de tomate, tanto aquellos que tienen
un contenido alto en licopeno como aquellos que tienen un contenido
bajo en licopeno.
Es aún otro objetivo de esta invención conseguir
un equilibrio optimo entre los productos obtenidos a partir del
procesamiento del tomate.
Es aún otro objetivo de la invención proveer un
proceso controlado tecnológicamente que provea resultados flexibles
pero controlables de modo exacto.
Otros objetivos y ventajas de la invención
aparecerán a medida que proceda la descripción.
El proceso según la invención, para la
explotación de tomates y la fabricación de productos de tomate,
comprende los pasos de:
- a)
- pretratar los tomates mediante operaciones convencionales, incluyendo el aplastado y almacenamiento durante unos 10 a 30 minutos subsiguientes al aplastado;
- b)
- someterlos a un tratamiento de calor a una temperatura de hasta 80-110ºC;
- c)
- separar los tomates aplastados en suero y pulpa conteniendo al menos 500 partes por millón y preferiblemente de 500 a 1.600 partes por millón, de licopeno y preferiblemente teniendo un contenido de humedad no mayor del 85%;
- d)
- someter la pulpa a extracción de disolvente, con el fin de extraer de allí una oleorresina que contenga licopeno y separar la pulpa gastada; y
- e)
- separar el extracto de licopeno de los disolventes, con el fin de obtener una oleorresina que contenga el licopeno y recuperar los disolventes.
Preferiblemente, la oleorresina debería contener
del 2% al 10% de licopeno, al menos 0,01%, y preferiblemente
0,9-4,5% de fosfolípidos, y al menos 0,01%, y
preferiblemente 2-6% de la mezcla de mono y
diglicéridos (de ácidos grasos). Todos los porcentajes son por
peso.
En una variante de la invención el suero puede
ser tratado para la producción de productos alimentarios,
preferiblemente centrifugándolo más para eliminar las partículas de
pulpa y concentrando el suero centrifugado, al menos en parte,
mediante evaporación. El suero concentrado contiene los sólidos
solubles del tomate. Un material adicional entonces es añadido,
elegido entre la pulpa del tomate deshidratada (es decir, fibras de
tomate o sólidos insolubles) o agentes de dispersión o excipientes,
tales como maltodextrinas, almidones, etc. Dicha adición permite el
secado a escala industrial, que sería muy difícil sin ella, y
provee nuevos productos alimentarios.
El suero de tomate concentrado y la pulpa
extraída deshidratada también son nuevos ingredientes de tomate y
son parte de la invención.
El paso c) anterior se lleva a cabo mediante
centrifugación según ciertos parámetros críticos. La centrifugación
puede llevarse a cabo en una centrífuga horizontal o como también
se llama "decantador", que está particularmente adaptado para
un proceso continuo, y que, a pesar del nombre por el que es
conocido, efectúa una centrifugación y no una decantación.
Básicamente, dichos parámetros son: temperatura, fuerza centrífuga,
porcentaje de "finos" en la alimentación y concentración de
sólidos en la alimentación. Los finos son partículas sólidas que
tienen una dimensión inferior a 20 \mum. Los valores preferidos
de estos parámetros son los siguientes. La temperatura debería de
ser entre 75 y 110ºC. La fuerza centrífuga debería ser entre 2.600 y
4.000 G. "G" es una medida de la fuerza g, y puede ser
calculado, por ejemplo, tal y como se describe por Moir,
"Sedimentation Centrifuges", Chem. Eng., 28 de marzo de 1988.
La cantidad de finos debería ser inferior a 0,2 ww%. La
concentración de sólidos en los tomates aplastados debería ser entre
4 y 8 ww% y se controla refluyendo el suero de vuelta a la
alimentación, con el fin de obtener la gama requerida de dicha
concentración de sólidos. El tiempo de retención, que también es un
parámetro importante, depende del equipo utilizado y puede
determinarse fácilmente mediante personas experimentadas en cada
caso. El material a ser separado debería ser desaireado antes de la
separación.
Cuando la centrifugación se lleva a cabo en un
decantador, con el fin de conseguir la máxima clarificación en la
máquina, la velocidad diferencial del decantador, dirección
positiva, debería ser entre 2 y 6 revoluciones por minuto. Se
pueden utilizar tanto decantadores abiertos como cerrados. Para los
decantadores cerrados, la contrapresión debería ser menor que 0,6
bares.
La relación de peso entre la pulpa obtenida por
la centrifugación y la alimentación de centrifugación (no
incluyendo el suero del reflujo) preferiblemente no debería ser
mayor que 0,13. Obviamente resulta deseable canalizar la máxima
cantidad de licopeno a la extracción de licopeno, a ser descrita, y
este objetivo se consigue si los parámetros descritos aquí se
mantienen dentro de los límites especificados. Sin embargo, el
proceso de la invención es lo suficientemente flexible para que, si
se desease por cualquier motivo, dichos parámetros pudieran
ajustarse para variar el contenido de licopeno de la pulpa y del
suero a cualesquier valores requeridos. También se entenderá que
diferentes tomates rendirán pulpas con diferentes contenidos de
licopeno, dentro de los límites establecidos anteriormente, como se
detallará a continuación.
El suero, separado en el paso c), que
generalmente constituye alrededor del 90% del material a ser
separado, es preferiblemente sometido a una segunda separación
mediante centrifugación para separar los sólidos finos, que puedan
haber quedado tras la primera separación, y que pueden ser tratados
de varios modos, como se explicará a continuación. El suero es
preferiblemente concentrado mediante evaporación, por ejemplo
utilizando una evaporadora TASTE u otro equipo, y puede ser secado
después de la concentración, preferiblemente con la adición de
excipientes adecuados, como se ha establecido anteriormente.
La pulpa que tiene el contenido de licopeno
requerido es o bien extraída con solventes o molida finamente para
producir un producto alimentario rico en licopeno. La pulpa
finamente molida es un nuevo producto, que está caracterizado por
el hecho de que contiene la mayor parte de los sólidos insolubles
del tomate, al menos 800 partes por millón de licopeno, hasta el
85% de agua y tiene un tamaño de partícula medio de
50-150 micrones. La pulpa finamente molida puede
ser utilizada como material colorante para productos alimentarios
(salsas, sopas, etc.).
La oleorresina de licopeno es una suspensión de
licopeno en lípidos naturales de tomate. Mientras que la técnica ha
descrito la extracción del licopeno con varios disolventes
orgánicos, no hay disponible información referente a la
concentración óptima de los diversos otros componentes presentes en
la oleorresina y referente a los medios para conseguir tales
contenidos. Se asume que el licopeno es el único componente
importante de la oleorresina y que las condiciones de extracción
que consiguen el contenido en licopeno más alto posible son las más
deseables. Estos inventores han descubierto que, mientras que por
supuesto un contenido elevado de licopeno es deseable, el
rendimiento de la oleorresina en sus otros procesamientos y usos
depende esencialmente de tres componentes: licopeno, fosfolípidos y
glicéridos que son o bien mono o diglicéridos. Los contenidos
combinados de estos componentes determinan la estabilidad física y
química de la oleorresina y su comportamiento en todas las
posteriores operaciones industriales. Una oleorresina óptima debería
tener los siguientes contenidos de estos componentes: licopeno del
2% al 10% y preferiblemente del 3% al 6%; fosfolípidos del 0,7% al
4,5% y preferiblemente del 1,4% al 2,9%; y mono y diglicéridos del
2% al 6% y preferiblemente del 2,5% al 3,4%. Todos los porcentajes
son por peso. Mientras que no hay disponible en la actualidad
ninguna explicación científica de los anteriores hechos, éstos han
sido establecidos mediante una amplia experiencia industrial.
Una oleorresina que tiene tales contenidos de los
componentes esenciales puede obtenerse mediante una selección
adecuada de disolventes, las condiciones de extracción siendo
técnicamente correctas, como las personas experimentadas fácilmente
entenderán y determinarán. Una vez que el disolvente adecuado ha
sido elegido, la extracción se lleva a cabo hasta que se consigue
la cantidad máxima de los componentes o al menos del licopeno,
conseguible con el disolvente elegido. El disolvente o la mezcla de
disolventes a ser utilizados depende de dos parámetros:
\delta_{H} y \delta_{P}.\delta es un parámetro que
refleja el disolvente - soluto varios tipos posibles de
interacciones: \delta_{H} refleja la habilidad de un disolvente
para interactuar con un soluto vía la unión de hidrógeno mientras
que \delta_{P} se refiere a las interacciones polares
(dipolo-dipolo). Un tercer parámetro, que es
\delta_{D}, refleja el tipo hidrofóbico de interacciones entre
el solvente y el soluto (dispersión) y tiene una gama estrecha de
valores y no es crítico, pero debería preferiblemente ser lo más
alto posible. Según la invención, \delta_{H} debería variar
entre 0,0 y 4,5 y \delta_{P} entre 0,0 y 5. Si se utiliza una
mezcla de disolventes, los parámetros \delta atribuidos a dicha
mezcla deberían ser la combinación lineal de los parámetros \delta
de los disolventes componentes. Mientras que esto puede no ser
exacto científicamente, es un criterio lo suficientemente cercano
para los objetivos industriales. Los parámetros \delta de todos
los disolventes posiblemente interesantes son bien conocidos. Una
lista de ellos se puede encontrar, por ejemplo, en el capítulo
"Solubility Parameters", del libro Handbook of Solvent
Extraction, T.C. Lo, M.H.I. Baird and C. Hanson, T. Wiley Publisher
(1983) páginas 25, 30 y 31, y CRC Handbook of Solubility Parameters
and Other Cohesion Parameters, segunda edición (A.F.C. Barton) 1982,
página 620.
Para el objetivo de llevar a cabo la invención,
es deseable definir una relación más cercana entre los parámetros
\delta de los disolventes y los contenidos de los componentes
esenciales mencionados anteriormente en la oleorresina. Los
inventores lo han hecho del siguiente modo.
La relación entre los parámetros \delta_{H} y
\delta_{P}, por una parte, y los contenidos de cada uno de los
componentes esenciales mencionados anteriormente de la oleorresina,
por otra parte, han sido determinados y son representados por los
diagramas tridimensionales de las Figuras 3 a 5, en los que uno de
los ejes de coordenadas representan \delta_{H}, otra representa
\delta_{P}, y la tercera representa uno de los componentes de la
oleorresina. Los diagramas se han obtenido a partir de una
oleorresina que tenía los siguientes contenidos de dichos
componentes: licopeno 5%, fosfolípidos 1,4% y mono y diglicéridos
juntos 2,9%. Todos los porcentajes, en esta especificación y en las
reivindicaciones, son por peso, a menos que se indique lo contrario.
Se ha descubierto, sin embargo, que los diagramas y las relaciones
que representan sufren solamente variaciones limitadas si la
oleorresina es extraída de una pulpa que tiene diferentes contenidos
de licopeno, con la condición de que los contenidos de licopeno
permanezcan dentro de los limites preferidos de la invención, es
decir que están entre 500 partes por millón y 1.600 partes por
millón. Las variaciones que sí ocurren son prácticamente más
pequeñas que las variaciones aleatorias asociadas con el proceso
industrial de la invención, y de cualquier modo, no son tales como
para afectar el rendimiento industrial y la calidad de la
oleorresina, de modo que el diagrama de las Figuras 3 a 5 puede ser
utilizado para llevar a cabo la invención con resultados
consistentemente satisfactorios.
Según la invención, se ha descubierto que la
mayoría de los disolventes aceptables en la alimentación indicados
por la técnica anterior no son satisfactorios. Los disolventes que
se ha descubierto que son particularmente satisfactorios son hexano
y acetato de etilo.
La extracción se lleva a cabo preferiblemente en
varias etapas bajo condiciones que se describirán a continuación.
El extracto de licopeno es separado de la pulpa, filtrado,
preferiblemente más de una vez, y luego evaporado en varias etapas
bajo un alto vacío y a temperaturas elevadas, como se describirá
con más detalle a continuación. Preferiblemente, la oleorresina que
contiene el licopeno es estandarizada, mediante la mezcla de
oleorresinas que contienen concentraciones elevadas y bajas de
licopeno, para conseguir un contenido en licopeno deseado en la gama
de 4-20%.
La pulpa extraída es dirigida a la recuperación
de disolventes y luego secada. La pulpa deshidratada es utilizada
como un ingrediente alimentario.
Según un aspecto de la invención, la pulpa
extraída, que ha sido liberada de la mayoría de los componentes
solubles, es secada y luego mezclada con el suero concentrado para
proveer un nuevo producto alimentario. Dicho producto es un nuevo
producto en la industria alimentaria y es parte de la invención.
Contiene los sólidos insolubles de la fruta madura entera del tomate
y es bajo en azúcares y lípidos del tomate, y está sustancialmente
libre de productos agroquímicos. Además, contiene
17-20% de proteínas, es rico en fibras
alimenticias, y su contenido en agua es menor del 5%, por lo que es
altamente absorbente de agua. Estas propiedades le confieren valores
alimentarios útiles, por ejemplo como agente de carga de pocas
calorías, diluyente, etc. En comparación, las fibras utilizadas
actualmente en la industria alimentaria son producidas a partir de
las partes externas de granos, fruta y verduras tales como pieles o
capas externas de grano, y por lo tanto están contaminadas por
microorganismos, productos agroquímicos, etc. Normalmente contienen
lípidos, que se oxidan y se vuelven rancios, mientras que las
fibras del tomate según la invención son estables.
El proceso de la invención puede llevarse a cabo
con cualquier variedad de tomate, pero es particularmente deseable
emplear variedades con un alto contenido en licopeno. Cuanto mayor
sea el contenido de licopeno del tomate, mayor será la flexibilidad
del proceso y la capacidad de control de las cantidades de los
diversos materiales que están producidos en un momento determinado.
Por lo tanto, los tomates que contengan al menos 80 partes por
millón de licopeno son preferidos como materias primas del proceso,
aunque, como se ha declarado, el proceso opera con cualquier
variedad de tomate. Un contenido de 120 partes por millón, o
incluso 150-350 partes por millón de licopeno es
incluso más favorable y preferido.
La Figura 1 es un diagrama de producción de un
ejemplo de realización del proceso según la invención;
La Figura 2 es un diagrama de producción de las
operaciones que en un ejemplo de realización del proceso llevan
desde la pulpa, separada del suero, a la oleorresina; y
Las Figuras 3 a 5 son diagramas que ilustran los
parámetros por los que los disolventes para la extracción del
licopeno son elegidos.
La Figura 1 ilustra, en forma de diagrama
esquemático, un ejemplo de realización preferido de la
invención.
El pretratamiento de los tomates incluye, antes
del aplastado, al menos el lavado y la selección. El lavado se
lleva a cabo en varias etapas, por ejemplo, en cuatro etapas, a
temperaturas que generalmente pueden variar de 40º a 60ºC. Después
de estos lavados, se lleva a cabo la selección, para eliminar
cualquier residuo que quede. Entonces, los tomates son aplastados y
el material aplastado es cribado para eliminar los residuos sólidos
que queden, tales como tallos, cuerpos extraños y similares.
Entonces los tomates aplastados son calentados,
preferiblemente con agua caliente en intercambiadores de calor, a
temperaturas de hasta 80-110ºC, preferiblemente en
dos etapas, siendo el calentamiento en la primera etapa de hasta
55ºC, por ejemplo 30º a 55ºC. Entre las dos etapas, los tomates
aplastados son almacenados por un periodo de alrededor de 10 a 30
minutos. Se ha descubierto que dicho tratamiento de calor bajo esas
condiciones facilita la subsiguiente separación de la pulpa del
suero y permite obtener el mayor rendimiento en esta operación.
Estas operaciones llevadas a cabo en los tomates
en las mencionadas etapas preliminares tienen una influencia sobre
la cantidad de finos que estarán presentes en la materia prima
alimentada a la etapa de separación. Por ejemplo, el uso de bombas
centrífugas para transportar los tomates aplastados de una etapa
del tratamiento de calor a la siguiente, tiende a aumentar la
cantidad de finos. Los tomates excesivamente maduros tienden a
romperse en pedazos pequeños, dificultando la separación de la
pulpa del suero. Sin embargo, si la cantidad de finos se encuentra
que es excesiva, las personas experimentadas no tendrán dificultad
alguna para llevar a cabo ajustes de procesamiento para reducirla a
limites aceptables.
La separación de la pulpa del suero mediante
centrifugación se lleva entonces a cabo. La pulpa de tomate
separada es generalmente alrededor del 10 al 13% de la alimentación
centrífuga y, como se ha dicho, la relación de peso de la pulpa a
la alimentación no debería ser menor de 0,08. Relaciones inferiores
tienden a aumentar la cantidad de licopeno que permanece en el suero
hasta más de 5-10 partes por millón.
Tal y como se ha declarado, se toman muestras de
la pulpa y se analizan y cualquier pulpa que no tenga el contenido
deseado de licopeno (mínimo de 800 partes por millón) se rechaza y
transporta al procesamiento mediante métodos convencionales. La
pulpa que cumple con el requisito mencionado anteriormente es
molida finamente o transportada al proceso de extracción de
oleorresina. Para asegurar un flujo continuo de material a través
de la planta, puede ser deseable enfriar, empaquetar, congelar y
almacenar la pulpa o parte de ella, pero esto es meramente opcional
y no es parte del proceso según la invención.
La pulpa separada es sometida a extracción
mediante disolventes, y puede ser molida para rendir un producto
alimentario, pero preferiblemente es o bien dirigida a la
extracción de oleorresina, como se explicará mejor más adelante, o
es secada y molida y los sólidos insolubles secos resultantes son
mezclados con un producto alimentario de sólido soluble, como será
explicado. El suero es sometido a una segunda separación de los
sólidos, luego concentrado, y si se desea, deshidratado y los
sólidos solubles resultantes son mezclados con los sólidos
insolubles mencionados anteriormente para producir un valioso
producto alimentario.
La Figura 2 ilustra en forma de diagrama
esquemático un ejemplo de realización preferido del procesamiento
de la pulpa extraída, según la invención. La pulpa de tomate se
sigue aplastando, si hubiera sido congelada, y es transportada a la
extracción mediante disolventes para extraer el licopeno o la mayor
parte de él.
Las Figuras 3 a 5 son diagramas que ilustran la
relación entre los parámetros \delta_{H} y \delta_{P} de
los disolventes y los contenidos de licopeno, fosfolípidos -
expresados como cantidad de fósforo por peso - y mono y
diglicéridos y en la oleorresina. La Figura 3 ofrece el contenido de
licopeno. La Figura 4 ofrece el contenido de fosfolípidos. Estos
últimos, sin embargo, están expresados como cantidad de fósforo por
peso, que puede ser convertido a fosfolípidos mediante personas
experimentadas a través de un simple cálculo, con la suficiente
aproximación. La Figura 5 ofrece la cantidad de la mezcla de mono y
diglicéridos. Las figuras son diagramas tridimensionales. Dos ejes
de coordenadas llevan los valores de los dos parámetros \delta y
el tercer eje los contenidos de los compuestos a los que la figura
hace referencia. El uso de los diagramas es obvio: una vez que se
ha establecido los contenidos deseados de licopeno, fosfolípidos y
mono y diglicéridos en la oleorresina, los parámetros \delta
correspondientes pueden ser leídos en los diagramas. Sin embargo,
en general, los tres diagramas no rendirán los mismos parámetros y
será necesario encontrar el mejor compromiso, cambiando los
contenidos de licopeno, fosfolípidos y mono y diglicéridos, o, como
pueda ser suficiente, de uno o dos de esos tres componentes, hasta
que los mismos parámetros \delta o casi los mismos se lean en los
tres diagramas.
Las condiciones de extracción son: temperatura
desde 40 a 75ºC, tiempo de retención de 0,3 a 1,2 horas, relación
disolvente/pulpa, por peso, 1,5 a 3. Preferiblemente, la extracción
se lleva a cabo bajo agitación, con la condición de que
n^{3}d^{2} esté en la gama de 5,8-4, en la que n
es el número de revoluciones por segundo y d es el diámetro en
metros. Además, preferiblemente, la extracción se lleva a cabo en
más de una etapa, generalmente en tres etapas. El extracto de
licopeno es separado de la pulpa, preferiblemente mediante un
decantador continuo, y luego es filtrado. Preferiblemente, la
filtración se realiza en dos etapas, una cruda y una fina, para
asegurar la eliminación incluso de las partículas muy finas de
pulpa. El último filtro preferiblemente tiene un tamaño de malla de
2 micrones. Deseablemente, el contenido en licopeno del extracto es
controlado, para asegurar que la extracción ha sido completamente
eficaz, y, si fuera necesario, para ajustar su tiempo y
temperatura.
El extracto de licopeno filtrado es entonces
evaporado bajo alto vacío, preferiblemente en tres etapas sucesivas,
en las que la temperatura es aumentada de 40º a 85º y una
eliminación final del disolvente es preferiblemente llevada a cabo
mediante gas neutral, por ejemplo, nitrógeno, gas de transporte. El
disolvente evaporado y eliminado es recuperado mediante medios
convencionales, que no necesitan ser descritos. Debería señalarse
que la pulpa de la cual el extracto de licopeno ha sido separado
aún contiene una cierta cantidad de disolvente, que también se
recupera mediante calentamiento y destilación azeótropa, por ejemplo
a 90-120ºC, y unido con el disolvente evaporado del
extracto de licopeno.
Tras la separación del disolvente, la pulpa puede
utilizarse en el procesamiento convencional de alimentos,
comprendiendo la deshidratación, congelación y otros tratamientos
convencionales.
La oleorresina obtenida tras la evaporación del
disolvente puede preferiblemente ser estandarizada mezclando
oleorresinas de bajo licopeno y de alto licopeno para obtener un
contenido estándar de licopeno, que varía entre 4 y 12%.
10.000 kg de tomate conteniendo 100 partes por
millón de licopeno se procesaron según el proceso de la invención.
Tras el lavado, aplastado y la separación de residuos, quedaron
9.500 kg de material procesable. El material fue desaireado,
calentado a 95ºC y alimentado a un decantador (Westfalia,
CA-365-010, velocidad de revolución
4.000 rpm) y separado en dos corrientes de pulpa de tomate (900
kg), conteniendo 960 partes por millón de licopeno, y suero de
tomate (8.600 kg). El suero contenía 10 partes por millón de
licopeno y se centrifugó más en una centrifugadora Alpha Laval
(BRPX617SFV-31 CGL-50) a 4.050 rpm,
para rendir un suero con contenido de licopeno de 5 partes por
millón. Los sólidos eliminados en este centrifugado se refluyeron
al decantador mencionado anteriormente. La pulpa puede utilizarse
separadamente o unificada, según se desee. El suero se concentró
mediante evaporación bajo presión y temperatura reducidas, para
rendir un peso final de 710 Kg de concentrado de sólidos de tomate
soluble a 60 Bx. Se utilizaron 310 kg como tales, como un aditivo
para bebidas vegetales, y se mezclaron 400 kg con zumo de tomate y
se procesaron más mediante secado por pulverización. El polvo seco
resultante (237 kg) se utilizó como base para la preparación de
sopa de tomate.
Los 900 kg de pulpa de tomate se dividieron en 10
porciones de 90 kg. Cada porción de 90 kg se extrajo dos veces,
cada vez con 250 kg de acetato de etilo caliente (50ºC) durante una
hora, y luego se alimentó a un decantador para la separación de los
sólidos de la lejía madre. La lejía madre, cuyo licopeno se evaporó
mediante eliminación de disolvente y rindió 1.207 gr de oleorresina
conteniendo 6,8% de licopeno. El disolvente que quedó en la pulpa se
eliminó mediante destilación azeótropa. El (secador de tambor) del
cual 14 kg de sólidos de tomate insolubles se obtuvieron. Este
producto se utilizó después como ingrediente para cereales,
productos horneados, barras alimenticias de salud, productos
alimentarios ricos en fibras alimenticias, etc.
Se utilizaron 1.000 kg de tomates, del más alto
grado y adecuados para el procesamiento industrial. Contenido de
licopeno 150 partes por millón, Bx = 5.2. Bx es la medida del total
de sólidos solubles, expresada como si fueran sacarosa, medida
mediante un refractómetro.
Después del lavado, clasificación, aplastado,
etc., quedaron 950 kg de materia prima de tomate.
El material de tomate se calentó a 80ºC y se
sometió a separación en un decantador (Westphalia
CA-365-010). El eje del decantador
se giró a 4.000 rpm y la velocidad diferencial se estableció en
valores de entre 12 y 18 rpm.
Dos productos son obtenidos a partir de la
separación: 94 kg de pulpa y 860 kg de suero. La pulpa contiene
1.426 partes por millón de licopeno y 81% de agua. El suero
contiene 8 partes por millón de licopeno, Bx = 5. El rendimiento
del licopeno es 94%.
Después de concentrar el suero de tomate a Bx =
60, contiene 96 partes por millón de licopeno y pesa 71 kg.
Los 90 kg de pulpa son extraídos con 250 kg de
acetato de etilo, tres veces a 50ºC a un tiempo de retención de una
hora y las fases son separadas utilizando un decantador continuo.
La lejía madre, que contiene el licopeno, es evaporada para
eliminación de disolvente. La cantidad de oleorresina obtenida de
este modo es 1,64 kg. La concentración de licopeno en la oleorresina
es de 7,5%. Después de la eliminación del disolvente (acetato de
etilo) aún contenido ahí mediante destilación azeótropa, la pulpa
pesa 72 kg y contiene 80% de agua y 60 partes por millón de
licopeno.
Después del secado, se obtienen 14,8 kg de
sólidos insolubles de los tomates, con un contenido de agua del
3%.
Las operaciones del Ejemplo 2 se repitieron, pero
con tomates excesivamente maduros conteniendo 120 partes por millón
de licopeno. La separación en el decantador dio las siguientes
cantidades de licopeno: 1.000 partes por millón en pulpa, 30 partes
por millón en suero.
La misma separación llevada a cabo para objetivos
de comparación con tomates sólidos, teniendo el mismo contenido de
licopeno, dio las siguientes cantidades de licopeno: 1.266 partes
por millón en pulpa; 8 partes por millón en suero.
Este ejemplo ilustra el efecto del contenido de
licopeno en los tomates en los resultados de la separación en un
decantador, las partes por millón indicando los contenidos de
licopeno:
tomate con 70 partes por millón: 800 partes por
millón en pulpa, 3 partes por millón en suero
tomate con 190 partes por millón: 1.500 partes
por millón en pulpa, 10 partes por millón en suero
tomate con 150 partes por millón: 1.200 partes
por millón en pulpa, 10 partes por millón en suero.
Este ejemplo ilustra el efecto del grado de
aplastado de los tomates en la separación de pulpa del suero en un
decantador.
Tomates conteniendo 120 partes por millón de
licopeno se aplastaron en un aplastador Stephan, y los tomates
aplastados fueron sometidos a separación en una centrífuga
Sharpless.
Cuando el aplastado duró 1 minuto, la separación
rindió los siguientes resultados: 1.200 partes por millón de
licopeno en pulpa, 12 partes por millón de licopeno en suero,
rendimiento de licopeno en pulpa 94%.
Cuando el aplastado duró cinco minutos, la
separación rindió los siguientes resultados: 1.150 licopeno en
pulpa, 43 partes por millón en suero, rendimiento de licopeno en
pulpa 72%.
Este ejemplo ilustra el efecto de la temperatura
de alimentación en la separación de la pulpa del suero en una
centrífuga.
Tomates con 100 partes por millón de licopeno
fueron el material de inicio. La separación se efectuó en una
centrífuga de laboratorio, a varias temperaturas. Los resultados
están listados a continuación.
| Temperatura de alimentación | relación de peso de alimentación a pulpa | |
| 30ºC | 5,5 | |
| 50ºC | 7 | |
| 90ºC | 9 |
Las primeras dos separaciones se llevaron a cabo
en tres etapas y la última en dos etapas. El contenido medio de
licopeno de las primeras dos etapas (las únicas etapas en la
tercera separación) fue, respectivamente: 45 partes por millón, 30
partes por millón y 5 partes por millón. En todos los casos el suero
era claro.
Este ejemplo ilustra el efecto de la temperatura
de alimentación sobre la separación de la pulpa del suero.
La separación se efectuó en un decantador
Westphalia CSA-8. Los resultados están listados a
continuación.
| Temperatura de alimentación | Contenido de licopeno | |
| en pulpa | en suero | |
| 80ºC | 800 ppm | 10 ppm |
| 50ºC | 700 ppm | 50 ppm |
Este ejemplo ilustra el efecto de la velocidad de
rotación de una centrífuga en la separación de la pulpa del
suero.
Tomates conteniendo 80 partes por millón de
licopeno fueron el material de inicio. Se utilizó una centrífuga de
laboratorio. Los resultados están listados a continuación.
| Velocidad de centrifugado | Contenido de licopeno | Agua en la pulpa | |
| en pulpa | en suero | % por peso | |
| 3.000 rpm | 450 ppm | 15 ppm | 90% |
| 6.000 rpm | 600 ppm | 11 ppm | 86% |
Este ejemplo ilustra el efecto de la velocidad de
rotación de un decantador sobre el contenido de agua de la pulpa
tras la separación del suero.
Tomates conteniendo 80 partes por millón de
licopeno fueron el material de inicio. Un decantador piloto se
utilizó para la separación. Los resultados están listados a
continuación.
| Velocidad del decantador | Agua en la pulpa (% por peso) | |
| 3.500 rpm | 85% | |
| 5.000 rpm | 81% |
Este ejemplo ilustra el efecto de la velocidad
relativa del eje sobre la separación de la pulpa del suero en un
decantador. Tomates conteniendo 80 partes por millón de licopeno
fueron el material de inicio. La separación se efectuó en un
decantador industrial Westphalia CSA-8. Los
resultados están listados a continuación.
| Velocidad relativa del eje de centrífuga | Contenido de licopeno | Agua en pulpa | |
| del decantador | en pulpa | en suero | % por peso |
| 20 rpm | 800 ppm | 10 ppm | 81% |
| 30 rpm | 515 ppm | 20 ppm | 84% |
| 40 rpm | 200 ppm | 50 ppm | 86% |
3 partes por peso de concentrado de suero de
tomate y 1 parte de pulpa de tomate molida y deshidratada se
mezclaron y se secaron en un tambor. Entonces se molieron para
liberar el polvo fluyente, que puede utilizarse de muchas maneras
como un valioso producto alimentario.
Como resultará aparente a la persona
experimentada el proceso de la invención es único en cuanto a que
explota el tomate en su totalidad. La descripción ofrecida
anteriormente hace referencia, por interés de la simplicidad, a un
limitado número de corrientes finales. Resulta claro, sin embargo,
que corrientes adicionales pueden crearse, para obtener adicionales
productos finales.
Claims (17)
1. Proceso para la fabricación de productos de
tomate, comprendiendo los pasos de:
- a)
- pretratamiento de tomates mediante operaciones convencionales, incluyendo el aplastado y el almacenamiento durante unos 10 a 30 minutos subsiguientes al aplastado;
- b)
- precalentamiento de los tomates aplastados antes de la separación a una temperatura de hasta 80-110ºC;
- c)
- separación de los tomates aplastados en suero y pulpa conteniendo al menos 500 partes por millón de licopeno;
- d)
- sometimiento de la pulpa a extracción con disolvente, con el fin de extraer de allí una oleorresina conteniendo licopeno;
- e)
- separación de la pulpa gastada; y
- f)
- separación del extracto de licopeno de los disolventes, con lo que conseguir una oleorresina conteniendo el licopeno y recuperar los disolventes.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la pulpa contiene de 500 a 1.600 partes por millón de licopeno.
3. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la separación de la pulpa del suero se lleva a cabo mediante
decantación o centrifugado a temperaturas de entre 75º y 110ºC y
una fuerza centrífuga entre 2.600 y 4.000 G.
4. Proceso según la reivindicación 3, en el que
los tomates aplastados sometidos a separación de pulpa del suero
tienen un contenido de partículas sólidas de entre 4 y 8 ww%.
5. Proceso según la reivindicación 4, en el que
los tomates aplastados sometidos a separación de pulpa del suero
tienen un contenido de partículas sólidas, teniendo una dimensión
menor de 20 \mum, de menos de 0,2 ww%
6. Proceso según la reivindicación 3, en el que
la relación de peso de la pulpa separada con la alimentación del
tomate aplastado no es mayor que 0,13.
7. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la oleorresina contiene 2-10% de licopeno,
0,7-4,5% de fosfolípidos y 2-6% de
mono y diglicéridos.
8. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la extracción de la oleorresina de la pulpa se lleva a cabo
mediante un disolvente o mezcla de disolventes teniendo \deltaH
entre 0,0 y 4,5 y \deltap entre 0,0 y 5,0.
9. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la extracción de la oleorresina de la pulpa se lleva a cabo fijando
los contenidos deseados de licopeno, fosfolípidos y mono y
diglicéridos de la oleorresina, y eligiendo un disolvente o mezcla
de disolventes teniendo \deltaH y \deltap que corresponden a
dichos contenidos según las relaciones definidas por los diagramas
de las Figuras 3 a 5.
10. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la extracción de la oleorresina de la pulpa se lleva a cabo en
varias etapas.
11. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la extracción de la oleorresina de la pulpa se lleva a cabo a
temperaturas de entre 40 y 75ºC, con un tiempo de retención de
entre 0,3 y 1,2 horas, y una relación disolvente/pulpa, por peso,
de 1,5 a 3.
12. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la extracción de la oleorresina de la pulpa se lleva a cabo bajo
agitación, bajo la condición de que n^{3}d^{2} está en el
ámbito de 5,8-4, en el que n es el número de
revoluciones por segundo y d es el diámetro en metros.
13. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la oleorresina extraída, separada de la pulpa, es filtrada.
14. Proceso según la reivindicación 13, en el que
la filtración se lleva a cabo en dos etapas, una cruda y otra
fina.
15. Proceso según la reivindicación 1,
comprendiendo además mezclar la pulpa extraída, de la que el
disolvente se ha recuperado, con suero concentrado, y secar la
mezcla.
16. Un producto alimentario, que consiste en una
mezcla de pulpa de tomate secada y extractada y suero de tomate
concentrado, que es bajo en azúcares y lípidos, sustancialmente
libres de productos agroquímicos y tiene un contenido de agua de
menos de 5 ww%.
17. Proceso para la producción del producto
alimentario de la reivindicación 16, que comprende:
- a)
- tratamiento de los tomates mediante operaciones convencionales, incluyendo el aplastado;
- b)
- sometimiento de ellos a un tratamiento de precalentemiento;
- c)
- separación de los tomates aplastados en pulpa y suero;
- d)
- concentración del suero;
- e)
- sometimiento de la pulpa a extracción de disolvente;
- f)
- secado y molido de la pulpa extractada a un tamaño medio de partícula de 50-150 micrones;
- g)
- mezclado de la pulpa molida y secada con el suero concentrado; y
- h)
- resecado de la mezcla.
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