ES2267688T3 - Procedimiento para desaromatizar productos derivados de la soja. - Google Patents
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- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
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- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2300/00—Processes
- A23V2300/34—Membrane process
Abstract
Procedimiento de desaromatización de productos derivados de la soja que comprende: (a) preparar una composición acuosa de un producto de soja que contiene proteínas de soja solubles, compuestos aromatizantes y sustancias insolubles; (b) en primer lugar, solubilizar las proteínas de soja aumentando el pH de la composición acuosa de (a) hasta que oscile entre 9 y 12 y liberar dichos compuestos aromatizantes; (c) en segundo lugar, pasar la composición acuosa ajustada en el pH de (b) de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración que tiene un peso molecular umbral de hasta 50.000 Daltons bajo condiciones apropiadas de ultrafiltración en las que dichos compuestos aromatizantes pasan a través de dicha membrana, formándose un filtrado que comprende los compuestos aromatizantes y el agua que han pasado a través de dicha membrana y un retenido que es la composición acuosa mermada por la eliminación del filtrado; (d) pasar los compuestos aromatizantes y el agua separados en (c) de manera adyacente a una membrana de ósmosis inversa y separar el agua que pasa a través de dicha membrana de ósmosis inversa; (e) reciclar el agua separada en (d) y el retenido separado en (c) a la composición acuosa de la etapa (b); (f) recuperar los compuestos aromatizantes que salen de la membrana de ósmosis inversa tras la separación del agua en la etapa (d); (g) extraer como producto de soja desaromatizado una parte del retenido; y (h) recuperar el producto de soja desaromatizado de la parte extraída en la etapa (g).
Description
Procedimiento para desaromatizar productos
derivados de la soja.
La presente invención se refiere generalmente al
procesado de productos derivados de la soja para utilizarlos en
varios productos alimentarios. Más específicamente, la presente
invención se refiere a un procedimiento de desaromatización de
productos de soja para hacerlos aceptables en una amplia variedad de
alimentos.
En los últimos años, las proteínas de la soja
han pasado a ser muy utilizadas en productos alimentarios, por los
beneficios que representan para la salud. En algunas aplicaciones,
tales como productos análogos a la carne, el sabor de los productos
de soja no es desagradable. No obstante, en algunos usos, tales como
productos lácteos análogos, bebidas y similares, es posible que el
sabor de los productos de soja impida su aceptación por parte del
consumidor. Por lo tanto, para extender la utilización de los
productos de soja, los presentes inventores querían hallar un
procedimiento para reducir los componentes del sabor de los
productos de soja. No obstante, no estaba claro que los
procedimientos utilizados anteriormente para suprimir los
componentes del sabor de otras sustancias orgánicas fueran
satisfactorias a la hora de tratar los productos de soja. Dado que
las sustancias orgánicas tienen composiciones complejas, deben
analizarse para determinar si cualquier procedimiento dado para
tratarlas será satisfactorio.
Un ejemplo de procedimientos empleados
anteriormente para purificar sustancias orgánicas se encuentra en
la patente 4.477.480 de EE.UU., en la que los autores de la patente
muestran que el almidón puede tratarse con un álcali para suprimir
los componentes de sabor desagradable. En una patente a la que con
frecuencia se hace referencia, la 4.761.186 de EE.UU., se utiliza
la ultrafiltración para purificar el almidón. En ambos casos, se
suprimen del almidón los componentes del sabor, en la patente
4.477.480 de EE.UU. mediante la solubilización de los componentes
del sabor, de modo que éstos pueden eliminarse del almidón
relativamente insoluble. En la patente 4.761.186, se utiliza la
ultrafiltración para suprimir los componentes del sabor a medida que
se filtran, mientras que el almidón insoluble permanece en una
emulsión acuosa. En cambio, la presente invención separa los
componentes del sabor de las proteínas de soja solubles de peso
molecular elevado.
Existen muchos artículos y patentes que se
relacionan con el procesado de productos de soja para recuperar el
contenido proteico y el cual, al mismo tiempo, reduce los
componentes del sabor para que las proteínas de los productos
alimentarios sean más aceptables. No obstante, estos descubrimientos
previos no iban dirigidos específicamente a suprimir los
componentes del sabor y a recuperar tanta proteína como fuera
posible. Un ejemplo aparece en la patente de EE.UU. 4.420.425 en la
que los componentes de la proteína de soja que se solubilizan a un
pH de 7 a 11, preferiblemente aproximadamente 8, y tras la
ultrafiltración a través de una membrana que tiene un peso
molecular umbral de aproximadamente 70.000, se recuperan mediante el
secado con pulverizador de las proteínas de soja retenidas. En
algunas variantes, sólo una parte de la proteína es solubilizada a
valores de pH inferiores y sometida a ultrafiltración con una
membrana que tiene preferiblemente un umbral de peso molecular por
encima de 100.000, se observó que el producto había mejorado en
color y aroma. En otra patente, la 5.658.714 de EE.UU., se ajustó
el pH de una emulsión de harina de soja al intervalo entre 7 y 11
para solubilizar proteínas, que después se pasaron a través de una
membrana de ultrafiltración en la que se retuvieron el fitato y el
aluminio, supuestamente como sólidos. Aunque no se dio el peso
molecular umbral de la membrana, se supuso que el tamaño del poro
era grande para que pudieran pasar las proteínas solubles. Ambas
patentes contienen análisis exhaustivos sobre los esfuerzos de otros
en el procesado de productos de soja.
En un grupo de patentes relacionadas, la Mead
Johnson Company describió procedimientos para solubilizar proteínas
de soja elevando el pH de una solución acuosa de productos de soja y
recuperando las proteínas de las que se afirma que tienen un sabor
suave. En la patente de EE.UU. 3.995.071, se aumentó el pH de 10,1 a
14 (preferiblemente de 11 a 12) para solubilizar proteínas de soja,
tras lo cual se redujo el pH hasta aproximadamente entre 6 y 10 y
se procedió a la ultrafiltración con una membrana con un peso
molecular umbral entre 10.000 y 50.000 Daltons para retener las
proteínas mientras se descartaban carbohidratos y minerales. En la
patente de EE.UU. 4.072.670, se insistió en la eliminación de
fitatos y ácido fítico mediante la solubilización de proteínas a un
pH de 10,6 a 14 y una temperatura de 10 a 50ºC para volver
insolubles los fitatos y el ácido fítico, separándolos luego y por
último acidificando la solución hasta un pH de aproximadamente 4 a 5
para precipitar las proteínas de soja. En la patente de EE.UU.
4.091.120 se solubilizaron las proteínas de soja a un pH inferior a
10, preferiblemente de 7 a 9, y se utilizó la ultrafiltración para
separar proteínas como retenido, mientras que los carbohidratos
pasan como filtrado.
El documento de la Patente n.º 1580051 del Reino
Unido enseña un procedimiento para preparar un producto de proteína
vegetal que comprende la formación de una emulsión acuosa de harina
de soja desgrasada, eliminando la materia insoluble, ajustando el
pH de la solución clarificada resultante entre 9 y 12 en el paso de
0,2 M a 1 M de un haluro de metal alcalino, disminuyendo
posteriormente el pH de la mezcla a entre 6 y 8 y ultrafiltrando
luego la mezcla resultante para obtener un aislado de proteína de
soja.
Los presentes inventores querían eliminar los
compuestos de los productos de soja que dan el color y el sabor y
que interfieren con el uso de la soja en determinados productos
alimentarios, tales como bebidas, análogos lácteos y similares. Se
ha observado que los productos derivados de la soja pueden tratarse
de manera satisfactoria utilizando el procedimiento que se describe
a continuación, recuperando básicamente todas las proteínas y
desechando los compuestos responsables del color y sabor
indeseables. Por lo tanto, el producto es apropiado para muchos
productos alimentarios.
En general, la invención es un procedimiento
para preparar una composición acuosa de soja que tiene una
concentración de soja de 1 a 20% en peso, que está ajustada al pH
para solubilizar el contenido proteico y liberar los compuestos del
sabor. A continuación, se somete la composición a ultrafiltración
utilizando una membrana capaz de retener todo el contenido proteico
de la soja mientras se eliminan sustancialmente los componentes del
sabor como un filtrado.
En un aspecto, la presente invención es un
procedimiento de desaromatización de productos derivados de la soja
que comprende:
- (a)
- preparar una composición acuosa de un producto de soja que contiene proteínas de soja solubles, compuestos aromatizantes y sustancias insolubles;
- (b)
- en primer lugar, solubilizar las proteínas de la soja aumentando el pH de la composición acuosa de (a) para que oscile entre 9 y 12 y liberar dichos compuestos aromatizantes;
- (c)
- en segundo lugar, pasar la composición acuosa ajustada en el pH de (b) de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración, que tiene un peso molecular umbral de hasta 50.000 Daltons, bajo condiciones apropiadas de ultrafiltración en las que dichos compuestos aromatizantes pasan a través de dicha membrana, formándose por tanto un filtrado que comprende los compuestos aromatizantes y el agua que han pasado a través de dicha membrana y un retenido que es la composición acuosa mermada por la eliminación del filtrado;
- (d)
- pasar los compuestos aromatizantes y el agua separados en (c) de manera adyacente a una membrana de ósmosis inversa y separar el agua que pasa a través de dicha membrana de ósmosis inversa;
- (e)
- reciclar el agua separada en (d) y el retenido separado en (c) a la composición acuosa de la etapa (b);
- (f)
- recuperar los compuestos aromatizantes que abandonan la membrana de ósmosis inversa tras la separación del agua en la etapa (d);
- (g)
- extraer como producto de soja sin sabor una parte del retenido; y
- (h)
- recuperar el producto de soja sin sabor de la parte extraída en la etapa (g).
En otro aspecto de la presente invención es un
procedimiento para eliminar el sabor de productos derivados de la
soja que comprende:
- (a)
- preparar una composición acuosa de un producto de soja que contiene proteínas de soja solubles, compuestos aromatizantes y sustancias insolubles;
- (b)
- en primer lugar, solubilizar las proteínas de la soja aumentando el pH de la composición acuosa de (a) para que oscile entre 9 y 12 y liberar dichos compuestos aromatizantes;
- (c)
- en segundo lugar, pasar la composición acuosa ajustada al pH de (b) de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración, que tiene un peso molecular umbral de hasta 50.000 Daltons, bajo condiciones apropiadas de ultrafiltración en las que dichos compuestos aromatizantes pasan a través de dicha membrana, formándose por tanto un filtrado que comprende los compuestos aromatizantes y agua que han pasado a través de dicha membrana y un retenido que es la composición acuosa mermada por la eliminación del filtrado;
- (d)
- recuperar los compuestos aromatizantes del filtrado;
- (e)
- reciclar el retenido de (c) a la composición acuosa de la etapa (b);
- (f)
- añadir agua a la mezcla formada por el retenido y la composición acuosa de (b) para conseguir una concentración predeterminada de productos de soja; y
- (g)
- repetir las etapas (c) y de la (d) a la (f) hasta que se hayan eliminado los compuestos aromatizantes del filtrado.
La etapa de ajustar el pH hasta un intervalo
entre 9 y 12 puede efectuarse con un álcali tal como hidróxido de
sodio, hidróxido de potasio o hidróxido de calcio para solubilizar
el contenido proteico y conseguir que se liberen los compuestos del
sabor, haciendo posible separar tales compuestos mediante
ultrafiltración.
El procedimiento para desaromatizar los
productos de soja puede comprender un procedimiento continuo en el
que una mezcla acuosa de productos de soja con el pH ajustado se
hace pasar de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración
para separar los componentes del sabor. El filtrado que contiene
componentes del sabor y agua se pasa de manera adyacente a una
membrana de ósmosis inversa para deshidratar el filtrado y el agua
separada se recicla para unirla al retenido reciclado y a los
productos de soja de pH ajustado nuevos. Una parte del retenido es
eliminada continuamente y se recuperan los productos de soja
desaromatizados.
Alternativamente, la invención puede comprender
un procedimiento para desaromatizar productos de soja en un
procedimiento por lotes o semicontinuo en el que la mezcla acuosa de
pH ajustado se pasa de manera adyacente a una membrana de
ultrafiltración, el filtrado se separa para recuperar los
componentes del sabor, y el retenido se recicla para unirlo a
productos de soja de pH ajustado nuevos. Se añade agua periódica o
continuamente para remplazar el agua perdida al filtrado y para
ajustar la concentración de los productos de soja en el flujo
combinado hasta un nivel predeterminado. El procedimiento prosigue
hasta que todos los compuestos aromatizantes han sido
eliminados.
La membrana de ultrafiltración utilizada en el
procedimiento de la invención tendrá un peso molecular umbral de
hasta 50.000 Daltons, preferiblemente de 1.000 a 50.000, más
preferiblemente de 10.000 y preferiblemente es una membrana de
polietersulfona o de cerámica.
La figura 1 es un gráfico de la intensidad de
las características del sabor de la soja.
La figura 2 es un gráfico de la intensidad de la
leche de soja desaromatizada comparada con una muestra de
control.
La figura 3 es un gráfico de la intensidad de
otro grupo de características del sabor de la soja.
La figura 4 es un gráfico de la intensidad del
concentrado de soja desaromatizado y una muestra de control
comparado con la muestra de la figura 3.
La figura 5 es un gráfico de la intensidad del
concentrado de soja desaromatizado y una muestra de control.
La figura 6 es un gráfico que muestra el cambio
en la concentración de compuestos del sabor entre una muestra de
soja desaromatizada y una muestra de control.
La figura 7 es un gráfico que muestra el cambio
en la concentración de compuestos del sabor entre una muestra de
soja desaromatizada y una muestra de control.
La figura 8 es el diagrama de bloques de un
procedimiento que se utiliza en la invención.
La figura 9 es un gráfico de la intensidad de
características del sabor aisladas de la soja.
La figura 10 es un gráfico de la intensidad de
un aislado de soja desaromatizado comparada con una muestra de
control.
Las semillas de soja constituyen una fuente
valiosa de aceite y, en la presente invención, de proteínas. Las
semillas de soja contienen aproximadamente un 40% en peso de
proteínas, que se han clasificado tras la centrifugación como 2, 7,
11S y 15S (véase también patente de EE.UU. 4.420.425). Estas
fracciones también pueden contener otras sustancias y tienen un
amplio intervalo de pesos moleculares. Es bien sabido que los
productos de soja tienen un olor y un sabor indeseables que deberían
eliminarse para que los productos de soja tengan una amplia
utilidad en los productos alimentarios. Se cree que las
lipoxigenasas catalizan la oxidación de ciertos ácidos grasos
poliinsaturados, produciendo hidroperóxidos que se degradan en
compuestos de carbonilo volátiles, asociados con olores y sabores
desagradables en los productos derivados de la soja. Algunos de
estos compuestos asociados con sabores de la soja se describen en el
Ejemplo 10 de la Tabla C que aparece más abajo.
Aunque el contenido proteico de los productos
derivados de la soja se considera una fracción valiosa para el uso
en los productos alimentarios, los carbohidratos solubles se
consideran indeseables. Su eliminación de las fracciones proteicas
de la soja es un objetivo de muchos procedimientos en los que se
recuperan las proteínas.
Los fitatos son compuestos que también se
consideran indeseables en las proteínas de soja. Estos compuestos
son sales de calcio, magnesio y potasio del ácido inositol
hexafosfórico. Se cree que tales compuestos quelan iones metálicos
y no son absorbidos fácilmente por el cuerpo humano. Se considera
que se unen a proteínas de la soja e interfieren con la digestión.
Tal como se ha mencionado anteriormente, la eliminación de fitatos
ha sido uno de los objetivos de quienes trabajan en el campo de los
productos derivados de la soja.
La filtración se utiliza para separar diversos
productos. En la presente invención, se utiliza la ultrafiltración
para eliminar los compuestos aromatizantes de productos derivados de
la soja. La ultrafiltración tiene por objetivo eliminar partículas
que tienen un tamaño entre 10 y 1.000 angstroms (0,001 a 0,1
\mum), lo que corresponde generalmente a partículas que tienen un
peso molecular entre 10.000 y 1.000.000, y que puede verse afectada
por la forma de tales partículas de peso molecular elevado. Las
proteínas de soja se hallan en un intervalo de peso molecular entre
3.000 y 600.000. Puede elegirse una membrana por la que puedan pasar
todas las proteínas de la soja o sólo una parte seleccionada. En la
presente invención, las proteínas de soja son retenidas por la
membrana de ultrafiltración bajo las condiciones operativas
seleccionadas, mientras que los compuestos aromatizantes de menor
peso molecular pasan a través de la membrana y se separan, mejorando
así el color y el sabor de las proteínas de soja retenidas y los
sólidos asociados.
Una membrana polimérica de ultrafiltración puede
caracterizarse como una capa anisotrópica (no uniforme). Una cara
es una lámina que contiene poros que determinan el tamaño de las
moléculas que pueden pasar a través de la membrana. Por debajo de
la lámina superficial hay una estructura esponjosa que se extiende
hasta la cara opuesta. Tales membranas se han elaborado
frecuentemente mediante la coagulación de polímeros en un baño
acuoso. Entre los polímeros habituales que se utilizan se incluyen
polisulfonas, ésteres de celulosa, poli(fluoruro de
vinildeno), poli(óxido de dimetilfenileno),
poli(acrilonitrilo), que pueden penetrar en las membranas. A
menudo, las membranas se estructuran como fibras huecas que se
ensamblan en haces, a través de los cuales se hace pasar la
disolución que hay que filtrar. Alternativamente, pueden utilizarse
láminas de membranas planas y diseños en espiral. En la práctica
comercial, se aplica presión para facilitar el movimiento de los
compuestos de menor peso molecular a través de la membrana. La
membrana debe ser capaz de resistir las presiones utilizadas,
siendo importante que la estructura esponjosa de soporte sea
uniforme para evitar que se rompa la lámina superficial y asegurar
el paso por la membrana.
Además de las membranas poliméricas que se
acaban de describir, para fabricar membranas de ultrafiltración se
han utilizado otros materiales, tales como cerámica y metales
sinterizados. La presente invención no se limita a ningún tipo
particular de membrana. En general, por la membrana tienen que pasar
los compuestos aromatizantes, que se cree que tienen pesos
moleculares inferiores a 1.000 Daltons. Aún más importante, las
membranas deben ser capaz de retener sustancialmente todas las
proteínas de soja solubilizadas. Por lo tanto, la membrana de la
presente invención tendrá un peso molecular umbral de 50.000
Daltons, preferiblemente de 1.000 a 50.000, más preferiblemente de
10.000 a 30.000.
El procedimiento de la invención incluye las
siguientes etapas:
- \bullet
- Preparar una mezcla acuosa del producto derivado de la soja.
- \bullet
- Añadir una base para elevar el pH de la mezcla acuosa hasta un valor entre 9 y 12 para solubilizar las proteínas de soja y liberar los compuestos aromatizantes.
- \bullet
- Pasar la mezcla de pH ajustado de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración que tenga un peso molecular umbral de 50.000, eliminar los compuestos aromatizantes como filtrado y eliminar el resto de proteínas de soja y otros productos de soja como retenido.
- \bullet
- Neutralizar el retenido y recuperar las proteínas de soja.
La primera etapa requiere poco análisis. Todos
los tipos de productos de soja se consideran posibles fuentes de
soja para utilizar en los productos alimentarios. Por lo tanto, los
productos de soja que contienen proteínas están combinados en una
mezcla acuosa, generalmente un compuesto de sólidos de soja. El
contenido proteico es necesario para los productos alimentarios,
pero tal como se ha comentado anteriormente, se cree que contiene
compuestos aromatizantes que deben ser liberados para que puedan
separarse. La separación de compuestos aromatizantes se lleva a
cabo en una mezcla acuosa en la que se hallan disueltos tanto las
proteínas como los compuestos aromatizantes. La concentración de
los productos de soja en la mezcla acuosa oscilará entre 1 y 10% en
peso. Generalmente, la concentración de los productos de soja
cambiará, tras el ajuste del pH, durante la subsiguiente etapa de
ultrafiltración mientras se elimina el agua junto con el filtrado.
El agua se sustituirá periódica o continuamente. Por ejemplo, en la
diafiltración se añade gradualmente agua para diluir las proteínas
retenidas en un procedimiento por lotes o continuo.
La segunda etapa, tal como se verá en los
ejemplos, es importante si tiene que llevarse a cabo la eliminación
de los compuestos aromatizantes. Las proteínas de soja se
solubilizan mediante la adición de una base a la mezcla acuosa para
conseguir un pH de entre 9 y 12. En general, se ha observado que se
requiere un pH de 9 para solubilizar todas las proteínas, mientras
que un pH superior a 12 causa probablemente una degradación
indeseable de las proteínas. Aunque, en teoría, podría utilizarse
cualquier base, se prefieren el hidróxido de sodio o de potasio, en
particular hidróxido de potasio. Otras bases que pueden ser
aplicables son los hidróxidos de calcio, de magnesio y de amoniaco.
Se cree que la solubilización de las proteínas de soja cambia su
forma y de algún modo causa la liberación de los compuestos
aromatizantes, que pueden estar unidos o encapsulados por las
proteínas de soja cuando se encuentran en una disolución neutra o
ácida. Los compuestos aromatizantes, que tienen un peso molecular
relativamente bajo comparado con las proteínas de soja, pueden pasar
a través de los poros de la membrana de ultrafiltración, mientras
que prácticamente todas las proteínas de soja solubilizadas son
demasiado grandes y son retenidas.
La tercera etapa podría llevarse a cabo en un
procedimiento por lotes similar al de los experimentos de
laboratorio que se describen más abajo en los ejemplos
1-5, en los cuales los compuestos del sabor y el
agua se hicieron pasar a través de la membrana y se eliminaron
mediante agua corriente. No obstante, en las aplicaciones
comerciales del procedimiento de la invención, la mezcla acuosa con
el pH ajustado debería circular continuamente de manera adyacente a
una membrana de ultrafiltración.
Un procedimiento para desaromatizar productos de
soja mediante ultrafiltración puede realizarse de distintas
maneras. Se describirán dos métodos: el procedimiento continuo y el
procedimiento por lotes (incluido el procedimiento semicontinuo).
Se espera que los procedimientos comerciales adopten un
procedimiento por lotes o semicontinuo, que debería adaptarse mejor
a la producción de productos de soja aptos para el uso alimentario.
En la figura 8 se muestra generalmente un procedimiento continuo. En
un procedimiento continuo o por lotes, se ajusta el pH de una
mezcla acuosa de productos de soja para solubilizar las proteínas de
soja y liberar los compuestos aromatizantes y luego se pasa de
manera adyacente a una membrana de ultrafiltración que permite el
paso a través de sus poros de los productos aromatizantes de menor
peso molecular junto con agua (el filtrado), mientras que los
productos de soja de mayor peso molecular (retenido) vuelven a ser
puestos en circulación.
El procedimiento de la figura 8 incluye el
procesado adicional del filtrado para recuperar una parte del agua
utilizando una membrana de ósmosis inversa de reciclado para unir el
retenido con los productos de soja frescos.
En un procedimiento por lotes, tal como los que
se describen en los ejemplos 6-8 que aparecen más
abajo, se coloca una cantidad de producto de soja en un vaso, con
el pH ajustado, y se alimenta una membrana de ultrafiltración. El
filtrado se separa con una membrana de ósmosis inversa y el agua que
ha pasado a través de la membrana de ósmosis inversa y el retenido
son transferidos al vaso. A medida que el proceso avanza, el
producto de soja merma en compuestos aromatizantes de bajo peso
molecular y agua y se vuelve más concentrado en las proteínas de
soja deseables.
Se prosigue con el procedimiento hasta que se
han eliminado todos los compuestos aromatizantes y el retenido está
lo suficientemente desaromatizado como para convertirse en el
producto, que posteriormente puede procesarse tal como se requiere
para su uso final. Un procedimiento por lotes o semicontinuo también
incluye la concentración del filtrado, con un reciclado del agua
separada similar al que se muestra en la figura 8.
La membrana de ultrafiltración funcionará con un
diferencial de presión a través de la membrana que ayuda a la
migración de los compuestos aromatizantes, agua y otras sustancias
que pueden pasar a través de los poros de la membrana, mientras no
superen la fuerza física de la membrana. La presión media habitual
para tales membranas es de 50 psi (345 kPa). La presión
transmembrana (interna frente a externa) será de 15 psi (103 kPa).
El flujo de la corriente alimentada proporcionará suficiente tiempo
de permanencia para la eliminación significativa del filtrado, pero
también será lo suficiente elevado para causar turbulencia de manera
que el acceso de la corriente alimentada a los poros de la membrana
no se verá obstaculizado por la presencia de depósitos sólidos en
las paredes de la membrana. Un experto en el estado de la técnica
comprenderá que los parámetros operativos apropiados serán
determinados por la experiencia con los productos que se están
separando.
Los ejemplos de 1 a 5 que aparecen a
continuación se han incluido únicamente a modo de ejemplo y no hacen
referencia a procedimientos que caen dentro del alcance de las
reclamaciones.
El aislado de proteína de soja (Protein
Technology International) se hidrató con agua del grifo para
proporcionar una concentración de 10% en peso. La composición acuosa
se mezcló con un agitador magnético hasta que se dispersó todo el
aislado de proteína de soja. El pH de la mezcla se ajustó a 11.0
utilizando hidróxido de sodio. Luego, la composición de pH ajustado
se colocó en un tubo de diálisis (Spectrum Inc.) cuyo poro tenía un
tamaño de peso molecular de 3.500 y se pasó agua del grifo de manera
continua por el exterior del tubo durante unas 4 horas. La
composición restante en el tubo de diálisis se vertió en un vaso de
precipitados de cristal, se neutralizó y se evaluó su sabor y
aroma. Se comparó la composición dializada con una muestra tratada
de una manera similar, pero que tenía un pH de 6,7, y con una
segunda muestra que no había sido dializada ni sometida a ajuste
del pH. La evaluación a ciego por parte de diversos individuos
mostró que sólo la muestra dializada y sometida a ajuste de pH había
mejorado considerablemente en cuanto a sabor y aroma.
Se realizó una prueba similar utilizando leche
de soja (Devansoy Farms, Carrol, Iowa) convertida en una
composición acuosa de 10% en peso y luego sometida a ajuste del pH y
dializada durante toda una noche como en el ejemplo 1. Tras el
tratamiento, el pH de la muestra era de 8,8 y el aroma y el sabor
habían mejorado considerablemente.
Se repitió el ejemplo 2 con leche de soja
preparada recientemente poniendo en remojo las habas de soja y
blanqueándolas y moliéndolas luego y separando la leche de soja de
la harina. Tras ajustar el pH y someter a diálisis tal como se ha
explicado anteriormente, se observó que el sabor y el aroma de la
leche de soja habían mejorado considerablemente.
Se repitió el ejemplo 3 utilizando un tubo de
diálisis cuyo tamaño de peso molecular del poro era de 6.000 y se
obtuvieron resultados similares.
Se repitió el ejemplo 2 con harina de soja seca
(Cargill). Se hidrató la harina de soja a una composición del 10% en
peso y luego se ajustó el pH tal como se ha explicado anteriormente.
Tras dializar durante toda la noche, el pH de la composición
restante en el tubo de diálisis era de 8,7 y el aroma y el sabor
habían mejorado considerable-
mente.
mente.
En un tanque de mezclas grande se diluyeron 15
quilos de leche de soja Sun Rich que contenía 15% en peso de sólidos
con 30 quilos de agua para producir un compuesto de 45 quilos con un
5% en peso de sólidos de soja. Se añadió lentamente una disolución
de NaOH 1 N para solubilizar las proteínas de soja hasta alcanzar un
pH de 11.
Se llevó a cabo una diafiltración de la
disolución de soja alcalinizada bombeando la disolución desde el
tanque de mezclas a través de dos membranas paralelas de fibras
huecas (A/G Technology Corporation) con un peso molecular umbral de
10.000 Daltons y una área de superficie de 3,3 m^{2}. La presión
transmembrana a través de las membranas era de
20-50 psi (138-345 kPa). Se recogió
la sustancia que se hizo pasar por la membrana (filtrado). La
sustancia restante (retenido) era reciclada continuamente en el
tanque de mezclas. Cuando se hubieron recogido 22,7 quilos de
filtrado, el tanque de mezclas contenía 22,7 quilos de disolución
de soja. Se añadieron otros 22,7 quilos de agua al tanque de
mezclas. Este lavado con adición de agua en el tanque de mezclas se
repitió cinco veces, después de lo cual la disolución del tanque de
mezclas alcanzó una concentración aproximada de 10% en peso de
sólidos mientras se retiraba el agua del filtrado y luego se
neutralizaba la disolución de soja retenida con ácido cítrico al 2%
en peso con un pH de 7,0.
La disolución neutralizada fue evaluada por un
grupo de expertos catadores y se comparó con una muestra de control
de leche de soja Sun Rich que se había diluido con agua al 10% en
peso, pero que por otro lado no se había tratado. Las disoluciones
de soja se presentaron en orden aleatorio y sin que se supiera cuál
era cada una. Los resultados se muestran en las gráficas de las
figuras 1 y 2.
La figura 1 muestra la puntuación de la
intensidad media para 10 características. El grupo de expertos
consideró que algunas características eran más significativas que
otras. Cuando se comparó la disolución de soja que había sido
tratada tal como se ha explicado anteriormente, todos las
características destacadas se habían reducido con un intervalo de
confianza del 95%. Se redujeron aquellas características que habían
sido menos predominantes en el control (es decir, café, dulce,
agrio, salado y amargo), a excepción del dulce cuyo valor había
aumentado, pero los valores medios del grupo de expertos no
alcanzaron un nivel de confianza del 95%.
Está claro a partir de los resultados que la
disolución de soja ha pasado a tener un sabor más neutro tras la
eliminación de los componentes aromatizantes.
Se mezclaron 4,55 kg de un concentrado de
proteína de soja (Central Soya) con 86,4 kg de agua en un tanque que
se agitó con fuerza durante 15-30 minutos para
hidratar la proteína de soja. Luego se añadió NaOH 1 N para
solubilizar la proteína de soja a un pH de 11. De manera similar a
como se explica en el ejemplo 6, se bombeó el compuesto de soja a
través de una membrana en espiral (Gea Niro Inc.) con un peso
molecular umbral de 10.000 Daltons. La presión transmembrana a
través de la membrana se mantuvo por debajo de 50 psi (344,7 kPa).
Mientras, el descenso de la presión a través de la membrana se
mantuvo por debajo de 15 psi (103,4 kPa). Como en el ejemplo 6, se
añadió agua cinco veces cuando el filtrado retirado de la membrana
alcanzó la mitad del volumen original en el tanque de mezclas.
Después de añadir agua cinco veces se ajustó el pH de la disolución
de soja lavada a 7,5 mediante la adición de HCl 0,5 N y luego se
liofilizó antes de someterla a una evaluación por parte de expertos
catadores.
El concentrado de proteínas de soja
desaromatizado fue evaluado en relación con seis características
por parte de un grupo de expertos catadores. Los valores medios de
cada característica para la muestra de control (sin tratar) se
muestran en la figura 3. En este ejemplo se observó una diferencia
entre el concentrado de soja desaromatizado y el control, pero en
ninguno el intervalo de confianza era del 95%, aunque todos los
valores fueron inferiores. Esto se muestra en la figura 4. También
se incluyen los resultados del control utilizado, que fue evaluado
después que la muestra desaromatizada. En este caso, se constató que
el control ciego tiene características del sabor más fuertes que el
control original de la figura 3. Se cree que esto se debe a que en
este ejemplo el control ciego se probó después de la muestra
desaromatizada y al grupo de expertos le pareció que tenía un sabor
relativamente más fuerte en la segunda evaluación del control. No
obstante, cuando se comparó con la muestra de control encubierta,
en la muestra desaromatizada se constataron diferencias
significativas en tres de las características del sabor en el 90% en
un intervalo de confianza del 95%, tal como se muestra en la figura
5.
La membrana utilizada para desaromatizar las
proteínas de soja debería tener un peso molecular umbral de 10.000
Daltons, que se ha visto que es eficaz en los ejemplos 6 y 7. Si se
desea puede utilizarse una membrana de peso molecular umbral más
alto, pero con un peso molecular umbral de 50.000 Daltons se han
perdido algunas proteínas valiosas en el filtrado, tal como se
muestra en este ejemplo.
Se mezclaron 2,27 kg de un aislado seco de soja
(Supro-670 PTI) con 43,2 kg de agua como en el
ejemplo 7 para obtener un compuesto que contenga sólidos de soja al
5% en peso. Se añadió NaOH 1 N para elevar el pH a 11 y solubilizar
las proteínas de soja. Se llevó a cabo diafiltración añadiendo agua
cinco veces de una manera similar a como se explica en los ejemplos
6 y 7 y utilizando membranas de fibras huecas como en el ejemplo 6.
Se tomaron muestras de filtrado a intervalos de cinco minutos, se
neutralizaron y se congelaron para el análisis de
proteínas.
proteínas.
Las muestras del filtrado fueron analizadas para
conocer el contenido total en proteínas mediante electroforesis, con
resultados que se muestran en la tabla siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Tiempo en minutos | Peso molecular umbral | |
10.000 Daltons | 50.000 Daltons | |
% en peso de proteína | % en peso de proteína | |
0 | 0 | 0,4 |
5 | 0,6 | 1 |
10 | 0,8 | 0,6 |
15 | 0,4 | 0,6 |
20 | 0,4 | 0,6 |
25 | 0 | 0,4 |
30 | 0 | 0,4 |
35 | 0,5 | 0,4 |
40 | 0 | 0,3 |
45 | 0 | N/A |
\vskip1.000000\baselineskip
Puede verse que la membrana que tiene un umbral
de 10.000 Daltons retiene más proteínas que la membrana que tiene un
umbral de 50.000 Daltons. Se cree que el valor a los 35 minutos para
la membrana de 10.000 Daltons es erróneo.
Las muestras de productos de soja
desaromatizados con los procedimientos de los ejemplos
6-8 fueron analizadas mediante electroforesis en
gel. Los resultados indican que la distribución del peso molecular
de los productos de soja retenidos era esencialmente el mismo que
el del producto de soja original. Los resultados se muestran en la
tabla siguiente:
Peso | Sabor de soja | Aislado de soja | Aislado de soja | |||
molecular, | ||||||
kD | ||||||
% | % | % | % | % | % | |
control | desaromatizado | control | desaromatizado | control | desaromatizado | |
>27 | 74 | 73 | 21,7 | 19,7 | 22 | 20 |
14-27 | 18 | 19 | 30,8 | 32,2 | 31 | 32 |
3,5-14 | 7 | 8 | 47,4 | 48 | 45 | 48 |
<3,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
\vskip1.000000\baselineskip
Leche de
soja
% de control | % desaromatizada |
69 | 70 |
20 | 21 |
10 | 9 |
0 | 0 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizaron análisis de los elementos químicos
asociados con las características del sabor que determinaron grupos
de expertos catadores, tal como se explica en ejemplos anteriores.
Se probaron dos muestras de aislados de proteína de soja. Una
muestra había sido desaromatizada mediante el procedimiento descrito
en el ejemplo 7; la segunda muestra no había sido
desaromatizada.
En una primera prueba, se diluyó un gramo de una
muestra de control con 15 g de agua, se añadieron 2 \mul de 300
ppm de 4-heptanona como valor de referencia interno
y se purificó la mezcla con 100 ml/min de helio a 60ºC durante 30
minutos. Se preparó una muestra desaromatizada del mismo modo que la
muestra de control, excepto en que se elevó el pH a 10 añadiendo una
disolución de NaOH para solubilizar las proteínas. Los compuestos
volátiles fueron analizados mediante GC/MS (HP GC5890/MSD5972). Los
resultados para los diversos compuestos se muestran en las figuras 6
y 7. La muestra de soja desaromatizada contenía menor cantidad de
compuestos aromati-
zantes.
zantes.
En una segunda prueba, se diluyeron muestras de
tres gramos con 30 g de agua y se añadieron 2 \mul de 300 ppm de
4-heptanona como valor de referencia interno. Las
mezclas resultantes se purificaron con 10 ml/min de helio a 60ºC
durante 20 minutos para eliminar los compuestos volátiles. Éstos
fueron analizados mediante cromatografía de gas y el olor de los
compuestos se valoró según criterios humanos. Los aromas asociados
con compuestos químicos específicos se muestran en la tabla
siguiente:
Compuestos | Olor en SPI de control | Olor en SPI desaromatizado |
1-pentanol | tenue, verde | ligeramente grasiento |
2-etilfenol | especiado, herbáceo | ND |
1-nitropentano | ND | ND |
1-octen-3-ol (m/z 57) | a setas, terroso, muy fuerte | a setas, terroso, fuerte |
2,4-heptadienal | ND | ND |
3-octen-2-ona | ND | ND |
2,4-heptadienal | ND | ligeramente verde |
1-nitrohexano | rosado, clavo | rosado |
Acetofenona | quemado, floral, caramelo | quemado, caramelo |
3,5-octadien-2-ona (m/z 95) | ND | ND |
3,5-octadien-2-ona (m/z 95) | verde, floral, grasiento | grasa, verde |
2,4-nonadienal | grasiento, aceitoso, a frito | grasiento, aceitoso, a frito |
2,4-decadienal (m/z 81) | grasiento, aceitoso, rancio | cebolla verde, a pintura |
4-(1-metilpropil)-fenol | chicle, afrutado | ND |
2,4-decadienal (m/z 81) | grasiento, aceitoso, ceroso | grasiento, aceitoso, verde |
2-pentilfurano (m/z 81) | verde, floral, a éter | verde, floral, a éter |
3-octen-2-ona | floral, verde, terroso | floral |
\vskip1.000000\baselineskip
La aplicación de productos de soja a productos
alimentarios se ilustró añadiendo productos de soja desaromatizados
a una barrita Balance Bar®, un producto de Kraft Foods, y comparando
el sabor con otra barrita Balance Bar que contenía el mismo
producto de soja pero que no había sido desaromatizado. En una
muestra todo el producto de soja era un aislado de soja en seco
(Supro-661 PTI), en la segunda muestra el 50% del
producto de soja había sido desaromatizado mediante el
procedimiento de ultrafiltración de los ejemplos y el 50% restante
no había sido desaromatizado. Un grupo de expertos catadores
prefirió el sabor de la segunda muestra por 8 a 3, con una
puntuación de 6,11 en una escala del 1 al 10 frente a una puntuación
de 3,5 para la misma muestra.
De una manera similar al ejemplo 6, se
compararon muestras de aislado de soja, desaromatizadas de acuerdo
con el procedimiento de la invención, y la muestra de control del
aislado de soja, concentrada en proteínas, se hidrató en agua hasta
una disolución de 10% en peso. La figura 9 muestra los resultados
observados por un grupo de expertos catadores para la muestra de
control. La muestra desaromatizada fue comparada con la muestra de
control por el grupo de expertos, quienes observaron, tal como puede
observarse en la figura 10, que diversos de las características
habituales de la muestra de control habían disminuido. No obstante,
se vio que el sabor designado como oxidado había aumentado.
Claims (13)
1. Procedimiento de desaromatización de
productos derivados de la soja que comprende:
- (a)
- preparar una composición acuosa de un producto de soja que contiene proteínas de soja solubles, compuestos aromatizantes y sustancias insolubles;
- (b)
- en primer lugar, solubilizar las proteínas de soja aumentando el pH de la composición acuosa de (a) hasta que oscile entre 9 y 12 y liberar dichos compuestos aromatizantes;
- (c)
- en segundo lugar, pasar la composición acuosa ajustada en el pH de (b) de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración que tiene un peso molecular umbral de hasta 50.000 Daltons bajo condiciones apropiadas de ultrafiltración en las que dichos compuestos aromatizantes pasan a través de dicha membrana, formándose un filtrado que comprende los compuestos aromatizantes y el agua que han pasado a través de dicha membrana y un retenido que es la composición acuosa mermada por la eliminación del filtrado;
- (d)
- pasar los compuestos aromatizantes y el agua separados en (c) de manera adyacente a una membrana de ósmosis inversa y separar el agua que pasa a través de dicha membrana de ósmosis inversa;
- (e)
- reciclar el agua separada en (d) y el retenido separado en (c) a la composición acuosa de la etapa (b);
- (f)
- recuperar los compuestos aromatizantes que salen de la membrana de ósmosis inversa tras la separación del agua en la etapa (d);
- (g)
- extraer como producto de soja desaromatizado una parte del retenido; y
- (h)
- recuperar el producto de soja desaromatizado de la parte extraída en la etapa (g).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho producto de soja desaromatizado se extrae continuamente
de dicho retenido.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho producto de la soja desaromatizado se extrae
periódicamente de dicho retenido.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende además la etapa de añadir
agua nueva a la composición acuosa de la etapa (b).
5. Procedimiento para desaromatizar productos
derivados de la soja que comprende:
- (a)
- preparar una composición acuosa de producto de soja que contiene proteínas de soja solubles, compuestos aromatizantes y sustancias insolubles;
- (b)
- en primer lugar, solubilizar las proteínas de soja aumentando el pH de la composición acuosa de (a) hasta que oscile entre 9 y 12 y liberar dichos compuestos aromatizantes;
- (c)
- en segundo lugar, pasar la composición acuosa de pH ajustado de (b) de manera adyacente a una membrana de ultrafiltración que tiene un peso molecular umbral de 50.000 Daltons bajo condiciones apropiadas de ultrafiltración en las que dichos compuestos aromatizantes pasan a través de dicha membrana, formándose un filtrado que comprende los compuestos aromatizantes y el agua que han pasado a través de dicha membrana y un retenido que es la composición acuosa mermada por la eliminación del filtrado;
- (d)
- recuperar los compuestos aromatizantes del filtrado;
- (e)
- reciclar el retenido de (c) en la composición acuosa de la etapa (b);
- (f)
- añadir agua a la mezcla formada por el retenido y la composición acuosa de (b) para conseguir una concentración predeterminada de productos de soja; y
- (g)
- repetir las etapas (c) y de la (d) a la (f) hasta que se hayan eliminado los compuestos aromatizantes del filtrado.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que en la etapa (f) se añade agua periódicamente.
7. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que en la etapa (f) se añade agua continuamente.
8. Procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho producto
de soja es por lo menos un elemento del grupo que consiste en leche
de soja, aislado de proteína de soja, concentrado de soja y harina
de soja.
9. Procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha
composición acuosa de (a) tiene una concentración de producto de
soja en el intervalo de 1 a 20% en peso.
10. Procedimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha membrana de
ultrafiltración tiene un umbral en el intervalo de 1.000 y 50.000
Daltons.
11. Procedimiento según la
reivindicación 10, en el que dicha membrana de ultrafiltración tiene
un umbral que oscila entre 10.000 y 30.000 Daltons.
12. Procedimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 11, en las que dicha ultrafiltración se
lleva a cabo a una temperatura en el intervalo entre 10 y 60ºC y a
una presión apropiada.
13. Procedimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicha membrana de
ultrafiltración es una membrana polimérica o cerámica.
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