ES2280141A1 - "proceso para la obtencion de polvo de cacao rico en polifenoles y bajo contenido en materia grasa y polvo de cacao obtenido". - Google Patents

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Abstract

Proceso de obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en grasa y polvo de cacao así obtenido. Dicho proceso consta de ocho etapas esenciales por las que pasa el fruto de cacao: pelado, despulpado, escaldado, secado, desgrasado, estabilización, molido, y, finalmente, micronizado; y de cinco etapas opcionales o secundarias intercaladas entre las esenciales: enfriamiento, limpieza y descascarillado del grano seco, desinfección y extracción supercrítica del producto molido.

Description

Proceso para la obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa y polvo de cacao obtenido.
El objeto de la presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un proceso para la obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa y polvo de cacao obtenido.
Debido al creciente interés y demanda de nuevos productos alimentarios funcionales ricos en polifenoles derivados del cacao, se hace ventajoso y oportuno el desarrollo de procesos industriales para elaborar dichos productos.
Existen numerosos factores, aparte de las variedades botánicas del cacao, que afectan al contenido de polifenoles del cacao. Entre estos factores se incluyen la mayoría de las etapas que conllevan los procesos industriales de fabricación de polvo de cacao, entre las que se encuentran la fermentación del grano, el secado, el tostado, así como el proceso de alcalinización.
Las etapas de fermentación, tostado y secado de las semillas de cacao, son los pasos que más afectan, al producirse importantes cambios químicos y estructurales que conducen a un descenso notable del contenido total de polifenoles en las semillas de cacao (Forsyth y Quesnel, 1963; Kim y Keeney, 1984; Hansen et. al. 1998).
El desarrollo del color característico del cacao se debe a la acción de la enzima polifenoloxidas (PFO); que es una metalo-enzima (0.2% Cu) con actividad oxidoreductasa. Esta enzima actúa oxidando los compuestos fenólicos presentes en el cacao, dando lugar a las melanoidinas (pigmentos de color marrón) y produciendo consecuentemente la degradación y reducción de las sustancias polifenólicas.
Así pues, a lo largo de la fermentación aeróbica, la enzima PFO cataliza dos reacciones básicas: la hidroxilación de monofenoles a o-difenoles (enzima Monofenol oxidasa), y la oxidación del sustrato difenol a quinona (enzima Difenol oxidasa). En ambas reacciones la PFO utiliza el oxigeno molecular como co-sustrato.
A continuación, tiene lugar la polimerización de la o-benzoquinona desarrollándose finalmente los polímeros melanoides.
Antecedentes
El estado de la técnica aplicable se centra en procesos en los que se procesan semillas de cacao para elaborar polvo de cacao, evitando la reducción de los compuestos fenólicos inicialmente presentes en el grano fresco de cacao.
Según lo expuesto caben citar los siguientes antecedentes:
La patente US 6485772 describe la obtención de un polvo de cacao con un contenido en polifenoles del 7 al 9%, y con un sabor menos astringente que el cacao convencional. En dicha patente, es empleado como producto de partida grano de cacao procedente de Ecuador y Venezuela.
El proceso descrito en esta patente comprende una serie de etapas consistentes por orden en el descascarillado del grano, alcalinizado del nib (grano de cacao sin cascarilla), tostado del "nib", molienda, prensado de la pasta para extraer la grasa y pulverización final del polvo de cacao.
La innovación de esta patente reside en la obtención de un cacao en polvo de baja astringencia. Durante el proceso de alcalinización del "nib", previo al proceso de tostado, se consigue reducir notablemente la astringencia y amargor del cacao sin reducir la cantidad de polifenoles presentes en las semillas de cacao.
La patente US 6015913 describe la técnica para elaborar un sólido (polvo parcialmente desgrasado derivado del cacao) en el cual el perfil de polifenoles no cambia substancialmente, comparado con el de la materia prima.
Este proceso toma como materia prima un grano de cacao fermentado que es seleccionado según la variedad del grano y el nivel de fermentación (evaluado en función del color de la semilla), abarcando tanto semillas no fermentadas como semillas fermentadas.
El proceso que se describe comienza con un tratamiento térmico del grano de cacao, mediante un calentamiento por radiación infrarroja a 100-110ºC, con el objetivo de facilitar la separación de la cáscara del "nib" A continuación, el grano es descascarillado, molido, parcialmente desgrasados por "expeller" y finalmente molido otra vez. Opcionalmente, este polvo de cacao puede ser alcalinizado. Adicionalmente, la patente describe métodos de extracción de polifenoles con solventes a partir del polvo de cacao obtenido.
La patente US 6312753 es una ampliación de la patente US 6015913. La nueva patente incluye en la descripción el proceso de tostado del grano de cacao. Esta patente detalla los contenidos de procianidinas encontrados en el producto final.
La patente US 20040096566 describe la obtención de un extracto de cacao rico en polifenoles tomando como materia prima granos de cacao frescos obtenidos inmediatamente tras su extracción del interior de la mazorcas de cacao.
Eliminada la pulpa y la cáscara de las semillas frescas, los nibs obtenidos son molturados en presencia de solventes apropiados, dejándolos macerar en unas condiciones que facilitan la extracción de los polifenoles del cacao. A continuación se describe un proceso de filtración con destilación posterior del extracto para la recuperación del solvente.
La patente WO 2005/115160 describe la obtención de un extracto de cacao rico en polifenoles tomando como materia prima granos de cacao sin fermentar, donde en primer lugar son sometidos a un tratamiento de "blanching", tras lo cual se realiza un secado, una reducción del tamaño de la partícula, una extracción y una concentración.
Descripción de la invención
El objetivo de la invención se relaciona con un proceso alternativo al estado de la técnica para procesar semillas de cacao, en el cual, por un lado se evita la reducción de los compuestos fenólicos inicialmente presentes en el grano fresco de cacao, y por otro se reduce el contenido de materias grasas hasta conseguir un producto final en polvo con un tamaño de partícula en un 99% inferior a 200 micras, con un contenido de polifenoles superior al 10% en peso de materia seca y un contenido de materia grasa inferior a un 12% en peso.
Dada la naturaleza y objetivo del nuevo proceso, la selección del producto de partida es importante, pues tendrá una incidencia significativa en el contenido de polifenoles en el producto final. En este sentido cabe destacar que, sin formar parte propiamente del proceso, los mejores resultados se conseguirán a través de una selección minuciosa de la variedad de grano de cacao, por ejemplo, el Clon CCN-51 de la región de Quevedo (en el Ecuador), seleccionado por su alto contenido en polifenoles.
La selección de la variedad de cacao ha sido realizada de acuerdo al contenido de polifenoles presentes en el fruto de cacao fresco. Cuando hablamos de diferente variedad de cacao, no sólo nos referimos a diferente variedad botánica, sino que nos referimos a una subvariedad proveniente a su vez del cruce de diferentes variedades botánicas y, además, cultivado en un lugar determinado. Se conoce que la misma variedad o subvariedad cultivada en diferentes orígenes produce semillas de cacao con diferente contenido en polifenoles. Igualmente, variedades idénticas dentro de un mismo origen, en función de la región en la cual son producidas, proporcionan semillas de cacao con diferente contenido de sustancias polifenólicas.
La tipificación histórica del cacao procede de su relación con Venezuela (Motamayor, 1997):
El cacao Criollo es el cacao autóctono Venezolano.
El cacao Trinitario el que proviene del cruce del cacao Criollo con cacao Amazónico (Forastero) realizado en la isla Trinidad. Esta especie permitió repoblar la zona con cacaos más resistentes a las enfermedades y más productivos que el cacao criollo tras una hecatombe natural.
El cacao Forastero es el cacao de fuera del país, procedente de la cuenca amazónica.
Por otro lado, el Centro de Comercio Internacional (1991) define los tipos de cacao como:
"Cacao Criollo, el cultivado originalmente en las selvas húmedas de México, América Central y el norte de América del Sur. Produce granos de medianos a grandes (90 a 89 granos por 100 gramos) con cotiledones de color marfil parduzco castaño muy claro y un olor de cacao dulce. Entre ellos tenemos el Porcelana, el Mérida, el Guasare y el Chuao Original".
``El cacao Forastero es el originario de las partes altas de la Cuenca Amazónica, que produce granos de pequeños a medianos (90 a 110 granos por 100 gramos) de cotiledón púrpura oscuro. Estas variedades son responsables del mayor volumen de cacao producido y reportado en el mundo.
Es destacable la diferencia de color existente entre los cotiledones del cacao Criollo y Forastero, el cual está directamente asociado con el grupo de sustancias químicas llamadas antocianinas y que son responsables del desarrollo característico del color púrpura del grano de cacao.
Se ha demostrado que la cantidad de polifenoles en el cacao Criollo es aproximadamente 2/3 de la cantidad presente en el cacao Forastero (J. Wollgast, y E. Anklam, 2000).
Además, como ya se ha indicado, variedades idénticas, en función de la región en la cual son producidas, proporcionan un tipo de grano muy diferente dando lugar a una enorme variabilidad genética de la especie de cacao. Esto es debido a que dentro de un mismo país y en función de la región productora de cacao, como consecuencia de los diferentes tipos de ínter cruce, se desarrollan diferentes genotipos de cacao dando lugar a una amplia heterogeneidad genética en la materia prima de cacao. Es un ejemplo el caso de los granos procedentes de materiales híbridos de cacaos Forasteros con influencia de viejos cacaos Criollos y Trinitarios; o el caso de los granos procedentes de cacaos Trinitarios mezclados con Criollos locales de una determinada región; o también el caso de los granos procedentes de un mosaico de cacaos Forasteros, Trinitarios y Criollos, entre otros. Cada uno de estos genotipos de cacao producidos presenta unas características determinadas, entre las que están, por ejemplo, el tamaño del grano, el grado de fermentación y el contenido de polifenoles.
En un estudio no publicado realizado por el grupo de investigación de Natraceutical, se ha demostrado que para semillas no fermentadas y secadas al sol el contenido de polifenoles totales varia de forma significativa según sea el origen del grano de cacao. Igualmente, se han encontrado diferencias significativas en el contenido de polifenoles totales dentro de una única variedad de cacao, procedente de un único origen, según el genotipo del grano de cacao.
El Clon CCN-51, procedente de la región de Quevedo en el Ecuador, se ha seleccionado como el más indicado producto de partida para el nuevo proceso por su elevado contenido en polifenoles. Se trata de un triple híbrido que procede de un cruce del clon amazónico IMC67 con el clon Trinitario ICS95, el cual a su vez ha sido cruzado con el genotipo Canelo Amazónico, regional de la zona de Quevedo.
Este triple híbrido contiene un nivel de polifenoles totales no menor al 3% en peso referido a la semilla seca y no superior al 12% en peso referido a la semilla seca de cacao. Polifenoles totales medidos por el método de Folin-Ciocalteu (Singleton y Rossi, 1965).
Otro aspecto importante con referencia a la materia prima para la elaboración de un polvo de cacao de alto contenido en polifenoles se relaciona con el uso de semillas frescas no fermentadas de cacao.
Durante el proceso de fermentación, las intensas modificaciones que sufren los polifenoles se inician después de la muerte de la semilla, cuando las sustancias fenólicas y enzimas son liberadas de sus respectivas zonas de almacenamiento de la célula Durante este proceso, el contenido de epicatequinas y polifenoles solubles es reducido entre un 10-20% aproximadamente (J. Wollgast, y E. Anklam). En otro estudio publicado, las pérdidas de catequina después del proceso de fermentación alcanzaban el 90% (Kim y Keeney, 1984). Pettipher en 1986 estimó una pérdida del 97% de compuestos fenólicos después de cuatro días de fermentación seguida de la etapa de secado.
Estudios realizados por el grupo de investigación de Natraceutical muestran diferencias estadísticamente significativa en el contenido total de polifenoles entre la semilla fermentada seca y la semilla no fermentada seca observándose en las semillas de cacao no fermentadas secas, unos niveles de polifenoles totales significativamente más elevados que las correspondientes semillas fermentadas. Se confirma así que el proceso de fermentación es una etapa que ejerce un efecto notable en la reducción de los compuestos fenólicos; catequina, epicatequina y procianidinas B1 y B2 de granos de cacao (datos no publicados).
Concretamente, el nuevo proceso para la obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa comprende ocho fases principales o esenciales a saber: pelado del fruto de cacao, despulpado, escaldado del fruto de cacao despulpado, secado del grano de cacao, desgrasado del grano de cacao, estabilizado del producto desgrasado, molido del producto desgrasado y finalmente micronizado del mismo, y cinco fases opcionales o secundarias que se intercalan a las esenciales, a saber: enfriamiento del grano en baba, limpieza del grano seco, descascarillado del grano seco, debacterización producto molido y extracción supercrítica del grano molido.
A continuación se procede a un descripción detallada de cada una de las fases enumeradas según orden de un proceso de acuerdo con la invención, en el cual se ejecutan el total de las fases posibles.
Pelado del fruto de cacao
Esta fase esencial inicia el proceso para la obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa y durante la misma el fruto de cacao es abierto, separada la pulpa del cacao de su envoltura y extraídos los granos frescos no fermentados del fruto.
Enfriamiento del grano
La presente fase es opcional, y en la misma se procede a enfriar el grano fresco de cacao no fermentado por inmersión en agua fría y estando este agua a una temperatura no inferior a 1ºC ni superior a los 20ºC.
La finalidad de esta fase es el evitar total o parcialmente la fermentación en el grano fresco de cacao, mediante la reducción de la temperatura interna del grano.
Adicionalmente, este proceso tiene como finalidad eliminar el oxígeno del medio para retardar en gran medida el comienzo de la reacción de pardeamiento enzimático de las semillas frescas de cacao y, por lo tanto, reducir en gran medida la oxidación de los compuestos fenólicos de las semillas frescas de cacao.
Asimismo, este proceso tiene como finalidad eliminar el 30% de la pulpa que envuelve a la semilla fresca cacao, con el único objetivo de optimizar el rendimiento del posterior proceso de descascarillado de la semilla no fermentada seca de cacao, así como su uso para producir un sólido de cacao de alto contenido en polifenoles.
Concretamente en esta fase los granos frescos no fermentados son sumergidos en agua hasta un nivel en el que se pueda asegurar que todos los granos están cubiertos por agua evitando de este modo el contacto con el oxígeno del aire. La temperatura del agua deberá ser no superior a los 20ºC y no inferior a 1ºC. El tiempo máximo de permanencia de los granos sumergidos en el agua no será superior a las 3 horas.
Despulpado del grano
Esta fase es de carácter principal, y en la misma se procede al despulpado del grano fresco de cacao, con la finalidad de separar entre un 35-40% la pulpa adherida al grano fresco de cacao y optimizar el rendimiento del posterior proceso de secado y descascarillado del grano de cacao. Este despulpado se puede realizar con una despulpadora de acero inoxidable con un calibre de tamiz entre 3-5 mm.
Escaldado del grano
Esta fase es de carácter principal, y en la misma, el grano de cacao es sometido a un escaldado con agua, a una temperatura interna de la semilla no inferior a los 85ºC y no superior a los 100ºC, durante un periodo de tiempo no inferior a los 3 minutos y no superior a los 15 minutos.
Esta fase cumple varios cometidos, el primero es el de inactivar la actividad endógena de la enzima PFO presente en el grano de cacao y obtener semillas frescas no fermentadas de cacao, bien sin actividad o bien con reducida actividad de la enzima PFO. El segundo, conservar de forma total o parcial, el contenido inicial de los compuestos fenólicos presentes inicialmente en el grano fresco de cacao, cuantificados estos compuestos fenólicos por su contenido de polifenoles totales y su uso como materia prima para producir sólidos de cacao de alto contenido de polifenoles totales. El tercero, evitar en gran medida la reducción de los monómeros, catequina y epicatequina y los dímeros, procianidina B1 y procianidina B2 del grano de cacao en etapas posteriores del procesamiento del cacao; para finalmente obtener un polvo de cacao con elevadas concentraciones de los monómeros catequina, epicatequina y de los dímeros procianidina B1 y B2 (cuantificados por HPLC con detector de Diodo Array). El cuarto, disminuir el deterioro enzimático poscosecha en el grano fresco de cacao, que conduce a la pérdida de color inicial de las semillas de cacao y reducir la carga microbiana inicial del grano fresco de cacao aumentando la vida útil del grano no fermentado seco de cacao durante su almacenamiento. Por lo tanto, durante esta fase se producen granos violetas no fermentados secos de cacao para su uso como materia prima en la producción de sólidos violetas de cacao de alto contenido en
polifenoles.
Con el fin de inactivar la enzima PFO se han estudiado las condiciones más favorables para esta inactivación en granos frescos de cacao mediante un tratamiento térmico con agua (escaldado). Para el diseño experimental de este estudio se realizaron 9 ensayos a tres temperaturas y tiempos distintos, tomando como superficie de respuesta el grado de melanosis desarrollado después de la adición del reactivo catecol en las semillas frescas de cacao. Para describir la progresión de melanosis, se estableció una escala de color de 0 a 10 (Pons y col).
En un estudio particular realizado se ha comprobado que después del proceso de escaldado del grano fresco de cacao, a una temperatura de 95ºC y durante un periodo de tiempo de 5 minutos, se consigue durante el proceso de secado reducir en un 21% la degradación del monómero epicatequina, en un 38% la degradación del monómero catequina y en un 20% la degradación del dímero procianidina B2 (mediciones realizadas sobre granos no fermentados secos de cacao).
Secado del grano
Esta fase es de carácter principal, y en la misma se procede a secar, a una temperatura inferior a los 80ºC, las semillas de cacao no fermentadas y de reducida actividad de la enzima polifenoloxidasa, para obtener semillas secas no fermentadas de cacao, de alto contenido en polifenoles y con un contenido de humedad <=9% en peso seco de semilla.
El proceso de secado puede ser realizado a temperatura ambiente, o bien a temperaturas elevadas y preferiblemente durante un periodo de tiempo tal que se conserve una cantidad significativa del contenido de polifenoles inicialmente presentes en la semilla no fermentada de cacao.
La finalidad del proceso de secado es reducir el contenido de humedad de la semilla de cacao por debajo del 9% en peso seco, preferiblemente por debajo del 7% en peso seco, y más ventajosamente por debajo del 3%.
Limpieza del grano
La presente fase es opcional, y en la misma se procede a limpiar las semillas no fermentadas secas de cacao para la eliminación de sustancias extrañas asociadas a éstas.
Esta fase se realiza mecánicamente con el empleo de un tamiz entre 2- 10 mm.
Descascarillado del grano
La presente fase es opcional, y en cualquier caso previa a la fase de prensado. En la misma se procede a separar la cáscara asociada al grano y obtener los nibs de cacao. Donde el término "nibs" hace referencia a los sólidos de cacao sin cáscara.
La cáscara de cacao que contienen las semillas de cacao, es eliminada de las mismas para producir fragmentos de "nibs" de cacao. El proceso convencional de descascarillado del grano, incluye el proceso de rotura del grano dando lugar a una mezcla de trozos de "nibs" y cáscara que, mediante un proceso de tamizado con sistema de aspiración, produce la separación de la cáscara del nib.
Equipos convencionales para el descascarillado del grano de cacao, tales como los fabricados por Martín Lloveras, Bauermeister, Lehmann y otros, llegan a conseguir unos rendimientos del 1% en peso de cáscara residual sobre "nib".
De preferencia en el descascarillado, los "nibs" deben contener menos del 5% en peso de cáscara residual, preferiblemente menos del 2% en peso, y más preferiblemente menos del 1% en peso.
Desgrasado
Esta fase es de carácter principal, y en la misma se procede a desgrasar las semillas de cacao mediante un prensado mecánico en continuo utilizando "expellers".
La prensa "de expulsión" (en inglés conocida con el termino de "expeller"), también denominada "de tornillo" (en inglés "screw") o "extrusor" (en inglés "extruder"), es un extractor mecánico continuo, donde la grasa del cacao se exprime de la materia prima en un solo paso, bajo alta presión. La diferencia fundamental con las prensas hidráulicas, radica en que estas últimas no suelen ser continuas.
Este equipo de prensado, consta de una rosca helicoidal continua que gira dentro de un cilindro estático perforado. Al transportarse el material a lo largo de la longitud del cilindro se produce un incremento de la presión que ocasiona que la grasa sea "expelida" y drenada a través de pequeños surcos.
El material comprimido y desgrasado, llamado torta (si proviene de nibs) o barquillo (si proviene de semillas no descascarilladas), se descarga en un extremo, y la grasa se recoge en la base de la prensa.
La finalidad de este proceso, es desgrasar las semillas de cacao desde aproximadamente el 50% en peso de grasa hasta menos del 20% en peso de grasa, preferiblemente inferior al 12%, y más ventajosamente inferior al 8%; realizando el proceso de desgrasado a una temperatura no inferior a los 35ºC y durante el cual, la temperatura de la torta o barquillo desgrasada tras el prensado no será superior a los 85ºC. Así se consigue barquillo o torta de cacao no fermentada, desgrasada por debajo de un 20% en peso de contenido graso a partir de semillas de cacao no fermentadas, y de reducida actividad de la enzima polifenoloxidasa.
El término "torta", hace referencia al sólido de cacao con menos de un 2% de cáscara residual, y con un contenido graso residual inferior al 20% en peso.
El término barquillo, hace referencia al sólido de cacao contiendo el 100% de la cáscara asociada al grano de cacao, y con un contenido graso residual inferior al 20% en peso.
Estabilización
Esta fase es de carácter principal, y en la misma se procede a enfriar hasta una temperatura inferior a los 35ºC, los sólidos de cacao no fermentados desgrasados a la salida de las prensas, para optimizar el rendimiento del posterior proceso de molienda.
Este proceso de estabilización preferiblemente se realiza en un enfriador de paletas de acero inoxidable. Este enfriador, equipado en su interior con unas paletas que van agitando el producto, está dotado de una camisa por la que se hace circular agua fría y por cuyo interior se hace circular aire frío.
Molido
Esta fase es de carácter principal, y en la misma se procede a moler los sólidos de cacao no fermentados desgrasados por debajo de un 20% en peso de grasa, hasta un tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm.
Esta molienda se puede realizar en un molino de martillos dotado de un clasificador que permite regular el tamaño de partícula.
La finalidad de esta fase es obtener la granulometría del sólido óptima para que el posterior tratamiento de esterilización del producto sea homogéneo y efectivo. De preferencia, después del proceso de molienda el 80% de los productos molturados deben contener un tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, preferiblemente el 95% de los productos molturados deben contener un tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, y más ventajosamente un 99% de los productos molturados debe contener un tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm.
Desinfección (tratamiento térmico)
La presente fase es opcional, y en la misma se procede a reducir la carga microbiana de los productos molturados de tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, mediante un proceso de desinfección con calor húmedo y durante el cual la reducción del contenido de polifenoles totales de los productos de cacao tratados térmicamente respecto de los productos molturados con tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, es inferior al 30%, y más ventajosamente inferior al 1.5%; cuantificados estos polifenoles totales por el método de Folin-Ciocalteu.
Este proceso tiene como finalidad conseguir que los productos de cacao tratados térmicamente, cumplan con los parámetros considerados en las especificaciones legales definidas para un polvo de cacao; con el propósito de conseguir en el producto final un nivel de calidad microbiológicamente aceptable para el consumidor, por ejemplo, las mismas que las especificaciones definidas para un polvo de cacao: Recuento Total de aerobios mesófilos <=5000 ufc/g, Mohos<=100 ufc/g, Levaduras<= 100 ufc/g, Enterobacterias <=10 ufc/g, ausencia de E Coli/g y ausencia de Salmonella/25 g.
Asimismo, este proceso tiene como finalidad reducir los posibles mecanismos de deterioro microbiológico del sólido final desarrollado, para aumentar el tiempo de vida útil del sólido final durante su almacenamiento.
Concretamente, durante esta fase, el producto molturado con un porcentaje de grasa en peso inferior al 12% y con un tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, es cargado en unas bandejas horizontales y a continuación metidas en un autoclave dónde tiene lugar la desinfección del producto por corriente de vapor. Las condiciones de desinfección fijadas y con las que se han alcanzado los parámetros microbiológicos de Recuento Total de aerobios mesófilos <=5000 ufc/g, Mohos<=100 ufc/g, Levaduras<= 100 ufc/g, Enterobacterias <=10 ufc/g, ausencia de E Coli/g y ausencia de Salmonella/25 g; han sido 121ºC durante 1 minuto. A esas condiciones, el producto obtenido está aglutinado presentando un aspecto físico de "bloque", por lo que se introduce en un molino, por ejemplo de cuchillos, hasta obtener un sólido de cacao no fermentado, tratado térmicamente, con un tamaño de partícula inferior a los 4 mm y con unos parámetros microbiológicos aptos para el consumo humano, por ejemplo: Recuento Total de aerobios mesófilos <=5000 ufc/g, Mohos<=100 ufc/g, Levaduras<= 100 ufc/g, Enterobacterias <=10 ufc/g, ausencia de E Coli/g y ausencia de Salmonella/25 g.
Extracción supercrítica
La presente fase es opcional, y en la misma se procede a desgrasar las materias primas de cacao, empleando como solvente de extracción el CO_{2} en condiciones supercríticas.
Las materias de cacao a desgrasar, según el proceso descrito en la presente invención son, la torta de cacao molturada por debajo de 0.5 mm, el barquillo de cacao molturado por debajo de 0.5 mm, así como sus respectivos productos de cacao tratados térmicamente y con tamaño de partícula inferior a los 4 mm.
Los productos obtenidos resultado del proceso de desgrasado con CO_{2} supercrítico, se denominan productos bajos en grasa.
El contenido de grasa residual de los productos anteriormente citados, después de la extracción empleando el CO_{2} en condiciones supercríticas, debe ser menor al 5% en peso de grasa, preferiblemente menor al 3% en peso de grasa, y más ventajosamente menor al 1% en peso de grasa.
Cabe indicar que los productos bajos en grasa resultado de la extracción empleando CO_{2} en condiciones supercríticas, y que no hayan sido tratados térmicamente en el proceso previo de desinfección, pueden ser tratados térmicamente según se describe anteriormente en la fase de desinfección para reducir la carga microbiana.
Micronizado
Esta fase es de carácter principal, y su finalidad es obtener un 99% de polvo de cacao con un tamaño de partícula por debajo de 200 micras, preferiblemente por debajo de 100 micras y más ventajosamente por debajo de las 75 micras.
Esta micronización se puede realizar en un molino clasificador.
Las materias de cacao a molturar, según el proceso descrito en la presente invención son, los productos molturados con tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm, los correspondientes productos de cacao tratados térmicamente y con tamaño de partícula inferior a los 4 mm, los productos bajos en grasa así como los respectivos productos de cacao bajos en grasa tratados térmicamente.
Los productos finales obtenidos, resultado de este proceso de molturación y que contienen un tamaño de partícula inferior a las 75 micras, se denominan polvos de cacao de alto contenido en polifenoles.
Descripción de ejemplos prácticos Ejemplo 1 Proceso de obtención de polvo de cacao con un contenido entre 10 a 12% de materia grasa en peso
Como materia prima se utiliza un genotipo de cacao, el clon CCN51 de la variedad Amazónica, procedente de la región de Quevedo en el Ecuador.
Con la finalidad de obtener polvo de cacao con un alto contenido de polifenoles totales así como de sus monómeros (catequina y epicatequina) y de sus dímeros (procianidinas B1 y B2) 10.000 Kg de grano fresco se enfrían en 30.000 Kg de agua a 15ºC. Esta operación se realiza inmediatamente después de la apertura de la mazorca con el fin de evitar la fermentación.
Después de un periodo de 2 horas, la pulpa se retira haciendo uso de una tamizadora de acero inoxidable marca TALSA (tamiz de 2 mm), y se obtienen aproximadamente 7.000 Kg de grano despulpado.
Inmediatamente después, el grano sin pulpa se somete a un proceso de escaldado en agua hirviendo hasta que el centro del grano de cacao alcance 95ºC, a partir del cual, el periodo de tiempo de permanencia del grano en el agua es de 5 minutos. Una vez terminado este lapso, los granos se pasan nuevamente por un tamiz con la finalidad de retirar el agua superficial de los mismos.
A continuación, los granos se secan en un secadero continuo de bandas con una corriente de aire a 70ºC hasta que el contenido de humedad en el grano sea de aproximadamente 5%. Después de este proceso, se obtienen 3.150 Kg de grano seco.
Este grano se somete a continuación a un proceso de limpieza (Buhler) y descascarillado- clasificación (DK 1000 Martín Lloveras), después del cual se obtienen aproximadamente 2.700 Kg de "nibs" de cacao. Este proceso tarda 10 horas.
Estos "nibs" se someten a una separación parcial de manteca de cacao mediante prensado mecánico utilizando "Expeller" en continuo (KP Harburguer Einsem Bronzewerke). Previo al prensado, los "nibs" se calientan hasta 55ºC, siendo la temperatura de la torta a la salida de la prensa de 65ºC. Así, finalmente se obtienen aproximadamente 1.500 Kg de torta de cacao con un contenido de grasa de 11% en peso.
Esta torta se estabiliza en un enfriador rotatorio de paletas (Ingeletsa) con la finalidad de ser posteriormente molturado. La temperatura de la torta a la salida del enfriador es de 15ºC.
El proceso de molturación de la torta se realiza en un molino de martillos dotado de un tamiz (MS-33-M1 Gruber Hnos. S.A.). Después de la molturación, el tamaño de partícula de la torta es del 99% por debajo de 500 micras.
La torta molturada se somete a una desinfección en un autoclave industrial, aplicándole un tratamiento térmico de(Steamlab) 121ºC por un periodo de 3 minutos. Tras el tratamiento térmico, el producto final se aglutina, presentando un aspecto de bloque sólido. Este sólido en forma de bloque, se moltura en un molino de cuchillas hasta obtener un sólido con un tamaño de partícula inferior a los 4 mm.
Finalmente, el sólido de cacao es micronizado en un molino-clasificador (MS 1000 Micron Process) hasta obtener un polvo con un tamaño de partícula del 99% inferior a las 75 micras , y se obtienen aproximadamente 1425 Kg de polvo de cacao.
Ejemplo 2 Proceso de obtención de polvo de cacao con un contenido menor a 1% de materia grasa en peso
En este proceso se incluyen todos los procesos anteriores, con la excepción de que antes de la micronización final, los sólidos de cacao se desgrasan utilizando como solvente para la extracción de la manteca de cacao, CO_{2} en condiciones supercríticas. Para ello, el sólido desinfectado y de tamaño de partícula inferior a los 4 mm producto esterilizado, es entonces desgrasado utilizando CO_{2} como solvente en condiciones supercríticas y realizándose esta extracción a temperaturas no superiores a los 60ºC. Se obtienen 1.328 Kg de sólido de cacao desgrasado.
Finalmente, como en el ejemplo 1, los sólidos de cacao desgrasados son micronizados en un molino-clasificador (MS 1000 Micron Process) hasta obtener un tamaño de partícula 99% inferior a las 75 micras , y se obtienen aproximadamente 1.262 Kg de polvo de cacao. El producto final es un polvo de cacao con un tamaño de partícula del 99% inferior a las 75 micras y con un contenido de grasa de 0.9% en peso.
Ejemplo 3 Perfil microbiológico de los sólidos del cacao después de la esterilización
En el ejemplo 1 se describe, entre otros, el proceso de desinfección. La tabla 1 muestra el perfil microbiológico antes y después del tratamiento térmico aplicado a la torta molturada con tamaño de partícula inferior a los 0.5 mm.
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1 
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Ejemplo 4 Comparación del contenido de polifenoles totales y del perfil de polifenoles de los productos obtenidos
En la tabla 2 se muestra el contenido de polifenoles de un polvo de cacao natural sin alcalinizar, que se encuentra disponible en el mercado, y los productos obtenidos en los ejemplos 1 y 2.
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2

Claims (25)

1. Proceso para la obtención de polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa caracterizado esencialmente porque comporta básicamente las siguientes fases:
1)
pelado
2)
despulpado
3)
escaldado
4)
secado
5)
Desgrasado
6)
Estabilizado
7)
molido
8)
micronizado.
2. Proceso según reivindicación anterior, caracterizado porque el despulpado del cacao se realiza mediante un tamizado de 3 a 5 mm.
3. Proceso según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en la fase de escaldado se sumerge el cacao despulpado en agua hasta que la parte interna de la semilla alcanza una temperatura de entre 85 a 100ºC manteniéndose ese estado por un periodo de entre 3 y 15 minutos.
4. Proceso según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la fase de secado el cacao despulpado es sometido a una temperatura no inferior a la ambiente y no superior a 80ºC durante un periodo de tiempo variable, hasta que su contenido en agua alcanza entre 3 y 9% de peso seco de semilla.
5. Proceso según reivindicaciones anteriores, caracterizado esencialmente porque en la fase de desgrasado se efectúa un prensado mecánico mediante prensas en continuo tipo "expeller", a una temperatura no inferior a 35ºC hasta conseguir reducir la materia grasa a menos del 20% en peso de grasa en grano obteniendo sólido de cacao desgrasado a una temperatura no superior a 85ºC.
6. Proceso según reivindicaciones anteriores caracterizado porque durante la fase de estabilizado, es reducida la temperatura del sólido de cacao desgrasado hasta un valor inferior a 35ºC en un enfriador en continuo con paletas removedoras.
7. Proceso según reivindicaciones anteriores, caracterizado esencialmente porque en la fase de molido, el sólido de cacao desgrasado a una temperatura inferior a 35ºC es sometido a la acción de un molino apropiado hasta obtener un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm.
8. Proceso según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en la fase de micronizado, el molturado de cacao desgrasado es sometido a la acción de un molino apropiado hasta alcanzar un estado de polvo de cacao con tamaño de partícula inferior a 200 micras.
9. Proceso según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre la fase de pelado y la fase de despulpado se efectúa una fase intermedia opcional de enfriamiento, en la que el grano de cacao con su pulpa es sumergido en agua fría a una temperatura no inferior a 1ºC ni superior a 20ºC durante un periodo de tiempo no superior a 3
horas.
10. Proceso según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre la fase de secado y la fase de desgrasado se efectúa una fase opcional de limpieza de grano en la que el grano de cacao despulpado y seco es sometido a una limpieza mecánica por tamizado con un tamiz de entre 2 y 10 mm.
11. Proceso según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre la fase de secado y la fase de desgrasado se efectúa una fase opcional de descascarillado de grano en la que el grano de cacao despulpado y seco es desproveído de su cascarilla mediante un equipo convencional de descascarillado hasta conseguir una cantidad de cascarilla residual inferior al 5% de peso en grano descascarillado.
12. Proceso según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre la fase de molido y la fase de micronizado se efectúa una fase intermedia opcional de desinfección, en la cual el molturado de cacao con tamaño de partícula inferior a 0.5 mm es introducido en un autoclave para practicarle un tratamiento con calor húmedo a una temperatura no inferior a 90ºC ni superior a 125ºC durante un espacio de tiempo no inferior a 30 segundos ni superior a 4 minutos, quedando tras el tratamiento un producto aglutinado en bloque que es introducido en un molino apropiado hasta alcanzar una tamaño de partícula menor a 4 mm.
13. Proceso según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre la fase de molido y la fase de micronizado se efectúa una fase opcional de extracción supercrítica en la que el molturado de cacao es sometido a un tratamiento de extracción supercrítica con CO_{2} hasta conseguir un peso en grasa inferior al 5%.
14. Proceso según reivindicación 3 caracterizado porque en la fase de escaldado se sumerge el cacao despulpado en agua hasta que la parte interna de la semilla alcanza una temperatura de de 95ºC manteniéndose ese estado por un periodo de 5 minutos.
15. Proceso según reivindicación 4 caracterizado porque en la fase de secado el cacao despulpado es sometido a una temperatura preferiblemente inferior a 50ºC durante un periodo de tiempo variable, hasta que su contenido en agua alcanza un 7% de peso seco de semilla.
16. Proceso según reivindicación 11 caracterizado porque el descascarillado del grano de cacao despulpado y seco se realiza hasta conseguir una cantidad de cascarilla residual inferior al 2% en peso de grano descascarillado.
17. Proceso según reivindicación 5 caracterizado porque en la fase el prensado mecánico mediante prensas en continuo tipo "expeller" se realiza a una temperatura de 55ºC hasta conseguir reducir la materia grasa a menos del 12% en peso de grasa en grano, obteniendo sólido de cacao desgrasado a una temperatura de 65ºC.
18. Proceso según reivindicación 12 caracterizado porque en la fase de desinfección el molturado de cacao con tamaño de partícula inferior a 0.5 mm es introducido en un autoclave para practicarle un tratamiento con calor húmedo a una temperatura de 121ºC durante un espacio de tiempo de 1 minuto quedando tras el tratamiento un producto aglutinado en bloque que es introducido en un molino apropiado hasta alcanzar una tamaño de partícula menor
a 4 mm.
19. Proceso según reivindicación 13 caracterizado porque durante la extracción supercrítica, el molturado de cacao es sometido a un tratamiento de extracción supercrítica con CO_{2} hasta conseguir un peso en grasa inferior al 1%.
20. Proceso según reivindicación 8 caracterizado porque en la fase de micronizado, el molturado de cacao desgrasado es sometido a la acción de un molino apropiado hasta alcanzar un estado de polvo de cacao con tamaño de partícula inferior a 75 micras.
21. Polvo de cacao rico en polifenoles y de bajo contenido en materia grasa caracterizado esencialmente por presentar un contenido de polifenoles superior al 10% en peso de materia seca, un contenido de materia grasa inferior a un 12% en peso, un contenido de agua inferior al 9% en peso y un tamaño de partícula en un 99% inferior a 200 micras.
22. Polvo de cacao según reivindicación 21, caracterizado por presentar un contenido de polifenoles superior a un 12% en peso de materia seca, un contenido de materia grasa inferior a un 8% en peso, un contenido de agua inferior al 9% en peso y un tamaño de grano en un 99% inferior 75 micras.
23. Polvo de cacao según reivindicaciones 21 y 22 caracterizado por presentar un contenido de polifenoles superior al 14% en peso de materia seca, un contenido de materia grasa inferior a un 5% en peso, un contenido de agua de un 7% en peso y un tamaño de grano en un 99% inferior a 75 micras.
24. Polvo de cacao según reivindicaciones 21, 22 y 23 caracterizado por presentar un contenido de polifenoles superior al 16% en peso de materia seca, un contenido de materia grasa inferior a un 1% en peso, un contenido de agua de un 7% en peso y un tamaño de grano en un 99% inferior a 75 micras.
25. Polvo de cacao según reivindicaciones 21, 22 y 23 caracterizado por presentar un contenido de polifenoles superior al 18% en peso de materia seca, un contenido de materia grasa inferior a un 1% en peso, un contenido de agua de un 7% en peso y un tamaño de grano en un 99% inferior a 75 micras.
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