ES2280141B1 - "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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-
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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%.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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.
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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