ES2300999T3 - Procedimiento para la produccion de concentrado de polifenoles de cacao. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento en el que se obtiene un concentrado de polifenoles de cacao que comprende las etapas de: a. someter granos de cacao no fermentados a una etapa de blanqueo en agua a una temperatura en el intervalo entre 85-100ºC durante un periodo de tiempo en el intervalo entre 3 hasta 15 minutos para dar granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida; b. secar los granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida a una temperatura inferior a 85ºC para obtener granos de cacao no fermentados secos con un contenido en humedad no superior al 15%; c. someter los granos de cacao no fermentados secos a una etapa de reducción del tamaño de partícula para obtener un producto intermedio de grano de cacao no fermentado seco, donde al menos el 99% en peso del producto tiene un tamaño de partícula inferior o igual a 300 µm; d. extraer los polifenoles del producto intermedio de grano de cacao no fermentado secado para dar un extracto de polifenoles de cacao y sólidos extraídos; e. concentrar el extracto de polifenoles de cacao para producir un concentrado de polifenoles de cacao en el que la concentración de polifenoles presentes es al menos del 10% en peso; y en el que el procedimiento incluye además una etapa de desgrasado que se lleva a cabo antes de la etapa d).
Description
Procedimiento para la producción de concentrado
de polifenoles de cacao.
La presente invención se refiere a
procedimientos para obtener productos de cacao que son ricos en
polifenoles de cacao, en los que los materiales de partida son
granos de cacao no fermentados. Más específicamente, la presente
invención da a conocer un procedimiento para producir un concentrado
de polifenoles de cacao líquido y en polvo a partir de granos de
cacao no fermentados.
Actualmente existe un gran interés por los
polifenoles de cacao no solamente debido a su contribución al aroma,
sino también por su actividad antioxidante y posibles efectos
beneficiosos para la salud. El contenido total en polifenoles en
granos de cacao frescos, no fermentados, desgrasados y secados puede
variar en el intervalo de desde el 12 hasta el 20% en peso. Los
principales compuestos de polifenol presentes son flavonoides
monoméricos tales como (+)-catequina,
(-)-epicatequina y flavonoides oligoméricos tales
como proantocianidinas, de los cuales la mitad son dímeros (B1 -
B8). Otros compuestos que se han identificados son quercetina y
glucósidos de quercetina, quercetrina, luteolina, apigenina y ácidos
p-cumárico, cafeico, clorogénico y otros.
La obtención de éstos a partir del cacao ya se
ha tratado, por ejemplo, en los documentos US 6 015 913; EP 1 026
164 y EP 0 906 761.
La elaboración del cacao supone fermentación,
durante la cual se producen muchas reacciones bioquímicas con el
fin de que se desarrollen los componentes y precursores del aroma y
color del chocolate. Los procedimientos de fermentación, entre
otros, reducen la astringencia, la acidez y el amargor del
cacao.
Durante el procedimiento de fermentación, se
amontonan los granos de cacao frescos en una pila o en una caja de
madera, normalmente durante 5 días. La fermentación puede dividirse
en dos fases principales, la fermentación anaerobia y la
fermentación aerobia. Durante la fermentación anaerobia, se forman
los precursores de aroma a cacao. El azúcar de la pulpa de fruta se
descompone en los azúcares reductores, fructosa y glucosa, y las
proteínas se descomponen en péptidos y aminoácidos libres. Estos
productos forman los precursores para la reacción de Maillard en la
que se desarrollan los aromas característicos a cacao y chocolate
durante el secado y el tostado de los granos. La fermentación
anaerobia optimiza las condiciones para el pardeamiento enzimático,
una reacción que se lleva a cabo mediante la polifenol oxidasa
(PPO). Normalmente, la fermentación aerobia empieza tras el segundo
día de fermentación. En esta fase, PPO cataliza la oxidación de
fenoles en ortoquinonas, que son compuestos altamente reactivos.
Una vez formadas, las ortoquinonas experimentan una polimerización
espontánea para producir pigmentos marrones (melaninas) o compuestos
de alto peso molecular. Estas melaninas pueden hacerse reaccionar a
su vez con aminoácidos y proteínas que intensifican el color marrón.
Estos polímeros condensados de alto peso molecular se vuelven cada
vez más insolubles a medida que aumenta el grado de polimerización.
Además, tienen una biodisponibilidad inferior a la de sus
precursores. Las condiciones durante la fermentación aerobia son
ideales para reacciones con PPO, y la alta captación de oxígeno
durante el secado promueve además la fermentación.
Varios estudios se han centrado o bien en
inhibir o bien en impedir la actividad PPO en alimentos. Se han
desarrollado varias técnicas a lo largo de los años para inhibir
estas actividades enzimáticas indeseables. Pueden aplicarse varias
de estas técnicas con el fin de impedir el pardeamiento enzimático.
Por ejemplo en el artículo titulado "The manufacture of cocoa
polyphenols as healthy supplements in food products", Kattenberg
et al. describen el uso de calentamiento mediante microondas
para impedir la actividad PPO en granos no fermentados. Sin
embargo, el uso de microondas es caro ya que se requiere equipo
especializado. Además, cuando se usa tratamiento mediante
microondas, es difícil controlar la temperatura dentro de los granos
no fermentados.
Los granos de cacao no fermentados no tienen ni
el mismo perfil organoléptico, ni el mismo perfil de polifenoles
que los granos de cacao fermentados. Los granos no fermentados
tienen un sabor muy amargo y astringente con poco aroma a chocolate
aparente.
Durante el procesamiento del cacao, el contenido
en flavonoles (monómeros) presentes en los granos de cacao brutos
no fermentados originales depende en gran parte de las técnicas de
procesamiento y manejo tras la cosecha. Ambas etapas de
fermentación y con álcali en la elaboración de chocolate y cacao en
polvo pueden reducir mucho el contenido en monómeros. Durante la
fermentación, el número total de fenoles en el cacao se reduce hasta
el 30% de su valor inicial y la (-)-epicatequina,
el principal sustrato de la polifenol de oxidasa (PPO) del cacao, se
reduce en un 90% con un aumento proporcional en el contenido en
catequina.
Los procedimientos de fermentación y secado
alteran el contenido y la composición de compuestos polifenólicos.
Los granos de cacao fermentados contienen una cantidad menor de
fenoles de bajo peso molecular y un contenido superior de
polifenoles condensados. Los compuestos polifenólicos condensados
están implicados en interacciones proteína-fenol y
pueden contribuir a la baja digestibilidad y escaso valor biológico
de los fenoles y proteínas del cacao.
Estudios han demostrado que los polifenoles del
cacao aumentan la resistencia a la oxidación del
LDL-C y la capacidad antioxidante de plasma,
modulan la actividad de las plaquetas, aumentan la síntesis de oxido
nítrico y la vasodilatación, modulan la síntesis de eicosanoides,
protegen frente a peroxinitrito y modulan el sistema
inmunitario.
Los polifenoles que son los más abundantes en
nuestra dieta no son necesariamente los más beneficiosos, o bien
debido a que se absorben escasamente en el intestino y se eliminan
rápidamente, o bien debido a que sus metabolitos tienen baja
actividad intrínseca. Los flavonoles monoméricos se absorben mejor
que las proantocianidinas polimerizadas. Varios estudios muestran
que las proantocianidinas no se absorben en el estomago y de esa
forma su acción se limita al intestino. Adicionalmente, los
flavonoles monoméricos, tales como catequinas y epicatequinas, tiene
más actividad antioxidante tanto en estudios in vitro como
in vivo con respecto al plasma.
Por tanto, está claro que existe una necesidad
de un procedimiento sencillo y económico mediante el cual puedan
extraerse los polifenoles de granos de cacao no fermentados, en el
que los polifenoles no hayan experimentado polimerización catalizada
por la enzima polifenol oxidasa.
La presente invención proporciona un
procedimiento en el que se obtiene un concentrado de polifenoles de
cacao que comprende las etapas de:
- a)
- someter granos de cacao no fermentados a una etapa de blanqueo en agua a una temperatura en el intervalo de desde 85-100ºC durante un periodo de tiempo en el intervalo de desde 3 hasta 15 minutos para dar granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida;
- b)
- secar los granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida a una temperatura inferior a 85ºC para obtener granos de cacao no fermentados secados con un contenido en humedad no superior al 15% en peso;
- c)
- someter los granos de cacao no fermentados secados a una etapa de reducción del tamaño de partícula para obtener un producto intermedio de grano de cacao no fermentado secado, mediante el cual al menos el 99% en peso del producto intermedio tiene un tamaño de partícula inferior o igual a 300 \mum;
- d)
- extraer los polifenoles del producto intermedio de grano de cacao no fermentado secado para dar un extracto de polifenoles de cacao y sólidos extraídos;
- e)
- concentrar el extracto de polifenoles de cacao para producir un concentrado de polifenoles de cacao en el que la concentración de polifenoles presentes es al menos del 10% en peso: y en el que el procedimiento comprende además una etapa de desgrasado que se lleva a cabo antes de la etapa d).
Cuando se usa el término no fermentado, se
refiere a granos de cacao que se han sacado de la vaina durante un
máximo de 5 horas. Más preferiblemente, los granos de cacao se han
sacado de la vaina durante menos de 2 horas. La fermentación es un
proceso que tiene lugar de manera natural tras haberse sacado los
granos de cacao de la vaina en condiciones cálidas y húmedas. Al
ser un proceso natural, éste tiene lugar en una escala de tiempo
relativamente lenta y, por tanto, un grano de cacao que se ha sacado
de la vaina durante sólo 5 horas estará sustancialmente no
fermentado. Desde un punto de vista comercial, es difícil encontrar
una fuente de granos de este tipo.
En una realización de la presente invención,
puede ser preferible incluir una etapa antes de la etapa a) con el
fin de mantener el estado no fermentado de los granos de cacao no
fermentados. Una etapa de este tipo pude incluir, por ejemplo,
sumergir los granos de cacao no fermentados en una disolución de
agua y ácido ascórbico.
La inclusión de la etapa a), la etapa de
blanqueo, es esencial con el fin de garantizar que se produzca una
mínima polimerización de los polifenoles y, por tanto, se conserve
el alto contenido en polifenoles monoméricos presentes en los
granos de cacao no fermentados. La etapa de blanqueo se lleva a cabo
en agua a una temperatura en el intervalo de desde
85-100ºC. Esta temperatura garantiza que se
desnaturaliza la enzima polifenol oxidasa y, por tanto, se
inactiva. La etapa de blanqueo debe durar un periodo en el intervalo
de desde 3 hasta 15 minutos. Si la duración de la etapa fuera algo
más larga entonces pueden producirse otras reacciones de
pardeamiento no enzimático tales como la reacción de Maillard.
El uso de agua en la etapa de blanqueo no es
convencional como sería una práctica común para evitar que los
granos de cacao no fermentados se humedezcan por el motivo de que ha
de eliminarse cualquier humedad añadida, en una etapa posterior.
Sin embargo, los solicitantes han encontrado que la inclusión de una
etapa de blanqueo usando agua produce un resultado beneficioso en
el que se recupera una alta proporción de los polifenoles presentes
en el grano de cacao no fermentado original.
Tras la etapa a), se secan los granos de cacao
no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida.
El contenido en humedad inicial en un grano
fresco no fermentado es de entre el 45% en peso y el 55% en peso.
Tras el secado, el contenido en humedad final debe ser inferior al
15% en peso, preferiblemente inferior al 10% en peso.
En una realización de la presente invención, en
zonas en las que el clima es comparativamente seco en el momento de
la cosecha, se secan al sol los granos de cacao no fermentados con
actividad polifenol oxidasa reducida. Los granos se extienden en
una capa de aproximadamente 100 mm de espesor durante la luz del sol
en esteras, bandejas o terrazas. Se rastrillan los granos a
intervalos y se amontonan y se protegen durante la noche o cuando
llueve. Las bandejas pueden ser, como es común en América Central y
del Sur, suelos enteros con un tejado o sobre ruedas. Estos se
empujan de nuevo sobre el suelo durante la noche de modo que varios
pueden situarse bajo un techo, unos sobre otros, para ahorrar
espacio. En África occidental, se extienden los granos sobre
cualquier superficie horizontal adecuada (es decir, una lámina de
polietileno o terraza de concentrado). El método preferido, que es
común en Ghana, consiste en extender los granos sobre esteras
compuestas por bambú partido, que entonces se colocan sobre
armazones de madera bajos. Las esteras pueden enrollarse para
proteger los granos cuando llueve. Este método tiene varias
ventajas porque es más fácil clasificar los granos con el fin de
eliminar granos defectuosos y materia extraña. Adicionalmente, hay
menos riesgo de contaminación en comparación con granos que se
secan a nivel del suelo. Esto comúnmente lleva aproximadamente una
semana de clima soleado para secar los granos hasta el 7 al 8% en
peso del contenido en humedad necesario para impedir que crezcan
mohos durante el almacenamiento.
Alternativamente en la etapa b), los granos de
cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida
pueden secarse en secadores de aire calentado (es decir, secadores
intermitentes, secadores de recirculación interna discontinuos,
secadores de flujo mezclado y secadores de flujo cruzado), secadores
de aire no calentado, una combinación de secadores de aire
calentado y de aire no calentado, secadores de granos comerciales
(como secadores de malta), secadores de lecho fluidizado
discontinuos, secadores de contacto a presión normal o a vacío (es
decir bandeja de vacío, banda de vacío, placa, película delgada,
tambor, rotatorio discontinuo, agitado horizontalmente, agitado
vertical rotatorio indirecto) o secadores dieléctricos (es decir, de
radiofrecuencia y microondas).
En la etapa b), la temperatura en el grano no
debe superar los 85ºC y preferiblemente debe ser inferior a 70ºC,
más preferiblemente inferior a 50ºC. Esto es debido a que la
polimerización de polifenoles de cacao se produce a temperaturas
superiores a 70ºC. Por tanto, es necesario mantener temperaturas
bajas durante el procedimiento de secado. Cuando se usan secadores
dieléctricos, debe seleccionarse una frecuencia adecuada para
evitar la polimerización. Por ejemplo, en secadores de
radiofrecuencia, son adecuadas frecuencias de entre 15 a 35 MHz, y
en el caso secadores de microondas pueden usarse frecuencias de
entre 900 y 2.300 MHz.
En los granos de cacao no fermentados secados
obtenidos en la etapa b), se conserva una gran proporción del
contenido en polifenoles inicial. Esto se debe tanto a la
inactivación de PPO como a las condiciones suaves que inhiben la
degradación y la polimerización de los polifenoles. La
característica principal de estos granos de cacao no fermentados
secados es su intenso color violeta que refleja la estabilización
del polifenol.
El contenido en polifenoles en las muestras se
puede medir usando uno de varios métodos. El método más común usado
es el método de Folin-Ciocalteau, que da el
resultado expresado en % en peso (Singleton et al., 1999).
Adicionalmente, pueden usarse otras metodologías para la
identificación y cuantificación del perfil de polifenoles, por
ejemplo sistemas de cromatografía de líquidos de alta presión (HPLC)
y espectrómetro de masas, CL-EM, HPLC acoplado a
detección UV, extracción con fluidos supercríticos (SFE), HPLC
usando detección doble en línea mediante espectrofotometría de red
de diodos y espectroscopía de masas
(HPLC-DAS-EM) y también
CL-RMN.
Opcionalmente, los granos de cacao no
fermentados secados obtenidos en la etapa b) pueden entonces
machacarse. Además, puede aplicarse un procedimiento de aventado al
grano secado con el fin de separar las cáscaras. Esto da dos
productos uno con contenido en cáscara y el otro sin la cáscara. La
tecnología para estos procedimientos está disponible actualmente en
la industria del cacao en polvo. El contenido en polifenoles en el
producto sin cáscara, es decir fragmentos de cacao secado no
fermentado sin cáscara, está en el intervalo de entre 3 hasta el
10% en peso, y el contenido en polifenoles en el producto sin la
cáscara, es decir fragmentos de cacao no fermentados secados con
cáscara está en el intervalo de entre 4 hasta el 11% en peso.
Tras la etapa b), se someten los granos de cacao
no fermentados secos obtenidos a una etapa c) de reducción de
partícula. La inclusión de la etapa de reducción del tamaño de
partícula es necesaria con el fin de favorecer la extracción de
polifenoles en la última etapa d) de extracción. Tras la etapa c),
al menos el 99% en peso del producto intermedio de grano de cacao
no fermentado seco producido tiene un tamaño de partícula inferior
o igual a 300 \mum, preferiblemente inferior a 100 \mum, más
preferiblemente inferior a 80 \mum, por ejemplo de 40 \mum.
En una realización de la presente invención en
la que los granos de cacao no fermentados secos de la etapa b) no se
han desgrasado antes de la etapa c), es preferible que la etapa c)
emplee el uso de un molino criogénico.
Los molinos criogénicos son únicos porque otros
molinos podrían bloquearse por el contenido en grasa de los granos
de cacao no fermentados secados cuando la temperatura supera la del
punto de fusión de la grasa. El cacao contiene comúnmente entre el
50 y el 55% de grasa, dependiendo de la variedad y del tipo de
cacao. Esta grasa, conocida comúnmente como manteca de cacao, tiene
un punto de fusión de entre 30 y 37ºC. Tecnologías de molienda
actuales trabajan en este intervalo de temperatura, fundiendo el
producto dentro de la máquina y haciendo la operación extremamente
difícil. Pueden usarse nitrógeno o ácido carbónico líquido como
refrigerante para disminuir la temperatura del procedimiento de
molienda. La temperatura adecuada para moler granos enteros debe
ser inferior a 0ºC, preferiblemente inferior a -5ºC, más
preferiblemente inferior a -10ºC, por ejemplo de -15ºC. Puede
usarse un molino criogénico comercial actual en esta etapa. Sin
embargo, existen varios tipos de molinos que pueden adaptarse con
una etapa criogénica preliminar, por ejemplo molinos de espigas,
molinos de cuchillas, molinos de separadores clasificadores, molino
de martillos y otros. Otras ventajas del molino criogénico son que
la baja temperatura conserva la estabilidad de los polifenoles, y
también evita la oxidación mediante el uso de una atmósfera inerte.
Estos efectos positivos no solamente se aplican a los polifenoles
sino también a la grasa, que es muy sensible a la alta temperatura y
el oxígeno. El contenido total en polifenoles en el producto
intermedio de grano de cacao no fermentado secado producido está en
el intervalo de desde el 4 hasta el 11% en peso.
Cuando se ha incluido la etapa de desgrasado
antes de la etapa c), es preferible que la etapa de reducción de
partícula suponga el uso de un separador de molino. Existen también
otros sistemas de molienda que son adecuados para su uso, por
ejemplo, molinos de espigas. También pude incluirse una fase final
de clasificación en esta etapa para dar un producto intermedio de
grano de cacao no fermentado secado en el que al menos el 99% en
peso tiene un tamaño de partícula inferior a 120 \mum. Cuando se
usa un separador de molino, se alcanza el tamaño de partícula final
mediante el ajuste de la velocidad y del flujo de alimentación del
separador. En esta realización, el contenido total en polifenoles
del producto de la etapa c) está en el intervalo de desde el 5 hasta
el 23% en peso.
El procedimiento de la presente invención
incluye una etapa de desgrasado en la que se elimina la grasa del
grano de cacao no fermentado. Puede variarse la fase en la que se
incluye esta etapa de desgrasado pero tiene que llevarse a cabo en
una fase previa a la etapa d) de extracción. En una realización de
la presente invención, la etapa de desgrasado se lleva a cabo tras
la etapa b) pero antes de la etapa c). Es en esta realización en la
que la etapa c) emplea entonces preferiblemente el uso de un
separador de molino. Alternativamente, en una realización adicional
de la presente invención, la etapa de desgrasado se lleva a cabo
tras la etapa c) pero antes de la etapa d). En ambos casos, pueden
usarse varias tecnologías para reducir el contenido en grasa de los
granos de cacao no fermentados secados, por ejemplo, prensado,
extracción con disolventes o extracción con fluidos
supercríticos.
En una realización de la presente invención, la
etapa de desgrasado supone el prensado de los granos de cacao no
fermentados secados o el producto intermedio usando una prensa o
bien de expulsión o bien de tornillo. Preferiblemente se usa el
prensado por expulsión a presiones superiores a 50 MPa. Entonces, el
producto desgrasado resultante tiene un contenido en grasa no
superior al 15% en peso. El procedimiento de desgrasado proporciona
una torta prensada y grasa que entonces se elimina.
Un ejemplo de una prensa de expulsión consiste
en un tornillo (o un tornillo sin fin), que gira dentro de una
carcasa cilíndrica (cilindro). Se alimenta el material que va a
prensarse entre el tornillo y el cilindro y se impulsa mediante la
rotación del tornillo en una dirección paralela al eje. La
configuración del tornillo y su árbol es tal que el material se
comprime progresivamente a medida que se mueve, hacia el extremo de
descarga del cilindro. La presión creciente gradualmente libera el
aceite, que fluye hacia fuera de la prensa a través de las ranuras
proporcionadas en la periferia del cilindro, mientras que la torta
prensada continúa moviéndose en la dirección del árbol, hacia una
compuerta de descarga instalada en la otra extremidad de la máquina.
Se usan comúnmente prensas de expulsión en la industria de las
semillas oleaginosas. La principal ventaja de la prensas de
expulsión es que puede eliminarse una mayor cantidad de grasa, por
ejemplo, reduciendo el contenido en grasa de la torta prensada hasta
aproximadamente del 8 al 9% en peso.
La temperatura en el procedimiento de prensado
debe ser inferior a 85ºC, preferiblemente entre 60 y 75ºC. El
contenido en grasa en los productos intermedios desgrasados
obtenidos es inferior al 20% en peso y preferiblemente inferior al
15% en peso, por ejemplo del 10% en peso. El contenido en
polifenoles totales en estos productos intermedios desgrasados es de
entre el 5 y el 15% en peso.
Alternativamente, puede usarse la extracción con
disolventes con el fin de reducir el contenido en grasa. Puede
aplicarse este procedimiento directamente a los productos
intermedios de grano de cacao no fermentados secados o a los
productos intermedios desgrasados obtenidos mediante el prensado de
los productos obtenidos en las etapas b) o c). Preferiblemente, se
aplica la extracción con disolventes al producto intermedio
desgrasado obtenido mediante el prensado de los productos obtenidos
en las etapas b) o c). Puede usarse hexano, dietil éter, acetato de
etilo u otros disolventes no polares adecuados para su uso en
industria alimentaria como disolvente para extraer la grasa. Se
prefiere particularmente el hexano. El contenido en grasa final tras
la extracción con disolventes debe ser inferior al 10% en peso,
inferior al 5% en peso, preferiblemente inferior al 1% en peso, por
ejemplo del 0,5% en peso. El contenido en polifenoles totales tras
la extracción con disolventes está en el intervalo de desde el 9
hasta el 23% en peso. Tras la extracción con disolventes, debe
eliminarse el disolvente residual.
En vez de usar un disolvente orgánico para la
extracción de la grasa de cacao en una realización preferida de la
presente invención, puede emplearse CO_{2} supercrítico y/u otro
gas supercrítico tal como butano o propano. Aunque este
procedimiento sea más caro, evita los problemas de residuos de
disolvente en el polvo y de deshacerse de los desechos. La ventaja
de usar CO_{2} supercrítico con respecto a los disolventes
orgánicos en el procesamiento de alimentos es que no deja residuos
en el producto final y no daña térmicamente los polifenoles en el
producto. El contenido en grasa final tras la extracción con
CO_{2} supercrítico debe ser inferior al 10% en peso,
preferiblemente inferior al 5% en peso y más preferiblemente
inferior al 2% en peso.
Una etapa esencial del procedimiento de la
presente invención es la extracción de los polifenoles que se
producen de manera natural a partir del producto intermedio de grano
de cacao no fermentado seco de la etapa c).
Se extraen preferiblemente los polifenoles del
producto intermedio de grano de cacao no fermentado seco mediante
una extracción sólido-líquido usando un disolvente.
El producto obtenido es un extracto de polifenoles de cacao.
\newpage
Para extraer los polifenoles de cacao pueden
usarse varios tipos de disolventes, preferiblemente disolventes
polares aprobados por el Codex Alimentarius destinados para el
consumo humano. Más preferiblemente se usa agua, etanol o una mezcla
de ambos.
La razón de producto intermedio de grano de
cacao no fermentado seco con respecto a subproductos de
disolvente/disolvente puede estar en el intervalo de 1:5 a 1:30
basado en el peso, por ejemplo, 1/10 en peso. La temperatura de
extracción es preferiblemente inferior a 75ºC, por ejemplo de entre
20 a 70ºC con el fin de evitar la polimerización y la oxidación de
los polifenoles durante el procedimiento. En la extracción, debe
agitarse la mezcla de subproductos y disolventes. La etapa de
extracción se lleva a cabo en un reactor. Con respecto a esto, debe
usarse un equipo adecuado para la industria alimentaria, por
ejemplo un reactor 316 L compuesto por acero inoxidable, o incluso
un reactor
304 L compuesto por acero inoxidable.
304 L compuesto por acero inoxidable.
El procedimiento de la presente invención puede
incluir una solubilización preliminar de los subproductos para
extraer los polifenoles de los medios solubles.
El tiempo de extracción requerido varía
dependiendo de la eficacia del procedimiento. Un tiempo adecuado
para una etapa de extracción es, por ejemplo, superior a 1 hora,
por ejemplo de entre 2 a 5 horas. Cuando sea posible, es mejor usar
extracciones discontinuas múltiples para extraer los polifenoles de
la misma muestra. Por ejemplo, puede extraerse una muestra en una
etapa, y entonces se separan el líquido (rico en polifenoles) y los
sólidos extraídos mediante centrifugación o filtración. El
contenido en humedad en el sólido agotado normalmente está entre el
55 y el 70% en peso. Opcionalmente, puede repetirse esta operación,
con las mismas condiciones tal como se describió anteriormente, con
los sólidos extraídos tres o cuatro veces adicionales dependiendo
del rendimiento de extracción deseado. Preferiblemente no se llevan
a cabo más de cuatro extracciones ya que el aumento del porcentaje
de rendimiento no se justifica por el coste.
En una realización adicional de la presente
invención, la separación sólido-líquido supone
centrifugación. Debe usarse un equipo de centrifugación apropiado,
por ejemplo, un decantador para separar el aceite y el agua
restantes en el producto intermedio de grano de cacao no fermentado
seco. Están disponibles en el mercado decantadores industriales. La
etapa de centrifugación en general produce más del 1% en peso de
extracto soluble, preferiblemente más del 3% en peso, más
preferiblemente más del 5% en peso.
Como otra alternativa, la etapa d) puede emplear
el uso de filtración con papel de acero inoxidable o un filtro de
celulosa que tiene una abertura en el intervalo de 10 a 150 \mum,
preferiblemente en el intervalo de 2 a 30 \mum. Los filtros
adecuados son filtros de tipo Nutcha disponibles de Bachiller S.A.
(España).
El contenido en polifenoles en el extracto de
polifenoles de cacao obtenido está en el intervalo de desde el 10
hasta el 30% en peso, por ejemplo el 25% en peso. El extracto de
polifenoles de cacao obtenido está en una forma líquida.
En una realización adicional de la presente
invención, puede usarse centrifugación o microfiltración (MF)
opcional en una segunda etapa de extracción con el fin de eliminar
otros sólidos disueltos del extracto de polifenoles de cacao
obtenido en la etapa de extracción detallada anteriormente. Con el
fin de lograr esto, se prefiere la centrifugación.
La centrifugación mediante decantador se basa en
la separación de dos materiales, en la que los mecanismos
impulsores se deben a una diferencia en los pesos específicos de los
dos materiales y una fuerza aplicada derivada de un cambio en la
velocidad angular. Las centrífugas del tipo de disco trabajan hasta
10.000 G. Con esta tecnología puede eliminarse el sólido disuelto
con un tamaño de partícula superior a 0,45 \mum del extracto de
polifenoles de cacao. Este tipo de centrífugas se conocen también
como clarificadores o separadores de lodos. Están disponibles
comercialmente centrífugas de este tipo. (es decir, Westfalia
Separator Inc., Alfa Laval Inc.).
Puede llevarse a cabo la microfiltración tanto
mediante un procedimiento de separación de flujo cruzado como
mediante filtración terminal convencional. Preferiblemente se usa en
la presente invención microfiltración usando el principio de flujo
cruzado. En este método sólidos, bacterias y glóbulos de grasa son
normalmente las únicas sustancias que se rechazan. La
microfiltración opera comúnmente a presiones inferiores a 207 kPa
(30 psi).
Existen varios tipos de membranas que pueden
usarse para clarificar el extracto de polifenoles de cacao obtenido
en la etapa d) usando microfiltración. Por ejemplo, puede usarse
membranas de metal. Estas membranas tienen una matriz porosa
estable, se comprimen y se sinterizan. Preferiblemente, las
membranas deben tener un control del punto de burbujeo y tamaño de
poro precisos determinados por la norma
ASTM-E-128, permeabilidad uniforme,
porosidad uniforme, alta eficacia, flujo bidireccional, y deben
estas compuestas por acero inoxidable 316 L, níquel, Incomel,
Hastelloy y titanio). Las membranas de este tipo están disponibles
comercialmente de Graver Technologies (es decir, Scepter) y Atech
Innovations GmbH entre otros.
Otro tipo de membrana que puede usarse para la
microfiltración son las membranas de cerámica. Las membranas de
cerámica son tubulares y multicanales. Se fabrican comúnmente a
partir de \alpha-Al_{2}O_{3} puro y una capa
de membrana porosa de \alpha-AL_{2}O_{3},
TiO_{2} o ZrO_{2}. Las membranas de este tipo son químicamente
estables (pH 0-14 usando disolventes orgánicos),
térmicamente estables (esterilización a >100ºC mediante vapor),
mecánicamente estables y químicamente inertes. Ejemplos de estos
tipos de membranas son las producidas por Atech Innovations GmbH,
Pall Corporation (es decir, Membralox) y otros.
También pueden usarse membranas poliméricas en
la microfiltración. Las membranas de este tipo están compuestas
comúnmente por polipropileno, poli(fluoruro de vinilideno),
politetrafluoroetileno y poliacrilonitrilo. Las membranas adecuadas
incluyen las producidas por Koch (es decir, MFK-618,
MFK-601), Alfa Laval y otros.
El extracto de polifenoles de cacao producido en
la etapa d) contiene una proporción muy alta de los polifenoles que
estaban presentes en el grano de cacao no fermentado, por ejemplo,
al menos el 80%. Sin embargo, el extracto está bastante diluido.
Por tanto, es necesario incluir una etapa de concentración (etapa
e)) en el procedimiento de la presente invención. El fin de incluir
esta etapa es eliminar cualquier líquido o disolvente en exceso para
producir un concentrado de polifenoles de cacao.
En una realización preferida de la presente
invención, se concentra el extracto de polifenoles de cacao usando
ultrafiltración. Se usa la ultrafiltración (UF) con el fin de
separar las moléculas mayores del extracto de polifenoles de cacao.
La UF supone el uso de membranas con grandes poros y presión
bastante baja. Se permiten pasar sales, azúcares, ácidos orgánicos,
péptidos pequeños y polifenoles, mientras que se rechazan proteínas,
grasa y polisacáridos. Para esta alternativa, puede usarse una UF.
Este sistema debe poder separar moléculas mayores a 10.000 Dalton
(es decir, un diámetro de membrana de entre 0,05 y 0,1 \mum).
Las membranas de UF están compuestas comúnmente
por materiales cerámicos, celulósicos, polisulfona y
poli(fluoruro de vinilideno), entre otros. Por ejemplo, se
obtienen comercialmente membranas tubulares, de fibras huecas,
placas y espirales. Ejemplos de membranas de este tipo son las
proporcionas por Koch Inc. (es decir, HFM-116/100,
HFM-180/513, HFK-618), Alfa Laval
Inc., Inge AG Inc. (es decir, serie Dizzer) y otros. Las membranas
de este tipo funcionan en un intervalo de presión de entre 70 y 700
kPa (de 20 a 100 psi).
En la UF descrita en esta invención,
prácticamente todos los polifenoles pasan a través de la membrana y
solamente una fracción pequeña permanece en el material retenido.
La pérdida de polifenoles en el material retenido no debe ser
superior al 10% en peso, preferiblemente inferior al 5% en peso con
referencia a los sólidos disueltos totales en el extracto de
polifenoles de cacao o extracto de polifenoles de cacao claro.
Tras la operación de UF, la concentración de
polifenoles en los sólidos disueltos totales del material permeado
debe ser de hasta el 30% en peso, siendo preferiblemente superior al
40% en peso, por ejemplo el 45% en peso.
Opcionalmente, el material permeado obtenido en
la etapa de UF previa puede hacerse pasar a través de una membrana
de nanofiltración (NF) muy delgada con el fin de eliminar los
minerales disueltos de la disolución. NF también permite la
concentración de la disolución mediante la eliminación de agua. NF
no es un procedimiento de separación tan fino como la as ósmosis
inversa (OI) y usa membranas que son ligeramente más abiertas. Sin
embargo, las membranas destinadas para OI pueden usarse también en
esta etapa. NF permite que pequeños iones pasen a su través,
mientras que rechaza iones más grandes y la mayoría de los
componentes inorgánicos, dependiendo del tamaño y la forma de la
molécula. En la presente invención, la NF usada tiene
preferiblemente un punto de corte de peso molecular superior a 50
Dalton.
Las membranas de NF están compuestas comúnmente
por un material compuesto de película delgada y materiales
celulósicos. Las membranas de NF pueden ser de fibras huecas o
espirales. Ejemplos de este tipo de membranas son las
proporcionadas por Koch Inc. (es decir, series
TFC-RO, TFC-S,
TFC-SR3, SelFRO), PCI Membrance Systems Inc. (es
decir, módulo B1, módulo C10, AFC99), Alfa Laval Inc, y otros. Las
membranas usadas para NF funcionan en un intervalo de entre 0,001 y
0,01 \mum. La NF descrita en la presente invención funciona entre
2000 y 5000 kPa (de 300 a 700 psi).
En la NF descrita, se retienen prácticamente
todos los polifenoles en el material retenido. La pérdida de
polifenoles desde el material retenido no debe ser superior al 10%
en peso, preferiblemente inferior a 5% en peso con referencia a los
sólidos disueltos totales presentes en el material permeado obtenido
tras la etapa de UF.
Tras la operación de NF, la concentración de
polifenoles en los sólidos disueltos totales del material retenido
está en el intervalo de hasta el 45% en peso, preferiblemente
superior al 50% en peso, por ejemplo del 55% en peso.
De manera importante, se elimina el agua en la
operación de NF. Por tanto, los sólidos disueltos totales en el
material retenido son superiores que en el material permeado de UF
inicial. Los sólidos disueltos totales en el material permeado son
preferiblemente superiores al 5% en peso, más preferiblemente
superiores al 10% en peso, por ejemplo de hasta el 20% en peso.
Una manera alternativa para concentrar el
extracto de polifenoles de cacao de la etapa d) es usar la
evaporación a vacío. Cuando se usa este método, se emplea un
sistema de secador de vacío. Puede usarse adicionalmente este
método para además concentrar el material permeado de UF o el
material retenido de NF cuando se han incluido estas etapas.
Existen varios tipos de secadores de vacío
industriales disponibles en el mercado que son adecuados para
concentrar el extracto de polifenoles de cacao, por ejemplo,
secadores horizontales o secadores verticales. Preferiblemente,
debe llevarse a cabo el procedimiento a una temperatura inferior a
70ºC, más preferiblemente inferior a 60ºC, por ejemplo de 40ºC. La
presión de trabajo, para eliminar el agua como disolvente, debe ser
inferior a 30 kPa (300 mbar), preferiblemente inferior a 20 kPa (200
mbar).
Tras eliminar el disolvente, se obtiene un
producto con más del 15% en peso de sólidos solubles,
preferiblemente con más del 25% en peso de sólidos solubles, por
ejemplo entre el 45 y el 65% en peso de sólidos solubles. El
contenido total en polifenoles de cacao en el concentrado de grano
de cacao obtenido representa comúnmente al menos el 10% en peso, más
preferiblemente al menos el 30% en peso de los sólidos solubles
totales.
El concentrado de polifenoles de cacao obtenido
en la etapa e) está en una forma líquida. Para algunas aplicaciones,
puede preferirse que el concentrado de polifenoles de cacao esté en
una forma de polvo. Por tanto, el procedimiento de la presente
invención puede incluir opcionalmente una etapa de secado final para
producir un concentrado de polifenoles de cacao en polvo. El polvo
obtenido tiene preferiblemente un contenido en humedad final
inferior al 6% en peso, más preferiblemente inferior al 3% en
peso.
Los aparatos de secado adecuados incluyen un
secador de vacío de artesa y un secador por pulverización. Cuando
se usa un secador de vacío de artesa, tras el secado, se obtienen
bloques duros.
Preferiblemente, deben someterse estos bloques a
trituración antes de la molienda con el fin de reducir el tamaño de
partícula para obtener un polvo. Para la trituración puede usarse un
molino del tipo de martillos o cuchillas. Para la molienda, puede
usarse un molino de martillos, molino de espigas, molino de
separador clasificador o una combinación de molinos. La
distribución de tamaño de partícula final es tal que el 99% en
volumen tiene un tamaño de partícula inferior o igual a 300 \mum,
preferiblemente de 200 \mum, más preferiblemente de 100 \mum,
por ejemplo de 75 \mum.
Cuando se usa un secador por pulverización,
pueden usarse varios estabilizadores como soporte en el
procedimiento de secado, por ejemplo goma guar. El polvo final debe
contener preferiblemente menos del 10% en peso de estabilizadores,
preferiblemente menos del 3% en peso, por ejemplo el 1% en peso.
La concentración total de polifenoles de cacao
en el polvo final es de al menos el 10% en peso, preferiblemente de
al menos el 15% en peso. Preferiblemente no más del 5% en peso del
contenido total en polifenoles se pierde en las etapas de secado y
de reducción del tamaño de partícula.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una representación gráfica
de ejemplos de las etapas a) a c);
La figura 2 muestra una representación gráfica
de las etapas d) y e);
La figura 3 muestra los resultados de un estudio
estadístico sobre el tiempo y la temperatura necesarios de la etapa
a) de blanqueo. El resultado mostrado es una representación de
superficie 3D de las condiciones estimadas.
La figura 4 muestra los resultados adicionales
del estudio estadístico que se llevo a cabo para investigar la etapa
a).
La figura 5 es una representación de contorno de
superficie de los resultados obtenidos a partir de la investigación
estadística en las condiciones para la etapa a).
Se ilustrará ahora la presente invención
adicionalmente mediante referencia a los siguientes ejemplos.
\vskip1.000000\baselineskip
La reacción de pardeamiento enzimático produce
el oscurecimiento de productos alimenticios ricos en compuestos
fenólicos durante su transporte, almacenamiento y procesamiento.
Estas reacciones no deseadas en los productos alimenticios producen
sustancias responsables por olores y sabores desagradables.
El objetivo era inactivar la polifenol oxidasa
mediante calentamiento, específicamente, mediante tratamiento
térmico en agua (blanqueo) y para estudiar las condiciones de
inactivación (relación tiempo-temperatura) con
respecto al control de la reacción de pardeamiento enzimático medida
mediante el cambio de color (análisis sensorial del color).
Se ejecutaron nueve ensayos en tres
combinaciones diferentes de tiempo y temperatura.
Temperaturas = 75, 85 y 95ºC; Tiempo = 5, 10 y
15 minutos. Se usó catecol al 1% como reactivo para acelerar el
pardeamiento. Entonces se medió el pardeamiento para cuantificar qué
tiempo y tratamiento térmico es necesario para optimizar la
inhibición de la reacción de pardeamiento (melanosis) de las
semillas de cacao. Se empleó una escala de melanosis para medir el
nivel de pardeamiento dentro de las semillas.
\vskip1.000000\baselineskip
- Material bruto:
- semillas de cacao no fermentadas frescas.
- Aparato:
- Termopar
- \quad
- Cronómetro
- \quad
- Cuchillo de acero inoxidable
- \quad
- Baño de agua con control de temperatura
- \quad
- Vidrio de reloj
- Reactivos:
- Catecol al 1%
\vskip1.000000\baselineskip
Se sumergieron 80 gramos de cacao en 2 litros de
agua caliente y se mantuvieron en un baño de agua a la temperatura
y tiempo indicados anteriormente. Se enfrió el cacao tan rápido como
fue posible bajo un grifo. Se colocaron las semillas de cacao en un
vidrio de reloj y se cortaron por la mitad con un cuchillo. Se
colocaron gotas de catecol al 1% sobre la superficie y se observó
el color de las semillas de cacao. Se registraron los resultados tal
como se ilustra en la tabla 1 y la tabla 2 a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La introducción de las semillas dentro del baño
de agua produjo una disminución de la temperatura de 10ºC. Esto se
debe a la transferencia de temperatura desde el agua a las semillas.
En todos los casos, se empezó el cronometraje cuando la temperatura
de las semillas se igualó a la temperatura prefijada de la agua.
Tal como puede observarse a partir de los
resultados presentados en la tabla 2, el tiempo y la temperatura
que optimizaron la inactivación de la polifenol oxidasa fue a 95ºC
durante 5 minutos. En estas condiciones, se observó una completa
ausencia de melanosis o pardeamiento en las semillas de cacao.
Según los resultados mostrados en la figuras
3-5, se observa que el cambio en la temperatura
(p<0,05) tiene un efecto mucho mayor sobre el nivel de melanosis
que el cambio en el tiempo (p>0,05). Se observa un efecto
decreciente sobre el nivel de melanosis a medida que se aumenta la
temperatura, debido a la inactivación de la polifenol oxidasa.
Además, el nivel de melanosis aumentó con un aumento en el tiempo,
debido a reacciones de pardeamiento no enzimático o reacciones de
Maillard que dependen de temperaturas elevadas a lo largo de
periodos de tiempo prolongados. Por tanto, el tratamiento térmico
necesario confirmado para evitar la reacción de pardeamiento o
melanosis es a 95ºC durante 5 minutos. Tiempos más largos producen
pardeamiento debido a reacciones de Maillard. Para una escala de
melanosis entre 0-8, el nivel de desarrollo de
melanosis a una temperatura de 95ºC durante 5-7
minutos es de 0,8. Puede concluirse que el tratamiento térmico
prolongado durante 2 minutos no dará un nivel superior a 1 en la
escala de melanosis.
\vskip1.000000\baselineskip
Se extrajeron 25 g de producto intermedio de
grano de cacao desgrasado y no fermentado, seco que contenían 2,31
g de polifenoles totales (9,25% en peso) inicialmente con agua en
una razón de 1:15 (cacao:agua). Se llevó a cabo la extracción a una
temperatura de 30ºC durante un periodo de tiempo de 2,5 horas.
Tras la primera extracción, se centrifugó la
mezcla. Se obtuvieron dos fracciones: un líquido y sólidos agotados.
Se sometieron los sólidos agotados al procedimiento de extracción
anterior dos veces más. Se mantuvieron iguales las condiciones,
excepto que la razón de sólido:disolvente en las dos últimas
extracciones era de 1:10.
Se ilustran los resultados del experimento en la
tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Está claro a partir de los resultados mostrados
en la tabla 3 que, tras la tercera extracción, se recuperan el
81,08% de los polifenoles en la disolución. Se obtienen 594 ml de
disolución de los que 5.84 g son sólidos totales (0,98% en peso) y
1,42 g son polifenoles totales. Los polifenoles totales representan
el 24,27% de los sólidos totales presentes en la disolución.
\vskip1.000000\baselineskip
Los granos de cacao frescos no fermentados
contienen en promedio el 50% en peso de humedad, el 24% en peso de
grasa, el 3,5% en peso de polifenoles totales, el 7,8% en peso de
cáscara y el 14,7% en peso de otros compuestos.
Se blanquearon 1000 kg de granos de cacao
frescos no fermentados en agua caliente a 95ºC durante 7 minutos
para inactivar la enzima PPO. Tras el blanqueo, se aclararon los
granos agua fría. A continuación, se secaron al sol durante una
semana los granos, con un contenido en humedad del 44% en peso, para
disminuir el contenido en humedad hasta el 6% en peso. Tras el
secado, se obtuvieron 532 kg de granos de cacao no fermentados secos
con actividad PPO muy reducida y/o inactivada. Este subproducto
contenía el 6,57% de polifenoles.
En una etapa siguiente, se redujo el tamaño de
partícula de los granos secos mediante machacado y posterior
molienda. Se realizó el machacado usando un molino de martillos para
obtener fragmentos. Tras el machacado, se molieron los fragmentos
en un molino de espigas criogénico usando nitrógeno como medio de
congelación para evitar la fusión de la grasa. Durante la molienda
criogénica, se congeló el subproducto a -5ºC. La distribución de
tamaño de partícula final era del 99% en peso inferior a 150
\mum.
Se desgrasó el polvo de cacao no fermentado con
el fin de promover la disolución, en las siguientes operaciones.
Para el desgrasado, se usó un sistema extracción con CO_{2}
supercrítico. Tras la extracción, se obtuvieron 295 kg de producto
intermedio de grano de cacao desgrasado no fermentado. Este
subproducto contenía el 11,86% de polifenoles totales y el 1% de
grasa. También se obtuvieron 237 kg de manteca de cacao. Esta
manteca es adecuada para el consumo humano.
Para extraer los polifenoles mediante
solubilización, se mezclan los 295 kg de polvo desgrasado no
fermentado con 4.425 kg de agua (1:15) para la primera extracción.
Se extrae la mezcla en un reactor mediante agitación a 35ºC durante
2,5 horas. En esta extracción, el 60% de los polifenoles iniciales
estaban en disolución. Tras la extracción, se separaron los sólidos
usando un decantador seguido de una centrífuga. Se obtuvieron dos
fracciones. Una fracción líquida de 4.291 kg que contiene el 1,88%
de sólidos disueltos totales SDT (80,76 kg) de los que el 26% son
polifenoles (21 kg). Esta fracción se denomina la 1ª disolución. La
otra fracción está compuesta por 428,48 kg de los sólidos
semiagotados que contienen el 50% de humedad.
Los sólidos agotados todavía contienen el 40% de
los polifenoles que estaban presentes en los granos de cacao no
fermentados. Se sometieron 428,48 kg de sólidos agotados (50% de
sólidos) a una segunda etapa de extracción con 1.713,92 kg de agua
(1:10) en las mismas condiciones de la extracción anterior. Como en
el caso anterior, se obtuvieron dos fracciones. Una fracción
líquida de 1760,58 kg que contiene el 1,32% de sólidos disueltos
totales (23,33 kg) de los que el 30% son polifenoles (7 kg). Esta
fracción se denomina la 2ª disolución. La otra fracción contiene
381,82 kg de sólidos agotados de los que el 50% es humedad. Los
sólidos agotados todavía contienen 7 kg de polifenoles que pueden
disolverse en futuras extracciones si se desea.
En la etapa siguiente, se mezclan juntas las
disoluciones obtenidas en las extracciones 1ª y 2ª en un tanque
intermedio. La mezcla de ambas disoluciones representa 6052,1 kg que
contienen el 1,71% de sólidos disueltos totales (104,1 kg) de los
que el 26,9% son polifenoles (28 kg).
Entonces, se hizo pasar la disolución a través
de una membrana de ultrafiltración con el fin de eliminar las
particular más grandes (es decir proteínas, hidratos de carbono,
etc.). La membrana usada tenía un corte de 10.000 Dalton. Tras la
ultrafiltración, se obtienen dos fracciones, un material retenido y
un material permeado. El material retenido pesaba 605,21 kg y
contenía el 6,21% de sólidos disueltos totales (37,6 kg) de los que
el 3,72% eran polifenoles (1,4 kg). El material permeado pesaba
5.446,21 kg en disolución que contenían el 1,22% de sólidos
disueltos totales (66,5 kg) de los que el 40% son polifenoles (26,6
kg).
La siguiente etapa llevada a cabo fue una
nanofiltración realizada con el fin de concentrar los sólidos
disueltos totales y eliminar parcialmente las sales. Se hicieron
pasar los 5.446.21 kg de material permeado de UF a través de un
nanofiltro. Como en la operación de separación con membrana
anterior, se obtuvieron dos fracciones. El material permeado está
compuesto por 4.851,89 kg que contienen el 0,14% de sólidos
disueltos totales (7 kg), que son principalmente sales disueltas.
El material retenido enriquecido pesaba 595 kg y contenía el 10% de
sólidos disueltos totales (59,5 kg) de los que el 44,7% eran
polifenoles (26,6 kg).
En una etapa siguiente, se concentraron los 595
kg de material permeado de NF usando un secador vertical de vacío a
55ºC y 300 mbar. En el procedimiento de secado, se eliminaron 495,04
kg de agua. Finalmente, se obtuvieron 99,16 kg de concentrado
líquido de polifenoles de cacao que contenía el 60% de sólidos
disueltos totales (59,5 kg). Este producto contiene el 26,82% de
polifenoles (26,6 kg).
Opcionalmente, el concentrado líquido de
polifenoles de cacao puede secarse adicionalmente con el fin de
obtener un polvo. Para este fin, se mezclan 99,16 kg de concentrado
líquido de polifenoles con 5 kg de goma guar. Entonces se hace
pasar la mezcla a través de un secador por pulverización.
Finalmente, se obtuvieron 67,1 kg de concentrado en polvo de
polifenoles de cacao que contenía el 4% de humedad y el 39,64% de
polifenoles.
Claims (27)
1. Procedimiento en el que se obtiene un
concentrado de polifenoles de cacao que comprende las etapas de:
- a.
- someter granos de cacao no fermentados a una etapa de blanqueo en agua a una temperatura en el intervalo entre 85-100ºC durante un periodo de tiempo en el intervalo entre 3 hasta 15 minutos para dar granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida;
- b.
- secar los granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida a una temperatura inferior a 85ºC para obtener granos de cacao no fermentados secos con un contenido en humedad no superior al 15%;
- c.
- someter los granos de cacao no fermentados secos a una etapa de reducción del tamaño de partícula para obtener un producto intermedio de grano de cacao no fermentado seco, donde al menos el 99% en peso del producto tiene un tamaño de partícula inferior o igual a 300 \mum;
- d.
- extraer los polifenoles del producto intermedio de grano de cacao no fermentado secado para dar un extracto de polifenoles de cacao y sólidos extraídos;
- e.
- concentrar el extracto de polifenoles de cacao para producir un concentrado de polifenoles de cacao en el que la concentración de polifenoles presentes es al menos del 10% en peso; y en el que el procedimiento incluye además una etapa de desgrasado que se lleva a cabo antes de la etapa d).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa de desgrasado se lleva a cabo tras la etapa b) pero
antes de la etapa c).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa de desgrasado se lleva a cabo tras la etapa c) pero
antes de la etapa d).
4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 ó
3, en el que en la etapa de desgrasado se prensan los granos de
cacao no fermentados secados o el producto intermedio de grano de
cacao para formar una torta prensada y se elimina la grasa.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que el prensado se lleva a cabo usando una prensa de expulsión a
una presión de aproximadamente 50 MPa.
6. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que la torta prensada formada se somete a una etapa de
trituración en la que el tamaño de partícula se reduce hasta un
tamaño inferior o igual a 5000 \mum.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 2 ó
3, en el que en la etapa de desgrasado se emplea extracción con
CO_{2} supercrítico.
8. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que en la etapa de aventado del tamaño de partícula,
se muelen los granos de cacao no fermentados secados.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que en la etapa de reducción del tamaño de partícula, se muelen
los granos de cacao no fermentados secados usando un molino
criogénico.
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que en la etapa de reducción del
tamaño de partícula, se muelen los granos de cacao no fermentados
secados usando un separador de molino.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que la etapa de molienda incluye una etapa de clasificación final
para dar un producto intermedio de grano de cacao no fermentado
secado, mediante lo cual al menos el 99% en peso del producto
intermedio tiene un tamaño de partícula inferior o igual a 120
\mum.
12. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que en la etapa d), se extraen los polifenoles
usando un disolvente.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en
el que el disolvente es agua o etanol o una mezcla de los dos.
14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó
13, en el que la razón de producto intermedio de grano de cacao no
fermentado secado con respecto a disolvente está en el intervalo de
desde 1:5 hasta 1:30 en peso, se lleva a cabo la extracción a una
temperatura no superior a 75ºC y durante la extracción, está
presente agitación continua.
15. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que en la etapa d), se extraen los
polifenoles mediante centrifugación o filtración.
16. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa d) incluye una etapa de solubilización
preliminar.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, en
el que el extracto de polifenoles de cacao obtenido en la etapa d)
se somete a una etapa de extracción adicional.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
en el que la etapa de extracción adicional supone o bien
centrifugación o bien microfiltración.
19. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en el que en la etapa e), se concentra el
extracto de polifenoles de cacao mediante ultrafiltración para dar
un material permeado de polifenoles de cacao.
20. Procedimiento según la reivindicación 19, en
el que en la etapa e), se lleva a cabo una etapa de nanofiltración
adicional tras la ultrafiltración para dar un material retenido de
polifenoles de cacao.
21. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en el que en la etapa e), se concentra el
extracto de polifenoles de cacao mediante evaporación a vacío.
22. Procedimiento según las reivindicaciones 19
ó 20, en el que se concentra adicionalmente el material permeado y/o
material retenido de polifenoles de cacao mediante evaporación a
vacío.
23. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, que comprende además una etapa final de secado del
concentrado de polifenoles de cacao para obtener un concentrado de
polifenoles de cacao en polvo.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, en
el que se seca el concentrado de polifenoles de cacao usando un
secador de vacío o un secador por pulverización.
25. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende una etapa adicional de machacado y aventado tras la etapa
b) y antes de la etapa c).
26. Procedimiento según cualquier reivindicación
anterior, en el que en la etapa b), se secan los granos de cacao no
fermentados con actividad polifenol oxidasa reducida mediante
exposición al sol.
27. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 25, en el que en la etapa b), se secan los
granos de cacao no fermentados con actividad polifenol oxidasa
reducida usando un secador de aire caliente, un secador de aire no
caliente, un secador de granos comercial, un secador de lecho
fluidizado discontinuo, a vacío o un secador dieléctrico.
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