ES2573718T3 - Composición liotrópica de carbohidratos en grasas, procedimiento para obtenerla, aplicación de la misma en la elaboración de chocolate y sucedáneos - Google Patents

Composición liotrópica de carbohidratos en grasas, procedimiento para obtenerla, aplicación de la misma en la elaboración de chocolate y sucedáneos Download PDF

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Abstract

Composición liotrópica de carbohidratos, caracterizada porque es estable entre 4 ºC y 25 ºC y comprende una grasa o una mezcla de varias grasas para uso alimentario, cuyo punto de fusión es inferior a 50 ºC, carbohidratos seleccionados de mono-, di-, trisacáridos y/o polialcoholes en una proporción superior al 40 % en peso, tensioactivos en una concentración del 0,01 al 4 % en peso y una humedad del 2 al 10 %, refiriéndose los porcentajes en peso al producto final.

Description

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preferentemente a 79 ºC, durante de 2 a 5 minutos, preferentemente de 2 a 3 minutos. En términos generales se puede decir que la miel pasteurizada, producto de las fases 1, 2 y 3, se puede almacenar a 4-10 ºC durante 2 años, a 25-27 ºC hasta 6 meses y a 27-45 ºC durante no más de un mes.
Cuando dicha miel pasteurizada forma la solución de carbohidratos de la fase polar, se obtiene una composición liotrópica final con un aroma a miel.
En otra realización particular de la etapa a), los carbohidratos de la solución de carbohidratos provienen de la fruta y la etapa a) comprende las siguientes fases:
i. extracción del zumo de la fruta por procedimientos mecánicos o por difusión acuosa,
ii. rectificación, y/o
iii. concentración,
en la que el orden de las fases ii) y iii) pueden ser el dado o el inverso, es decir, concentración y/o rectificación.
La fruta es el conjunto de frutos comestibles obtenidos de plantas cultivadas o silvestres. Dependiendo de la fruta de partida, en la fase i) se utilizan para obtener zumos procedimientos mecánicos o difusión acuosa. Así, los procedimientos mecánicos son válidos para obtener zumo de frutas carnosas tales como por ejemplo manzanas, naranjas, fresas, etc. y la difusión acuosa es necesaria para la algarroba, entre otros.
El zumo obtenido en la fase i) se somete posteriormente a la fase ii) y/o a la fase iii) en un orden u otro (primero la fase ii) y/o después la iii) o al revés) según se deseen obtener zumos concentrados; zumos extraídos con agua y concentrados; zumos concentrados y rectificados; zumos extraídos con agua, concentrados y rectificados; zumos rectificados y concentrados; zumos extraídos con agua rectificados y concentrados; o mosto concentrado y rectificado. Con los procedimientos de rectificación (fase ii)), es fundamental la eliminación parcial o total de sustancias colorantes, fenólicas, sales y sustancias orgánicas. Asimismo, es conveniente eliminar el ácido butírico y los taninos, impurezas responsables de la astringencia. En el caso de los mostos, es importante estabilizarlos mediante adición de sulfuroso, por lo que este después deberá ser eliminado mediante desulfitación.
En una realización particular de la fase ii), la rectificación se lleva a cabo mediante la absorción con ayudantes de filtración, tales como el carbón activo, tierras de diatomeas y zeolitas, resinas de intercambio, membranas selectivas (ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa), por ejemplo se utilizan macroporosas para purificar la solución.
La fase de concentración (fase iii)), se lleva a cabo utilizando tecnologías de evaporación como evaporadores al vacío.
El producto obtenido siguiendo estas fases i), ii) y iii) es un líquido meloso, con un 45-83 % de carbohidratos solubles, fructosa y glucosa principalmente y otros carbohidratos: mono-, di-, oligo-sacáridos y polioles y compuestos aromáticos naturales presentes en la fruta como el propionato de etilo y el etil maltol.
Independientemente de la fuente de carbohidratos de la etapa a), es decir, ya sea la solución de carbohidratos miel pasteurizada producto de las fases 1-3, líquido meloso producto de las fases i-iii, u otra solución de carbohidratos, si el porcentaje de carbohidratos en la solución de carbohidratos es mayor del 60 %, preferiblemente la solución de carbohidratos se diluye mediante adición de un disolvente polar con sistemas convencionales de mezcla, tal como agitación mecánica (50 rpm), ultrasonidos o sistemas estáticos tubulares, a una temperatura entre 30 y 45 ºC. En una realización particular, la preparación de la fase polar se lleva a cabo expresamente a una temperatura de 45 ºC y en otra realización particular a 30 ºC.
Entre dichos disolventes polares se encuentran el agua, disolventes acuosos, mezclas hidroalcohólicas, etanol y disolventes orgánicos autorizados para uso alimentario.
Preferentemente, cuando en la fase polar se utiliza como disolvente una solución hidroalcohólica, etanol u otro disolvente orgánico, el tensioactivo se incorporará en la fase polar, mientras que cuando el disolvente en la fase polar es agua, el tensioactivo se introducirá preferentemente en la fase grasa. Asimismo, cuando la fase polar no comprenda un disolvente, el tensioactivo se incorporará en la fase grasa.
El etanol está restringido para uso alimentario, pero la utilización de una pequeña cantidad de etanol (aproximadamente 5 %) en productos alimenticios es aceptable. Además, cuando se usa en el procedimiento para preparar la composición liotrópica de la presente invención, el alcohol se evapora dando como resultado un producto prácticamente libre de alcohol.
En cuanto a la etapa b), en una realización particular, la preparación de la fase grasa se lleva a cabo mediante mezcla estática en un mezclador tubular o mecánicamente a 20-200 rpm, preferentemente a 40-50 rpm. En cuanto a la temperatura, en una realización particular la preparación de la fase grasa se lleva a cabo a una temperatura de 65 ºC. En otra realización particular, a 40 ºC y en otra realización particular a una temperatura 5 ºC superior a la temperatura de fusión de la grasa.
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En la fase grasa, se pueden utilizar distintas grasas para uso alimentario, que pueden ser de origen vegetal, de origen animal o mezclas de ambas. Típicamente son grasas ricas en ácidos grasos poliinsaturados tales como el ácido oleico, el ácido linoleico o el ácido esteárico; por ejemplo, la manteca de cacao, grasa de sal y otras. Preferiblemente se utilizará manteca de cacao y opcionalmente grasas equivalentes (grasas compatibles con la manteca de cacao) cuyo límite legal de uso es del 5 % para el chocolate. Para la fabricación de sucedáneos de chocolate no existen restricciones legales en cuanto a los tipos de grasas a utilizar.
Para obtener la composición liotrópica de la presente invención solo se pueden utilizar una o varias grasas comestibles, cuyo punto de fusión sea inferior a 50 ºC. Entre ellas se encuentran las especificadas en la Tabla 1.
TABLA 1
Lista de algunas de las grasas comestibles con punto de fusión menor de 50 ºC.
Grasa
Fuente Punto de fusión (ºC)
Grasa de mantequilla
Leche de vaca 28-36
Manteca de cacao
Theobroma cacao 30-35
Grasa de sal
Shorea robusta 28-39
Manteca de cerdo
Sus scrofa doméstica 28-48
Aceite de palma
Elaeis guineensis 24-30
Las grasas utilizadas en la presente invención pueden ser obtenidas por procedimientos físicos, prensas hidráulicas
o expulsores, o procedimientos extractivos, mediante el uso de disolventes autorizados en alimentación y utilizarse como tal o purificadas mediante procesos químico-físicos de refinación. Dichos procesos físicos, extractivos y químico-físicos son ampliamente conocidos por el experto en la materia. Incluyen: filtración, desgomado, neutralización, deshidratación, decoloración, desodorización y winterización. Opcionalmente estas grasas pueden ser hidrogenadas y utilizadas como tales o mezcladas con otras grasas.
En una realización particular y preferente de la presente invención, la fase grasa comprende manteca de cacao y/o lecitina y/o polirricinoleato de poliglicerol.
En una realización particular de la etapa c), la relación en la que se mezclan la fase polar y la fase grasa es tal que la relación entre la solución de carbohidratos de la fase polar y la fase grasa varía en un intervalo de 1:1 a 10:1 y preferentemente 2:1.
En una realización particular, la mezcla de la fase grasa y la fase polar se lleva a cabo durante 2 horas. En otra realización particular la agitación se lleva a cabo a entre 100 y 600 rpm.
Para eliminar el disolvente por evaporación (etapa d)), se pueden utilizar cualquiera de los muchos sistemas de evaporación existentes conocidos por el experto en la técnica en los que se simultanean la agitación mecánica y la evaporación al vacío. Entre los sistemas más utilizados destacan el evaporador planetario al vacío agitado (sistema por lotes) y el evaporador al vacío de película fina agitada (sistema continuo).
En una realización particular de la etapa d) se utilizan sistemas evaporadores por lotes, con una agitación de entre 10-200 rpm, durante menos de 5 horas. El proceso de evaporación tiene que ser lo más rápido posible para evitar la polimerización de los azúcares y la formación de cristales mayores de 35 µm. Preferiblemente la evaporación se lleva a cabo durante 2 horas.
En otra realización particular de la etapa d), el sistema de evaporación es un evaporador al vacío de película fina agitada, utilizando una temperatura menor de 65 ºC y una presión menor de 10000 pascales, con agitación entre 10 y 200 rpm y durante un tiempo inferior a treinta minutos.
En una realización particular del procedimiento de la invención la etapa d) se lleva a cabo a una temperatura 15 ºC más elevada que el punto de fusión de la grasa utilizada. En otra realización particular del procedimiento de la invención, la etapa d) se lleva a cabo a una temperatura menor de 50 ºC y en otra realización particular, a una temperatura menor de 40 ºC. Asimismo, en otra realización particular, la etapa d) se lleva a cabo a una presión menor de 5000 pascales.
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En cuanto a la etapa e) del procedimiento de la invención (adición de tensioactivo actuando como un emulsionante), los tensioactivos utilizados en la presente invención pueden ser preferentemente sucroglicéridos, sucroésteres, polirricinoleato de poliglicerol y/o lecitina y/o mezclas de los mismos.
En la presente invención, el término de sucroglicéridos designa la mezcla de productos obtenidos por transesterificación de la sacarosa y de triglicéridos naturales o de síntesis; estas mezclas contienen monoglicéridos, diglicéridos, triglicéridos, monoésteres y diésteres de sacarosa. Los sucroglicéridos contienen entre un 40 % y un 60 % de sacaroésteres de ácidos grasos y pueden presentarse en una forma pulverulenta.
En los términos de la presente invención, por sucroésteres se entienden los monoésteres y diésteres de sacarosa obtenidos por la acción de la sacarosa sobre un ácido graso que puede contener de 12 a 20 átomos de carbono (del mismo tipo que los utilizado para preparar los sucroglicéridos) o bien por separación de sucroglicéridos. Los sucroésteres pueden presentarse en forma pastosa o en forma pulverulenta.
El polirricinoleato de poliglicerol (PGPR) se prepara por esterificación de poliglicerol con ácidos grasos condensados de aceite de ricino. La fracción de poligliceroles está compuesta por no menos del 75 % de di-, tri-y tetragliceroles y contiene no más del 10 % de poligliceroles iguales o superiores al heptaglicerol.
La lecitina se obtiene para usos alimenticios de aceite de semillas (en particular de las semillas de soja del género Glycine y de las semillas de girasol del género Helianthus) y de la yema de huevo. La lecitina es una mezcla compleja de fosfolípidos y otros componentes. En la bibliografía puede encontrarse nombrada como 1,2-diacil-snglicero-3-fosfocolina. La composición de la lecitina y por tanto sus propiedades físicas varía enormemente dependiendo de la fuente y el grado de purificación.
En una realización particular, el tensioactivo añadido es PGPR, PGPR y lecitina, o sucroésteres y lecitina. La dosificación del tensioactivo se puede llevar a cabo mediante bombas dosificadoras y posteriormente el producto se desplaza a los depósitos de almacenamiento, en los que se garantizará la mezcla perfecta del tensioactivo mediante agitación mecánica suave (50-100 rpm). El producto obtenido en esta fase es ya la composición liotrópica de la invención, sin embargo es opcional aunque recomendable llevar a cabo la etapa de atemperación para conseguir un producto en las condiciones idóneas de expedición y conservación.
Para el atemperado de la composición liotrópica, se pueden utilizar los dos sistemas de atemperación generales: atemperadoras continuas o multietapa y atemperadoras por lotes, en las mismas condiciones de la grasa de origen. La gran diferencia es el sistema de trabajo, aunque como cualquier experto en la materia sabe, existen múltiples posibilidades dentro de cada grupo. Brevemente, cuando se utilizan las atemperadoras continuas, se dosifica gradualmente la composición liotrópica mediante una bomba de alimentación, normalmente situada en la parte inferior, a aproximadamente una temperatura 8 ºC por encima del punto de fusión de la grasa de partida. La composición liotrópica asciende por las zonas de enfriamiento, en las que los controles de enfriamiento regulan la velocidad de ascensión. Así, la composición liotrópica se enfría a 5 ºC por debajo del punto de fusión de la fase grasa. En la fase final, la composición liotrópica es calentada ligeramente y se eleva su temperatura hasta su temperatura de fusión, consiguiendo una composición liotrópica con una estructura fina y homogénea. En estos sistemas continuos, el tiempo de residencia total puede variar de 10 a 360 minutos.
Como atemperadoras por lotes se utilizan, entre otros, recipientes agitados termorregulados grandes. La composición liotrópica entra en estado líquido y mediante esfuerzos mecánicos (agitación entre 80 y 125 rpm) y enfriamiento a través de la camisa termorregulada, se consigue enfriar la composición liotrópica 5 ºC por debajo del punto de fusión de la fase grasa. Posteriormente se eleva la temperatura hasta su temperatura de fusión, consiguiendo una composición liotrópica con una estructura fina y homogénea.
Posteriormente, sea cual sea el equipo de atemperación usado, la composición liotrópica se utiliza directamente como intermedio para la elaboración de productos alimentarios o se enfría hasta la temperatura de almacenamiento, entre 4-10 ºC, consiguiéndose así el grado de estabilidad satisfactorio para la expedición y conservación del producto. Si posteriormente la composición liotrópica se quiere utilizar en fase líquida, se funde y se mantiene en agitación a 20 h-1, a una temperatura 5 ºC por encima del punto de fusión de la fase grasa hasta su utilización. Por ejemplo, en el caso de que la frase grasa sea manteca de cacao o grasas equivalentes, la composición liotrópica se funde a temperaturas superiores a 34 ºC y se mantiene provisionalmente en cubas calentadas a aproximadamente 40 ºC y en agitación a 20 h-1, hasta su uso.
El comportamiento de la composición liotrópica resultante es muy similar, a grandes rasgos, al de la grasa de origen por lo que se pueden utilizar los mismos tipos de almacenes y depósitos.
Por último, es también un objeto de la presente invención el uso de la composición liotrópica de la invención como intermedio en la producción de distintos productos alimentarios. La composición objeto de la presente invención puede actuar como un agente endulzante, por ejemplo, puede añadirse fácilmente a margarinas, mantequillas y otros aceites comestibles en un amplio rango de concentraciones. Adicionalmente, la composición liotrópica de la invención puede usarse como un vehículo de agua, aromas y/u otros componentes a una fase grasa, de manera que se modifique positivamente el perfil de los productos finales. Así, la composición liotrópica de la invención puede actuar como un vehículo de aroma de manzana, algarroba, albaricoque, piña, cereza y/o fresa, entre otros.
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Ejemplo 1.-Preparación de una composición liotrópica a partir de zumos de frutas extraídos con agua, rectificados y concentrados.
Se prepara la fase polar mezclando 1336 g de solución de carbohidratos, en este caso zumo de fruta extraído con agua, rectificado y concentrado, cuya composición tiene el 80 % de carbohidratos y el 20 % de agua, con 312 g de agua. Esta mezcla se lleva a cabo a 30 ºC mediante agitación mecánica suave, 50 rpm.
Se prepara la fase grasa mezclando 650 g de manteca de cacao con 9 g de lecitina de soja y 9 g de polirricinoleato de poliglicerol (PGPR). Esta mezcla se lleva a cabo a 40 ºC mediante agitación mecánica suave, 50 rpm.
La fase grasa y la fase polar se mezclan con agitación a 600 rpm durante un minuto a 42 ºC. El producto de dicha mezcla se mantiene a una temperatura de 34 ºC-42 ºC.
La eliminación del disolvente por evaporación se lleva a cabo por adición en continuo a un concentrador planetario encamisado a 50 ºC y a una presión absoluta cercana a 5000 pascales. Al principio, la presión aumenta ligeramente hasta 7500 pascales. Al final del procedimiento, la presión se sitúa entre 3000-1800 pascales. La evaporación dura 2 horas y se recogen 502 ml del disolvente, para lo que debe de haber un sistema de condensación apropiado. El concentrado liotrópico resultante de la eliminación del disolvente tiene una humedad del 4,3 %. Durante todo el proceso de evaporación, se mantiene una agitación a 200 rpm.
La agitación se baja posteriormente a 50 rpm, se añaden otros 9 g de PGPR al concentrado liotrópico y el producto se desplaza a los depósitos de almacenamiento, en los que se garantizará la mezcla perfecta del emulsionante mediante agitación mecánica suave (50 rpm). El producto obtenido se almacena en agitación en fase líquida 20 h-1 a una temperatura de 40 ºC hasta su atemperado.
Al inicio del atemperado, el concentrado liotrópico se calienta hasta 45 ºC, encontrándose en estado líquido. Posteriormente se aplica un enfriamiento escalonado. Conforme se enfría hasta los 26-28 ºC, se van formando cristales grasos de todos los tipos. Al subir la temperatura hasta 28-31 ºC, los cristales inestables se funden, quedando solo los estables. Estos cristales estables actúan como núcleos de cristalización, por lo que cuando se enfrían gradualmente, todos los cristales que se forman son estables. Manteniendo la temperatura de almacenamiento entre 4-10 ºC, se consigue finalmente el grado de estabilidad satisfactorio para la expedición y conservación de la composición liotrópica.
Cuando las composiciones liotrópicas descritas en este párrafo se quieren utilizar en fase líquida, se funden a temperaturas superiores a 36 ºC y se mantienen provisionalmente almacenados en cubas calentadas a una temperatura de 40 ºC y agitadas a 20 h-1, hasta su uso.
La composición de la composición liotrópica final es 58,6 % de carbohidratos de los que el 55 % son suma de los monómeros fructosa y glucosa, 35,6 % de manteca de cacao, 4,3 % de agua, 1,0 % de PGPR y 0,5 % de lecitina.
Ejemplo 2.-Preparación de una composición liotrópica a partir de zumo de fruta, rectificado y concentrado,utilizando etanol como un disolvente.
En un mezclador-concentrador planetario dotado de un sistema de vacío, una columna de condensación de disolvente y un sistema de agitación, se mezclan 2706 g de zumo de fruta, rectificado y concentrado, cuya composición es: 63,6 % de carbohidratos, 0,1 % de compuestos aromáticos, 0,2 % de minerales y 36 % de agua, con 200 ml de etanol de 96º. Esta mezcla se lleva a cabo durante 30 minutos a 45 ºC mediante agitación mecánica a 50 rpm. A la solución se le añaden 20,5 g de lecitina y se mantiene la agitación durante 5 minutos.
Por otro lado se prepara la fase grasa, mezclándose 294,5 g de manteca de cacao (Theobroma cacao) y 15,5 g de grasa de sal (Shorea robusta) a 50 ºC con agitación a 40 rpm.
La fase grasa se añade a la fase polar y se mezclan durante 30 minutos a 45 ºC mediante agitación mecánica a 100 rpm.
La eliminación del disolvente por evaporación se lleva a cabo en el mismo mezclador-concentrador planetario encamisado a temperatura de 50 ºC, con agitación a 200 rpm y una presión absoluta menor de 30000 pascales. La evaporación dura 2 horas y se recogen 1022 ml del disolvente, para lo que debe de haber un sistema de condensación apropiado. El concentrado liotrópico resultante de la eliminación del disolvente tiene una humedad del 6,8 %.
Posteriormente, a este producto se le añaden 15 g de PGPR, se atempera (tal y como se ha especificado en el ejemplo 1) manteniendo la agitación a 100 rpm y se descarga a una temperatura de 30,4 ºC. La composición del producto final es 77.4 % de carbohidratos, 13,2 % de manteca de cacao, 6,8 % de agua, 0,7 % de PGPR, 0,9 % de lecitina, 0,7 % de grasa de sal, 0,2 % de compuestos minerales y 0,1 % de compuestos aromáticos.
Ejemplo 3.-Preparación de la composición liotrópica a partir de una composición a partes iguales de zumode frutas (rectificado y concentrado) y zumo de frutas extraído con agua (concentrado y rectificado) usando sucroésteres como un emulsionante.
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