ES2608396T3 - Esterilización de productos heterogéneos mediante calentamiento óhmico - Google Patents

Abstract

Un proceso para esterilizar un producto heterogéneo no esterilizado, comprendiendo dicho proceso las etapas de: - proporcionar un producto heterogéneo no esterilizado que comprende una fase acuosa continua, partículas sólidas dispersadas y gotitas dispersadas de una emulsión de agua en aceite (W1/O) que contiene una fase acuosa interna W1, teniendo dicha fase acuosa interna W1 una conductividad eléctrica superior a la de fase acuosa líquida continua; y - esterilizar el producto heterogéneo no esterilizado mediante calentamiento óhmico.

Description

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DESCRIPCION

Esterilizacion de productos heterogeneos mediante calentamiento ohmico Campo tecnico de la invencion

La presente invencion se refiere a un metodo de esterilizacion de productos heterogeneos usando calentamiento ohmico. Mas especificamente, la invencion se refiere a un metodo de esterilizacion mediante calentamiento ohmico de productos alimenticios heterogeneos que comprenden particulas solidas dispersadas en una fase acuosa continua. La presente invencion proporciona tambien productos heterogeneos esterilizados que pueden ser obtenidos mediante dicho metodo.

Antecedentes de la invencion

La vida en almacenamiento de muchos productos, en particular productos alimenticios, esta limitada por la presencia de microorganismos. El proceso mas comun para preservar productos del deterioro microbiano es la esterilizacion con calor. Sin embargo, el calentamiento puede tener efectos no deseables como cambios de color, forma, gusto, aroma y textura. Por lo tanto, es un reto mejorar los metodos de esterilizacion existentes de forma que el producto esterilizado retenga tantas de sus cualidades deseables como sea posible durante la esterilizacion. El calentamiento ohmico es un ejemplo de un metodo de esterilizacion en el que el tiempo y la temperatura de calentamiento se optimizan para minimizar la exposicion del producto al calor. El calentamiento ohmico es un proceso en el que se hace pasar corriente electrica a traves de materiales con el fin de calentarlos y esterilizarlos. En el calentamiento ohmico, no hay necesidad en principio de transferir calor a traves de las superficies interfaciales solido-liquido o en el interior de las particulas solidas a traves de una conduccion termica, ya que la energia se disipa directamente en el material. Como consecuencia, el calentamiento ohmico puede ser usado para calentar materiales a una velocidad extremadamente rapida y la profundidad de la penetracion es virtualmente ilimitada. Por lo tanto, es posible tambien calentar solidos o un material en forma de particulas y/o un material que tenga una viscosidad elevada, lo que apenas puede ser conseguido usando tecnicas convencionales de calentamiento. La aplicabilidad del calentamiento ohmico depende la conductividad electrica del producto que va a ser calentado. La mayoria de las preparaciones alimenticias contienen un porcentaje moderado de agua libre con sales ionicas disueltas y, por lo tanto, conducen lo suficientemente bien para que sea aplicado un calentamiento ohmico.

En el caso de que el producto tenga una conductividad electrica mas o menos homogenea, el producto no experimenta un gradiente de temperaturas grande dentro de si mismo a medida que se calienta, y el liquido y las particulas solidas son calentados de forma virtualmente simultanea.

Sin embargo, muy pocos productos alimenticios liquidos o de tipo liquido son verdaderamente homogeneos. La mayoria de los productos alimenticios son heterogeneos y consisten en mezclas de una fase continua con particulas solidas de diferentes naturalezas dispersadas en la misma. Los liquidos y las particulas solidas normalmente tienen conductividades electricas diferentes, siendo habitualmente mucho menor la conductividad electrica de las particulas solidas que la de la fase liquida. Esta diferencia de la conductividad electrica provoca generalmente que el liquido se caliente mucho mas rapidamente que las particulas solidas durante el calentamiento ohmico.

Para obtener una esterilizacion completa de un producto heterogeneo, las condiciones requeridas del proceso, por ejemplo, temperatura de esterilizacion minima, deben ser aplicadas al punto de calentamiento mas lento en el producto, que es habitualmente el centro de la particula solida mas grande en el medio del producto que va a ser esterilizado. Este tratamiento con calor da lugar necesariamente a un sobrecalentamiento de la fase liquida, con el deterioro por calor consecuente de la fase liquida y la sobrecoccion de la parte exterior de las particulas solidas. Este problema limita el tamano maximo de las particulas en un producto heterogeneo que va a ser esterilizado usando calentamiento ohmico.

Con el fin de superar este problema, se han hecho intentos de ajustar la conductividad electrica de la fase liquida continua a la de los constituyentes solidos restantes de los productos heterogeneos que van a ser esterilizados.

El documento US 2008/0020110 A1 describe un proceso de esterilizacion usando calentamiento ohmico de productos alimenticios heterogeneos que comprenden al menos una fase liquida y particulas solidas. El proceso descrito comprende una etapa de preparar una fase concentrada de lfquido/partfculas con una cantidad reducida de sal, una etapa de esterilizacion que incluye calentamiento ohmico, una etapa de mantenimiento de la fase concentrada durante un cierto tiempo a temperatura elevada, una etapa de enfriamiento de la fase concentrada y una etapa de envasado. La finalidad de reducir la salinidad de la fase concentrada es compensar la diferencia de la conductividad electrica de la fase liquida y las particulas solidas que constituyen el producto alimenticio heterogeneo. Despues de la fase de calentamiento, la fase concentrada se mezcla con una fase acuosa que comprende agua salada esterilizada para la formulacion final de la mezcla heterogenea.

En otra propuesta para superar este problema, se han hecho intentos de alterar la conductividad electrica de materiales solidos, para hacer coincidir mas estrechamente la conductividad de la fase liquida continua. Wang and

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Sastry (J. Food Eng., 20 1993 299-309 y J. Food Eng., 20 1993 311-323) describen el tratamiento de particulas de patatas con soluciones salinas antes del calentamiento ohmico.

Sarang et al. (J. Food Science E: Food Eng. Phys. Prop., 72(5) 2007 E227-E234) alteraron la conductividad electrica de alimentos solidos mediante un pretratamiento de escaldado. Los constituyentes solidos de comida preparada de pollo que comprende pollo, apio, brotes de soja, champinones y castanas de agua fueron escaldados en salsa de soja altamente conductora a 100 °C para ajustar su conductividad electrica a la de la salsa de la comida preparada.

Los metodos de calentamiento ohmico que hacen coincidir las conductividades electricas de la fase liquida continua y las particulas solidas dispersadas en la misma descritos en la tecnica anterior comprenden multiples etapas del proceso y/o un trabajo intensivo. Hay una necesidad continuada de metodos de esterilizacion menos complejos.

Por lo tanto, es un objeto de la presente invencion proporcionar un metodo de calentamiento ohmico menos complejo para la esterilizacion de productos heterogeneos que retengan las cualidades deseables de producto recientemente preparado.

Sumario de la invencion

Los presentes inventores han encontrado inesperadamente que el objetivo anterior se puede cumplir para productos heterogeneos que comprenden una fase acuosa liquida continua, particulas solidas dispersadas en aceite, empleando gotitas dispersadas de una emulsion de agua en aceite (W1/O) que contienen una fase acuosa interna W1 que tiene una conductividad electrica mayor que la fase acuosa liquida continua, mas en particular, empleando una concentracion elevada de sal de metal alcalino disuelta en la fase acuosa interna.

Se encontro inesperadamente que como maximo una pequena fraccion de los iones disueltos contenidos en la fase acuosa interna de las gotitas de la emulsion W1/O es liberada desde la emulsion durante el calentamiento ohmico. Por tanto, es posible esterilizar productos heterogeneos que comprenden particulas solidas que tienen una conductividad electrica relativamente baja bajo condiciones de calentamiento ohmico optimas reduciendo el contenido de sales de metales alcalinos de la fase acuosa continua y “ocultando” esta sal en la fase acuosa interna de las gotitas W/O que estan dispersadas por todo el producto heterogeneo.

Sorprendentemente, se encontro que el metal alcalino contenido en la fase acuosa interna de las gotitas W1/O es liberado sustancialmente a partir de las mismas en unos pocos dias despues de la esterilizacion. Por tanto, en unos pocos dias despues de la esterilizacion, el contenido de metales alcalinos del producto esterilizado es comparable al del producto preparado segun la misma receta, pero sin usar gotitas dispersadas de la emulsion W1/O.

Consecuentemente, los presentes inventores han desarrollado un proceso de esterilizar un producto heterogeneo que comprende particulas solidas dispersadas en una fase acuosa liquida continua, comprendiendo dicho proceso:

- proporcionar un producto heterogeneo no esterilizado que comprende una fase acuosa continua, particulas solidas dispersadas y gotitas dispersadas de una emulsion de agua en aceite (W1/O) que contiene una fase acuosa interna W1, teniendo dicha fase acuosa interna W1 una conductividad electrica superior a la de fase acuosa liquida continua;

- esterilizar el producto heterogeneo no esterilizado mediante calentamiento ohmico.

Este proceso ofrece la ventaja de que hace posible que productos heterogeneos que comprenden particulas solidas sean esterilizados mediante calentamiento ohmico en una unica etapa del proceso con un minimo impacto del calentamiento.

Los presentes inventores proporcionan adicionalmente productos heterogeneos esterilizados, que pueden ser obtenidos mediante el proceso segun la invencion.

Descripcion detallada de la invencion

Consecuentemente, un primer aspecto de la invencion se refiere a un proceso para esterilizar un producto heterogeneo no esterilizado, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

- proporcionar un producto heterogeneo no esterilizado que comprende una fase acuosa continua, particulas solidas dispersadas y gotitas dispersadas de una emulsion de agua en aceite (W1/O) que contiene una fase acuosa interna W1, teniendo dicha fase acuosa interna W1 una conductividad electrica superior a la de la fase acuosa liquida continua; y

- esterilizar el producto heterogeneo no esterilizado mediante calentamiento ohmico.

La expresion “calentamiento ohmico” como se usa en la presente memoria descriptiva se refiere a un proceso en el que el producto heterogeneo es calentado haciendo pasar una corriente electrica a traves de dicho producto. El

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proceso de calentamiento ohmico es citado a menudo en la bibliografia como efecto Joule, calentamiento con resistencia electrica, calentamiento con resistencia electrica directa, calentamiento electrico o calentamiento de conduccion electrica. Estos terminos se considera que son intercambiables. En lo que sigue, se usara la expresion “calentamiento ohmico”. El termino “aceite”, como se usa en la presente memoria descriptiva, se refiere a lipidos seleccionados entre el grupo de trigliceridos, digliceridos, monogliceridos, fosfolipidos, acidos grasos y sus combinaciones.

El termino “emulsion”, como se usa en la presente memoria descriptiva, se refiere a una mezcla de dos o mas liquidos inmiscibles de los que al menos un liquido (la fase dispersada) esta dispersado en otro liquido (la fase continua). Ejemplos son emulsiones unicas como una fase aceitosa liquida dispersada en una fase acuosa (emulsion O/W o emulsion de aceite en agua), o una fase acuosa dispersada en una fase liquida (emulsion W/O o emulsion de agua en aceite). Son posibles tambien emulsiones dobles, que incluyen emulsiones de agua en aceite en agua (W/O/W) y emulsiones de aceite en agua en aceite (O/W/O).

En este documento y en sus reivindicaciones, el verbo “comprender” y sus conjugaciones se usan en su sentido no limitativo para indicar que estan incluidos los aspectos siguen a la palabra, sin excluir aspectos que no estan especificamente mencionados. Ademas, una referencia a un elemento mediante el articulo indefinido “uno” o “una” no excluye la posibilidad de que este presente mas de uno del elemento, salvo que el contexto requiera claramente que haya uno y solamente uno de los elementos. El articulo indefinido “uno” o “una” significa por tanto “al menos uno”.

El producto heterogeneo es preferiblemente un producto o bebida alimenticio heterogeneo. Ejemplos preferidos de productos y bebidas alimenticios heterogeneos que pueden ser esterilizados usando el proceso de la presente invencion son sopas, salsas, alinos, mezclas de frutas en concentrados de zumos y de frutas. Incluso mas preferiblemente, el producto heterogeneo es un producto alimenticio con sabor anadido seleccionado entre sopas, salsas y alinos.

Los constituyentes de la fase acuosa continua y las particulas solidas dispersadas en la misma proceden normalmente de fuentes diferentes. Sin embargo, estan previstos tambien los productos y bebidas de alimentos heterogeneos en los que los constituyentes de la fase acuosa continua y las particulas solidas dispersadas en la misma proceden de la misma fuente. Ejemplos no limitativos de estos productos heterogeneos de una fuente unica son tomates pelados en pure de tomate y melocotones en rodajas en zumo concentrado.

En el caso de que el producto que va a ser esterilizado sea un producto o bebida de alimento heterogeneo, las particulas solidas se escogen preferiblemente entre el grupo que consiste en trozos de carne, verduras, frutas y sus combinaciones.

Las particulas solidas dispersadas en la fase acuosa continua pueden ser particulas grandes o particulas pequenas. Pueden ser heterogeneas y homogeneas con respecto a la composicion. Como se explico con anterioridad en la presente memoria descriptiva, las ventajas de la presente invencion son particularmente apreciables a un tamano de particulas aumentado de las particulas solidas. Por tanto, en una realizacion preferida, el tamano de las particulas solidas es de al menos 20 pm, mas preferiblemente entre 50 y 500 pm.

Las particulas solidas grandes que han sido calentadas hasta la temperatura de esterilizacion durante el calentamiento ohmico pueden ser sobretratadas si las particulas esterilizadas no se enfrian suficientemente rapido despues del calentamiento ohmico. El tamano maximo de las particulas solidas en el producto heterogeneo que pueden ser esterilizadas usando el metodo de la presente invencion, por lo tanto, esta limitado y depende, entre otras cosas, de la conductividad termica de las particulas solidas. En una realizacion preferida, el producto heterogeneo no esterilizado contiene menos de 5% p, mas preferiblemente menos de 2% p y, lo mas preferiblemente menos de 1% p de particulas solidas que tienen un diametro de mas de 20 mm.

Las particulas solidas tienen normalmente una densidad entre 0,85 y 1,25 g/cm3. Las particulas solidas pueden tener una forma seleccionada entre el grupo que consiste en cubica, esferica, axialmente alargada, rectangular, hilos, briznas, rodajas, laminillas y sus combinaciones.

Como se explica con anterioridad en la presente memoria descriptiva, se puede obtener un perfil de temperaturas uniforme durante el calentamiento ohmico de productos heterogeneos que comprenden una fase acuosa liquida continua y particulas solidas dispersadas en la misma cuando la conductividad electrica de las particulas solidas coincide estrechamente con la conductividad de la fase acuosa continua que las rodea.

La conductividad electrica y su dependencia de la temperatura para diferentes particulas de alimentos solidos durante el calentamiento ohmico se describe por Sarang et al. (J. Food Eng. 87 2008 351-356).

La fase acuosa continua del producto heterogeneo no esterilizado tiene preferiblemente una conductividad electrica entre 0,01 S-m-1 y 1,25 S-m-1, preferiblemente entre 0,02 S-m-1 y 1,0 S-m-1 a una temperatura de 25 °C. La conductividad electrica de la fase acuosa continua y el producto heterogeneo puede ser manipulada anadiendo una

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sal de metal alcalino o diluyendo con un liquido acuoso que tenga una conductividad electrica. Entre dentro de los conocimientos de un experto en la tecnica el ajuste de la conductividad electrica hasta el valor necesario.

La relacion de la conductividad electrica de las particulas solidas respecto a la conductividad electrica de la fase acuosa continua en el producto heterogeneo no esterilizado es preferiblemente entre 0,7 y 2,3, mas preferiblemente es entre 0,85 y 1,15, incluso mas preferiblemente entre 0,95 y 1,05.

La conductividad electrica de la fase acuosa continua del producto heterogeneo no esterilizado es al menos 10 veces inferior, preferiblemente al menos 30 veces inferior y, lo mas preferiblemente, al menos 100 veces inferior a la conductividad electrica de la fase acuosa interna W1.

En una realizacion preferida, la relacion preferida, la relacion en peso de la fase acuosa continua W1 y la fase aceitosa en las gotitas dispersadas de emulsion W1/O esta dentro del intervalo de 1:4 a 4:1.

El producto no heterogeneo no esterilizado comprende ventajosamente entre 2 y 70% p de las gotitas dispersadas de la emulsion W1/O. Las gotitas de la emulsion W1/O tienen preferiblemente un diametro medio pesado en volumen entre 5,0 y 35 pm, mas preferiblemente entre 6,0 y 25 pm y, lo mas preferiblemente, entre 7,0 y 15 pm.

El producto heterogeneo puede ser una dispersion concentrada de particulas solidas en una fase acuosa continua. Sin embargo, las ventajas de la invencion se pueden realizar igualmente con una dispersion diluida de particulas solidas. Normalmente, el producto heterogeneo no esterilizado comprende al menos 5% p, mas preferiblemente entre 10 y 75% p de las particulas solidas.

En una realizacion particularmente preferida, el producto heterogeneo no esterilizado se prepara:

- proporcionando una emulsion de agua en aceite en agua (W1/O/W2) no esterilizada que comprende una fase acuosa interna W1 que comprende cationes de metales alcalinos, una fase acuosa externa W2 y una fase aceitosa que separa la fase acuosa interna W1 y la fase acuosa externa W2; y

- combinando la emulsion W1/O/W2 con las particulas solidas y, opcionalmente, otros ingredientes.

Para fines de claridad, la fase acuosa interna dispersada en la fase aceitosa de una emulsion W/O o una emulsion W/O/W se citara como “W1”, mientras que la fase acuosa externa de una emulsion W/O/W se citara como “W2”. La etapa de combinar la emulsion W1/O/ W2 con particulas solidas y, opcionalmente, otros ingredientes, se puede realizar adecuadamente mediante procedimientos diferentes. A continuacion se enumeran ejemplos de estos procedimientos:

- combinar la emulsion W1/O/W2 con un liquido acuoso que contiene las particulas solidas y, opcionalmente, otros ingredientes;

- combinar la emulsion W1/O/W2 con las particulas solidas y otros ingredientes como, por ejemplo, un liquido acuoso;

- combinar la emulsion W1/O/W2 con las particulas solidas.

La emulsion W1/O/W2 empleada en el presente proceso puede ser preparada usando tecnicas conocidas en el estado de la tecnica. Normalmente, se anade un emulsionante a la fase aceitosa, preferiblemente con agitacion y, si es necesario, con calentamiento. Se anade agua que comprende una sal de metal alcalino y la mezcla es mezclada a fondo para producir una emulsion W1/O. Seguidamente, la emulsion W1/O se combina con una fase acuosa y la combinacion se mezcla a fondo para producir la emulsion W1/O/W2. La fase acuosa externa W2 puede comprender ingredientes como sales disueltas, agentes osmoticos, emulsionantes, espesantes y otros componentes necesarios para la aplicacion prevista del producto esterilizado. La emulsion W1/O/W2 puede ser producida adecuadamente usando un homogeneizador convencional, molino coloidal, dispositivo de ultrasonidos, emulsionante de membrana de flujo transversal, mezclador estatico o dispositivo de microfluidizacion.

La emulsion W1/O/W2 empleada en el presente proceso tiene preferiblemente una fase dispersa W1/O con gotitas que tienen un diametro pesado en volumen entre 5,0 y 35 pm, mas preferiblemente entre 6,0 y 25 pm y, lo mas preferiblemente, entre 7,0 y 15 pm. La fase acuosa W1 dispersada en la fase aceitosa tiene preferiblemente un diametro medio pesado en volumen entre 0,5 y 6 pm, mas preferiblemente entre 1,0 y 5,0 pm y, lo mas preferiblemente, entre 1,5 y 4 pm.

En una realizacion preferida, la fase acuosa interna W1 constituye entre 3 y 50%, mas preferiblemente entre 5 y 48% y, lo mas preferiblemente, entre 10 y 46% en peso de la emulsion W1/O/W2.

En otra realizacion preferida, la emulsion W1/O/W2 contiene entre 5 y 50% p de aceite, mas preferiblemente entre 6 y 30% p de aceite y, lo mas preferente, entre 7 y 25% p de aceite basado en el peso total emulsion W1/O/W2.

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Todavia en otra realizacion preferida, la fase acuosa externa W2 de la emulsion W1/O/W2 no esterilizada constituye entre 20 y 90%, mas preferiblemente entre 30 y 80% y, lo mas preferiblemente, entre 35 y 70% en peso de dicha emulsion.

Los trigliceridos representan preferiblemente al menos 60% p, mas preferiblemente al menos 80% p y, lo mas preferiblemente, al menos 90% p del aceite contenido en la emulsion W1/O/W2.

La fase aceitosa comprende ventajosamente aceites comestibles. Los aceites comestibles que pueden ser adecuados para ser aplicados en la fase aceitosa de la emulsion W1/O/W2 incluyen aceite de semilla algodon, aceite de oliva, aceite de palma, aceite de soja, aceite de canola (aceite de colza), aceite de semilla de calabaza, aceite de maiz, aceite de girasol, aceite de cartamo, aceite de cacahuete, aceite de semilla de uva, aceite de sesamo, aceite de fibra de arroz, aceite de palmiste, aceite de coco, aceite de aguacate, aceite de pescado y sus combinaciones.

En una realizacion preferida, la conductividad electrica de la fase acuosa externa W2 es al menos 10 veces inferior, preferiblemente al menos 30 veces inferior y, lo mas preferiblemente, al menos 100 veces inferior a la conductividad electrica de la fase acuosa interna W1.

Como se indico anteriormente, el producto heterogeneo no esterilizado puede ser combinando la emulsion W1/O/W2 con particulas solidas por si mismas y, opcionalmente, otros ingredientes como un liquido acuoso. Alternativamente, el producto heterogeneo no esterilizado puede preparado combinando la emulsion W1/O/W2 con un liquido acuoso que contiene las particulas solidas.

La combinacion de la emulsion W1/O/W2 con un liquido acuoso ofrece la ventaja de que la emulsion W1/O/W2 puede ser preparada bajo condiciones optimas (estabilidad elevada y contenido elevado de cationes de metales alcalinos en la fase acuosa interna). Los componentes disueltos o particulas pequenas que pueden afectar adversamente a la preparacion de la emulsion W1/O/W2 son incorporados ventajosamente en un liquido acuoso que esta combinado con la emulsion W1/O/W2. Este liquido acuoso puede contener las particulas solidas que estan combinadas con la emulsion W1/O/W2. Por tanto, en una realizacion preferida, el producto heterogeneo no esterilizado se prepara combinando la emulsion W1/O/W2 con particulas solidas y liquido acuoso.

El liquido acuoso que es anadido a la emulsion W1/O/W2 puede comprender ingredientes como sales disueltas, agentes osmoticos, espesantes y otros componentes necesarios para la aplicacion prevista del producto esterilizado. Segun una realizacion incluso mas preferida, el producto heterogeneo no esterilizado se prepara combinando la emulsion W1/O/W2 con un liquido acuoso que comprende las particulas solidas.

Para muchos productos heterogeneos, en particular alimenticios heterogeneos como sopas y salsas, la cantidad de sal de metal alcalino necesaria para obtener un calentamiento homogeneo tanto para la fase acuosa continua como la para las particulas solidas del producto heterogeneo no es suficiente para proporcionar al producto sus propiedades deseadas. La cantidad adicional de sal de metal alcalino que es necesaria para proporcionar al producto heterogeneo las propiedades necesarias, por lo tanto, se disuelve en la fase acuosa interna W1 de forma que le producto heterogeneo no esterilizado en su conjunto tenga la concentracion necesaria de sal de metal alcalino global.

En una realizacion ventajosa, la fase acuosa interna W1 tiene un contenido de metal alcalino de al menos 2% p. Mas preferiblemente, la fase acuosa interna W1 comprende al menos 3% p, incluso mas preferiblemente al menos 3,5% p y, lo mas preferiblemente, al menos 4% p de cation de metal alcalino por peso de dicha acuosa interna.

El cation de metal alcalino es preferiblemente un cation de un metal alcalino seleccionado entre el grupo que consiste en sodio, potasio y sus combinaciones. Los cationes de metales alcalinos segun la presente invencion estan presentes normalmente en la forma de sales disueltas. En una realizacion preferida, los cationes de metales alcalinos son aplicados en la forma de sales de metales alcalinos disueltas seleccionadas entre el grupo que consiste en cloruro de potasio, cloruro de sodio y sus combinaciones. La fase acuosa interna W1 comprende preferiblemente al menos 5% p, mas preferiblemente al menos 8% p de metales alcalinos disueltos por peso de dicha fase acuosa interna.

En una realizacion preferida, la cantidad de cation de metal alcalino contenido en la fase acuosa interna W1 de la emulsion W1/O/W2 es igual al menos a 0,5%, mas preferiblemente al menos 1% y lo mas preferiblemente al menos 1,5% en peso de la dicha emulsion.

En otra realizacion preferida, la cantidad de cation de metal alcalino contenido en la fase acuosa interna W1 del producto heterogeneo no esterilizado es igual al menos a 0,1%, preferiblemente al menos 0,3%, incluso mas preferiblemente al menos 0,5% y, lo mas preferiblemente, al menos 0,8% en peso de dicho producto heterogeneo.

El producto heterogeneo asi como la emulsion W1/O/W2 contiene preferiblemente un emulsionante de agua en aceite (W/O). El volumen de este emulsionante W/O esta presente preferiblemente en la superficie interfacial entre la

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fase acuosa interna (Wi) y la fase aceitosa de la emulsion W1/O/W2. Los emulsionantes W/O facilitan la formacion de la emulsion W1/O y tambien ayudan a evitar la desestabilizacion de la emulsion W1/O/W2 o el producto heterogeneo antes o durante el calentamiento ohmico. El emulsionante W/O tiene preferiblemente un valor del balance hidrofilo- lipofilo (HLB) de menos de 9, preferiblemente menos de 6,5, incluso mas preferiblemente entre 1 y 5.

Ejemplos no limitativos de emulsionantes W/O incluyen polirricinoleato de poliglicerol (PGPR), monoestearato de sorbitan, ester de acido acetico y monogliceridos, proteinas lacteas y sus combinaciones. El emulsionante interno preferido para ser usado en el proceso segun la presente invencion es PGPR.

El emulsionante W/O es aplicado normalmente en una cantidad entre 1,5 y 15% p, preferiblemente entre 2,0 y 12,0% p y, lo mas preferiblemente, entre 4,0 y 11,0% p, basado en el peso de la fase aceitosa de la emulsion W1/O.

El producto heterogeneo asi como la emulsion W1/O/W2 contiene preferiblemente un emulsionante de aceite en agua (O/W). En el caso del producto heterogeneo, la mayor parte del emulsionante O/W esta presente preferiblemente en la superficie interfacial entre la fase acuosa liquida continua y la fase aceitosa de las gotitas de emulsion W1/O. En el caso de la emulsion W1/O/W2, se prefiere que la mayor parte del emulsionante O/W este presente en la superficie interfacial entre la fase acuosa externa (W2) y la fase aceitosa de la emulsion W1/O/W2. Los emulsionantes O/W facilitan la formacion de la emulsion W1/O/W2 y ayudan tambien a evitarla desestabilizacion de la emulsion W1/O/W2 o el producto heterogeneo antes o durante el calentamiento ohmico. El emulsionante O/W tiene preferiblemente un valor del HLB de al menos 9, mas preferiblemente 11 e incluso mas preferiblemente entre 12 y 18.

Ejemplos no limitativos de emulsionantes O/W incluyen fosfolipidos, yema de huevo, yema de huevo modificada enzimas, polisorbatos y sus combinaciones. El emulsionante O/W preferido para ser usado en el proceso segun la invencion se selecciona entre yema de huevo y yema de huevo modificada con enzimas.

El emulsionante O/W es empleado normalmente en una cantidad entre 1,0 y 7,0% p, preferiblemente entre 1,5 y 6,0% p y, lo mas preferiblemente, entre 3,0 y 5,5% p, basado en el peso total de la emulsion W1/O/W2.

La estabilidad de las emulsiones W1/O/W2 puede estar afectada por una diferencia en la osmolalidad entre las fases acuosas W1 y W2. La osmolalidad se define como el numero de osmoles de soluto por kilogramo de disolvente (Osm/kg) y es una medida de la concentracion de soluto total en una fase liquida.

Las elevadas concentraciones de sales en la fase interna de la emulsion W1/O/W2 puede conducir a una diferencia sustancial de la osmolalidad entre las fases acuosas de la emulsion W1/O/W2. Esta diferencia de osmolalidad puede contribuir a la desestabilizacion de la emulsion y proporciona una fuerza conductora para el desplazamiento de agua desde la fase acuosa externa W2 hasta la fase acuosa interna W1. Este fenomeno no deseable puede ser atenuado anadiendo solutos a la fase acuosa externa. Preferiblemente, estos solutos incluyen componentes solubles en agua que no contribuyen grandemente a la conductividad electrica de la fase acuosa externa W2. Ejemplos de solutos adecuados con una conductividad electrica baja incluyen hidratos de carbono como monosacaridos, disacaridos, oligosacaridos, alcoholes de azucares y formas hidrogenadas de estos hidratos de carbono y sus combinaciones.

En una realizacion preferida, la osmolalidad de la fase acuosa externa W2 y la osmolalidad de la fase acuosa interna W1 de la emulsion W1/O/W2 difiere en no mas de un factor 2, mas preferiblemente no mas de un factor 1,5 y, lo mas preferiblemente, en no mas de un factor 1,2.

El calentamiento ohmico del producto heterogeneo no esterilizado segun la invencion se puede realizar con una instalacion convencional de calentamiento ohmico. El producto heterogeneo no esterilizado puede ser opcionalmente precalentado usando metodos de calentamiento convencionales antes de la introduccion en la primera unidad de calentamiento, por ejemplo, a una temperatura entre 40 y 100 °C. En la unidad de calentamiento ohmico, preferiblemente, se hace pasar una corriente electrica alterna a traves del producto heterogeneo.

Las temperaturas de esterilizacion tipicas son de 120-140 °C. Opcionalmente, se puede usar una secuencia de dos o mas unidades de calentamiento ohmico. Preferiblemente, el tiempo de residencia en una unidad de calentamiento ohmico es entre 1 y 60 segundos.

Despues de salir de la unidad de calentamiento ohmico, la temperatura de esterilizacion se mantiene durante un cierto tiempo de residencia en un tubo de mantenimiento para completar la esterilizacion. Los tiempos de residencia tipicos en el tubo de mantenimiento son entre 5 y 1.000 segundos, preferiblemente entre 10 y 200 segundos.

El producto esterilizado es posteriormente enfriado a una temperatura entre 20 y 60 °C con el fin de evitar la sobrecoccion del producto. El enfriamiento se puede conseguir tambien combinando el producto esterilizado caliente con un liquido acuoso frio esterilizado.

Habitualmente, se usa una corriente electrica alterna (AC) combinada con electrodos quimicamente inertes en la unidad de calentamiento para evitar la posibilidad de reacciones electroquimicas adversas. Por ejemplo, se pueden

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usar carbono, oro, platino y oxidos metalicos como oxido de iridio y oxido de rutenio como un material de electrodo adecuado. Las frecuencias tfpicas aplicadas para la corriente alterna son 50-60 Hz, de forma que se pueda usar un suministro de potencia/instalaciones publicas.

El calor generado en un producto que es producido mediante calentamiento ohmico puede ser descrito como sigue:

imagen1

en la cual:

Q = potencia generada, en watios [W]

I = corriente, en amperios [A]

R = resistencia electrica, en ohmios [^]

V = voltaje, en voltios [V]

o = conductividad electrica, en siemens por metro [S-m-1]

La relacion entre el calor generado y el aumento de la temperatura se puede describir de la manera siguiente:

Q/ = i! • Q = m ■ cp2 ■ AT

en la cual:

Q’ = potencia convertida en calor, en vatios [W] n = eficacia de conversion, [-]

m = flujo de masa de producto alimenticio en kilogramos por segundo [kg-s-1] cp = capacidad calorffica, en kilojulios por kilogramo por grado kelvin [kJ-kg-1-K-1]

AT = aumento de la temperatura de la emulsion W1/O/W2, en grados kelvin [°K]

En una realizacion preferida, la capacidad calorffica de la emulsion W1/O/W2 es entre 2,3 y 4,1 kJ-kg-1-K-1, mas preferiblemente entre 2,8 y 3,9 kJ-kg-1-K-1 y, lo mas preferiblemente, entre 3,2 y 3,7 kJ-kg-1K-1.

Un segundo aspecto de la invencion se refiere a un producto heterogeneo esterilizado, que puede ser obtenido mediante el proceso segun cualquiera de los que anteceden. Este producto heterogeneo esterilizado es preferiblemente biologicamente estable durante al menos 6 meses.

Los siguientes ejemplos estan previstos para ilustrar adicionalmente la invencion y algunas de sus realizaciones preferidas sin pretender limitar su alcance.

Ejemplos

Ejemplo 1: preparacion de una emulsion W1/O/W2

Se disolvieron 0,80 gramos de cloruro de sodio en 10,87 gramos de agua usando una probeta y un agitador magnetico para formar una solucion acuosa de NaCl al 6,86% p. Posteriormente se mezclaron 22,87 gramos de aceite de girasol y 2,29 gramos de polirricinoleato de poliglicerol (PGPR, obtenido de la empresa Danisco, Grindsted PGPR 90) en una probeta a 60 °C usando un agitador magnetico. A una tercera probeta se anadieron 23,33 gramos de la fase aceitosa O y 11,67 gramos de la solucion acuosa de NaCl y la mezcla se calento a 60 °C y se agito durante 10 minutos a 60 °C usando un mezclador de cizallamiento elevado Silverson a 8.000 rpm para producir una emulsion W1/O.

A otra probeta se anadieron 36,4 gramos de agua y 0,065 gramos de xantano (Grindsted Clear 200 obtenido de la entidad Danisco). A esta mezcla se anadieron 25,34 gramos de D-sorbitol (agente osmotico) y 3,25 gramos de yema de huevo (emulsionante externo) bajo agitacion continua usando un agitador magnetico. La mezcla resultante se agito durante 3 minutos a 20 °C usando un mezclador de cizallamiento elevado Silverson a 6.000 rpm para formar una fase acuosa W2.

5

10

15

20

25

En una etapa posterior, se anadieron lentamente 35 gramos de la emulsion Wi/O a 65 gramos de la fase acuosa W2 y la mezcla se agito en un mezclador Keenwood Chef (KM2000) a un cizallamiento maximo durante 10 minutos. Se obtuvo una emulsion W1/O/W2. La composicion final de la emulsion W1/O/W2 se proporciona en la tabla 1 (Ej 1) del ejemplo 2. Esta emulsion W1/O/W2 tenia un diametro medio de gotitas de la fase dispersada W1/O de 50 pm, segun se determino usando microscopia optica.

Ejemplo 2: estabilidad termica de sopas modelos

Se repitio el ejemplo 1 (Ej 1) dos veces usando una cantidad diferente del emulsionante interno en la fase aceitosa O y NaCl en las dos fases acuosas (testigo “+”) o sin NaCl en las dos fases acuosas (testigo “-“).

Las composiciones de las diferentes emulsiones W1/O/W2 se proporcionan en la tabla 1. Tabla 1: Composiciones de emulsiones W1/O/W2_______________________________

Fase

Componente Ej 1 Testigo + Testigo -

W1

Agua 10,87 11,59 11,59

NaCl

0,80 0,081 -

O

Aceite de girasol 22,9 22,9 22,9

PGPR

2,29 0,46 0,46

W2

Agua 36,4 35,6 36,3

D-sorbitol

25,3 25,3 25,3

Yema de huevo

3,25 3,25 3,25

Xantano

0,065 0,065 0,065

NaCl

- 0,73 -

Total [g]

101,9 100,0 99,9

Antes de someter las emulsiones a calentamiento ohmico a diferentes temperaturas, las emulsiones Ej 1 y Testigo “+” y “-“ se diluyeron 7,3 veces usando una solucion acuosa de NaCl al 0,1% p y xantano al 0,1% p en agua desmineralizada, para producir una sopa modelo.

La conductividad electrica de las sopas modelos durante el calentamiento ohmico se calculo a partir de la corriente electrica y el voltaje electrico a diversas temperaturas en el intervalo de 20-95 °C. Los resultados de estas mediciones se muestran en la tabla 2.

Tabla 2: Conductividades electricas (E.C.) de sopas modelos como una funcion del aumento de la temperatura por calentamiento ohmico

Ej 1

Testigo + Testigo -

T [0C]

E.C. [mS/cm] T [0C] E.C. [mS/cm] T [0C] E.C. [mS/cm]

21,6

2,2 20,9 3,6 21,9 2,3

28,9

2,6 30,0 4,1 29,5 2,6

39,1

2,9 39,8 4,8 40,0 2,9

48,4

3,2 51,2 5,6 48,4 3,2

60,8

3,6 65,1 6,8 59,9 3,6

65,4

3,8 72,0 7,2 68,2 4,0

70,1

3,9 80,0 7,9 77,7 4,5

74,8

4,1 92,7 8,9 89,2 4,8

80,3

4,3 96,4 5,1

85,0

4,6

90,2

4,8

95,2

5,1

5

10

15

20

25

30

35

40

Como se puede deducir de la tabla 2, la conductividad electrica como una funcion de la temperatura para la emulsion “Ej 1” era similar a la de la emulsion “Testigo -“ indicando que no hubo perdida de sal de la fase acuosa interna W1 a la fase acuosa externa W2 durante el calentamiento.

Ejemplo 3: Estabilidad termica de la emulsion W1/O/W2 como una funcion del tiempo

En este ejemplo, la estabilidad de la emulsion “Ej 1” (vease el ejemplo 2) a ciertas temperaturas se determino como una funcion del tiempo. Para esta finalidad se determino la conductividad electrica final a una cierta temperatura despues de un tiempo de residencia considerable. Esta estabilidad electrica final se denomina E.C.~.

La conductividad electrica relativa a temperaturas de 20 y 50 °C, segun se define mediante E.C.relativa, t = (E.C.t- E.G.t=0)/(E.C.~-E.C.t=0) como una funcion del tiempo de residencia t para la emulsion “Ej 1 ” se da en la tabla 3.

La conductividad electrica relativa E.C.relativa t es una medida de la fraccion de sal liberada desde la fase acuosa interna W1. Los datos en la tabla 3 demuestran claramente que la emulsion “Ej 1” es estable durante al menos 3 h a una temperatura de 50 °C.

Tabla 3: Conductividad electrica relativa (E.C.) para la emulsion “Ej 1” como una funcion del tiempo de residencia

20°C 50°C

Tiempo de residencia t

E.C.relativa, t E.C.relativa, t

[h:min]

[-] [-]

0:30

0,01 0,11

1:00

0,03 0,24

1:30

0,13 0,30

2:00

0,17 0,34

2:30

0,19 0,36

3:00

--- 0,41

Ejemplo 4: Estabilidad termica de emulsiones W1/O/W2 como una funcion del tiempo despues de una dilucion

En este ejemplo, se ensayo la estabilidad de la emulsion “Ej 1” (vease el ejemplo 2) a ciertas temperaturas como una funcion del tiempo despues de una dilucion. Para esta finalidad, la emulsion “Ej 1” se diluyo 10 veces con una solucion acuosa de NaCl al 0,1% p y xantano al 0,1% p en agua desmineralizada. Se determino la conductividad electrica final (E.C.) obtenida despues de 2,5 h a cierta temperatura.

Tabla 4: Conductividad electrica despues de 2,5 h a ^ diferentes temperaturas

20°C 50°C

E.C. despues de 2,5 h

0,192 mS/cm 0,365 mS/cm

Estos resultados muestran que tambien despues de una dilucion se produjo poca perdida de sal en la fase acuosa interna de la emulsion “Ej 1 ”.

Ejemplo 5: Calentamiento ohmico de sopas modelos

Las emulsiones W1/O/W2 como se definen en la tabla 1 se prepararon segun el procedimiento proporcionado en el ejemplo 1. Estas emulsiones se almacenaron durante una semana a 5 °C. En cada caso, se diluyeron 170 gramos de emulsion W1/O/W2 con 1.030 gramos de una solucion acuosa de NaCl al 0,1% p y xantano al 0,1% p para producir una sopa modelo.

Las sopas modelos asi obtenidas se esterilizaron mediante calentamiento ohmico en una instalacion simuladora de calentamiento ohmico con una celda de calentamiento ohmico que tenia una capacidad de 1,2 litros. Las temperaturas y los tiempos de residencia durante el calentamiento ohmico se proporcionan en la tabla 5.

Tabla 5: Perfil de temperatura durante el calentamiento ohmico

Temperatura incial [0C]

Temperatura intermedia [0C] 1° Tiempo de residencia [s] Temperatura final [0C] Tiempo de residencia final [s]

20

100 60 135 60

Las conductividades electricas (E.C.) de las tres emulsiones W1/O/W2 se midieron despues del tiempo de residencia final a 135 °C. Los resultados se proporcionan en la tabla 6.

Tabla 6: Conductividades electricas de sopas modelos esterilizadas

Sopa Modelo “Ej 1” Sopa Modelo “Testigo -“ (sin sal) Sopa Modelo “Testigo +” (con sal)

E.C. a 1350C

9,1 mS/cm 7,4 mS/cm 15,7 mS/cm

5

Como se puede deducir de la tabla 6, la conductividad electrica de la sopa modelo basada en emulsion “Ej 1” es parecida a la de la sopa modelo basada la emulsion “Testigo -” W1/O/W2. Esto significa que durante el calentamiento ohmico la emulsion “Ej 1” retuvo la mayor parte de la sal contenida en la fase acuosa interna.

10 Ejemplo 6: Esterilizacion ohmica de productos con sabor anadido

En este ejemplo, se esterilizaron dos productos heterogeneos con sabor anadido de la misma composicion global por medio de calentamiento ohmico. Un producto se prepara usando la emulsion “Ej 1” para ocultar algo de la sal mientras que el otro producto (Testigo) se prepara anadiendo una emulsion O/W que se preparo a partir de los 15 mismos ingredientes que la emulsion Ej 1. Las formulaciones de los dos productos se muestran en la tabla 7.

Tabla 7: Composicion alimenticia con sabor anadido

[g]

Agua

884

Almidon

8

Base de ternera

6

Zanahoria picada

72

Apionabo picado

60

Concentrado de tomate

50

Emulsion (“Ej 1 ” o O/W)

120

La conductividad electrica de las particulas de verduras es sustancialmente inferior a la conductividad electrica del 20 liquido portador o el producto testigo mientras que la conductividad electrica de las particulas de verduras es comparable a la del liquido portador del producto que comprende la emulsion W1/O/W2.

Los dos productos son esterilizados por medio de calentamiento ohmico para conseguir el mismo nivel de esterilidad. Se encontro que el producto preparado con la emulsion W1/O/W2 Ej 1 puede ser esterilizado hasta el 25 nivel requerido de esterilidad con menos aporte de calor que le producto Testigo.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   REIVINDICACIONES

   1. Un proceso para esterilizar un producto heterogeneo no esterilizado, comprendiendo dicho proceso las etapas de:

   - proporcionar un producto heterogeneo no esterilizado que comprende una fase acuosa continua, partfculas solidas dispersadas y gotitas dispersadas de una emulsion de agua en aceite (Wi/O) que contiene una fase acuosa interna Wi, teniendo dicha fase acuosa interna Wi una conductividad electrica superior a la de fase acuosa lfquida continua; y

   - esterilizar el producto heterogeneo no esterilizado mediante calentamiento ohmico.
2. 2. Proceso segun la reivindicacion 1, en el que la relacion en peso de la fase acuosa interna Wi y la fase aceitosa en las gotitas dispersadas de la emulsion W1/O esta en el intervalo 1:4 a 4:1.
3. 3. Proceso segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la relacion de la conductividad electrica de las partfculas solidas respecto a la conductividad electrica de la fase acuosa continua en el producto heterogeneo no esterilizado esta entre 0,7 y 1,3.
4. 4. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que producto heterogeneo no esterilizado contiene al menos 2% p de las gotitas dispersadas de la emulsion W1/O.
5. 5. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto heterogeneo no esterilizado contiene al menos 5% p de las partfculas solidas.
6. 6. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto heterogeneo no esterilizado se prepara:

   - proporcionando una emulsion de agua en aceite en agua (W1/O/W2) que comprende una fase acuosa interna W1 que comprende cationes de metales alcalinos, una fase acuosa externa W2 y una fase aceitosa que separa la fase acuosa interna W1 y la fase acuosa externa W2;

   - combinando la emulsion W1/O/W2 con partfculas solidas y, opcionalmente, otros ingredientes para producir un producto heterogeneo no esterilizado; y

   - esterilizando el producto heterogeneo no esterilizado mediante calentamiento ohmico.
7. 7. Proceso segun la reivindicacion 6, en el que la fase acuosa interna W1 tiene un contenido de cation de metal alcalino de al menos 2% p.
8. 8. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en el que la cantidad de cation de metal alcalino contenido en la fase interna W1 de la emulsion W1/O/W2 es igual al menos a 0,3% de cation de metal alcalino por peso de dicha emulsion.
9. 9. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en el que la conductividad electrica de la fase acuosa externa W2 es al menos 10 veces inferior a la conductividad electrica de la fase acuosa interna W1.
10. 10. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6-9, en el que la osmolalidad de la fase acuosa externa W2 y la osmolalidad de la fase acuosa interna W1 difiere en no mas de un factor 2.
11. 11. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6-10, en el que la emulsion W1/O/W2 contiene 5-50% p de aceite basado en el peso total de la emulsion W1/O/W2.
12. 12. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6-11, en el que la fase acuosa interna W1 constituye 350% en peso de la emulsion W1/O/W2.
13. 13. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones 6-12, en el que la fase acuosa externa W2 constituye 2090% en peso de la emulsion W1/O/W2.
14. 14. Proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto heterogeneo no esterilizado comprende 5-80% p de partfculas solidas que tienen un diametro de al menos 20 pm.
15. 15. Un producto heterogeneo esterilizado, obtenido mediante un proceso segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.