ES2787798A1 - Procedimiento de produccion de un edulcorante por medio de la fermentacion de peras y manzanas y edulcorante resultante del proceso - Google Patents

Procedimiento de produccion de un edulcorante por medio de la fermentacion de peras y manzanas y edulcorante resultante del proceso Download PDF

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Abstract

La presente invención revela un procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas donde se incorpora el uso de dos corrientes de gases de oxígeno adicionales al proceso, lo que ayudará a que la producción del líquido se procese con mayor rapidez y tiempo. Preferentemente el procedimiento incluye el añadido de polimixina en una solución acuosa de la misma a una suspensión de levadura momentos antes de ser añadida a la mezcla o bien a la fermentación, donde el producto obtenido es un edulcorante caracterizado por un poliol de bajo peso molecular, compuesto por cuatro átomos de carbono.

Description

DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DE UN EDULCORANTE POR MEDIO DE LA FERMENTACIÓN DE PERAS Y MANZANAS Y EDULCORANTE RESULTANTE DEL PROCESO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra en el campo de la producción de edulcorantes y aditivos que implica la fermentación de frutas y verduras con levadura para producir edulcorantes y aditivos y productos derivados para consumo humano
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los refrescos comunes contienen habitualmente cantidades significativas de azúcares naturales tales como sacarosa, glucosa, fructosa o mezclas de los mismos. El contenido calórico de estos azúcares naturales está en el intervalo de desde 3, 6 hasta 3, 9 kcal/g. Se han hecho muchos intentos para reducir el contenido calórico de bebidas tales como refrescos. En algunos casos, los azúcares naturales se han reemplazado por edulcorantes artificiales tales como aspartamo o acesulfamo potásico. Estos edulcorantes artificiales son habitualmente compuestos sintéticos que no presentan semejanza con la estructura de azúcares naturales. Otro suplemento para dichos azúcares naturales es sucralosa, que es un hidrato de carbono clorado, y glicósidos de esteviol. La demanda de ambos de estos edulcorantes sigue creciendo debido a su muy bajo contenido calórico. Además, algunos glicósidos de esteviol presentan un poder edulcorante que es de aproximadamente 240 a 400 veces el de la sacarosa de azúcar natural. Los glicósidos de esteviol se derivan de extractos de las hojas de la planta de estevia (Stevia rebaudiana Bertoni).
Desafortunadamente, las bebidas edulcoradas con glicósidos de esteviol padecen algunas desventajas significativas que para muchos consumidores compensan el alto contenido calórico de bebidas convencionales. Se sabe que los glicósidos de esteviol provocan un regusto amargo y/o similar al regaliz, en algunos casos también un regusto metálico. Además, la sensación de dulzor se retrasa en un grado significativo, es decir, el edulcorante presenta un tiempo de inicio significativo. En algunos casos los glicósidos de esteviol son también responsables de una denominada sensación en boca embotada o seca.
Edulcorantes refinados tales como jarabe de maíz, dextrosa y fructosa se han empleado también como alternativa a la sacarosa. Sin embargo, se consideran como calorías de carbohidrato "vacías", puesto que adolecen de los componentes nutritivos que existen naturalmente, tales como vitaminas, minerales y proteínas que ahora se cree que contribuyen a la digestión de carbohidratos. También muy recientemente se ha planteado alguna cuestión con respecto a la toxicidad de la fructosa debido a su competencia metabólica con la glucosa. Por consiguiente, las composiciones edulcorantes que contienen más del 25% de fructosa sobre una base de peso de sólidos tienen el potencial de ser nocivos para el individuo.
La última categoría de composiciones edulcorantes que pueden servir como alternativa a la sacarosa incluye a los edulcorantes naturales y nutritivos. Se entiende que los edulcorantes nutritivos contienen componentes nutritivos, tales como vitaminas, minerales y proteínas que están presentes naturalmente además del evidente contenido de carbohidratos. Estos edulcorantes nutritivos incluyen la miel, arce, melazas, jugo de caña y grano entero hidrolizado (sorgo, arroz y cebada) de productos. El principal inconveniente en relación con estos edulcorantes naturales es el distintivo sabor asociado con ellos que los hace indeseables como sustitutos de la sacarosa en muchas aplicaciones alimenticias. Otro inconveniente es el alto costo de los edulcorantes naturales en relación con la sacarosa que los hace económicamente imposibles para muchas aplicaciones alimenticias en las que la sacarosa se emplea normalmente.
Los edulcorantes nutritivos mencionados anteriormente están disponibles en forma líquida y sólida. Las composiciones edulcorantes sólidas hechas de miel eran una combinación de fructosa, glucosa y carbohidratos complejos. Los carbohidratos complejos se añaden como ayuda a la deshidratación.
Zumos de frutas reforzados se han descrito en la literatura con el propósito de preservar el zumo de frutas para posterior reconstitución con agua y más específicamente preservar el material de sabor así como los componentes nutritivos. Debido a las dificultades encontradas en la deshidratación de estos zumos que contienen fructosa, glucosa y sacarosa, así como vitaminas, minerales y proteínas, se han empleado una variedad de ayudas diferentes a la deshidratación. La patente USA 4.537.637 de Hunter y otros y la patente USA 3.953.615 de Gupta y otros han descubierto la deshidratación del zumo de frutas mediante el uso de anhidro alfa-glucosa. La patente USA 1.204.880 de Kern enseña el uso de fibra celulósica insoluble para secar y preservar el zumo de frutas. La patente USA 2.543.142 de Lee descubre el uso de xulano hemicelulósico y fitatos portadores de calcio para secar y preservar el zumo de frutas.
La patente USA 4.112.130 de Gupta; la patente USA 3.483.032 de Stern, y la patente USA 1.361.238 de Fleming enseñan el uso de fécula hidrolizada para la preservación de zumos de frutas con sus sabores y componentes nutritivos naturales.
De acuerdo con los objetos resumidos más arriba, la presente invención proporciona un procedimiento para la fabricación de un edulcorante de frutas por medio de fermentación que se pueden emplear como alternativa a los edulcorantes convencionales tales como sacarosa, jarabe de maíz y similares. Al mismo tiempo, la composición edulcorante de concentrado de frutas de la presente invención es también nueva porque tiene todas las cualificaciones siguientes como producto edulcorante: La composición edulcorante se deriva de una fuente natural y contiene preferentemente muchos si no sustancialmente todos los componentes nutritivos del edulcorante de origen incluidas las vitaminas, minerales y proteínas, así como una combinación natural de azúcares simples tales como glucosa, fructosa y sacarosa de la fruta de origen.
Un objetivo de la presente invención es evitar el uso de productos químicos en la producción de edulcorantes, con el fin de obtener productos saludables para el uso diario. Así, el proceso describe el uso de un proceso de fermentación capaz de degradar la fruta como manzanas y peras para procesar los extractos del edulcorante.
Además, es beneficioso conservar el producto para mantenerse sano y natural, lo cual no es posible por ningún otro método de procesamiento. El producto del mismo se otorga de forma única con propiedades organolépticas aceptables, al mismo tiempo que es incoloro y beneficioso para la salud con cero calorías. El proceso se basa en usar solo levadura, agregando oxígeno adicional para permitir que el proceso sea más rápido y produzca mayor cantidad.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de la realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- muestra una vista general de las etapas del proceso.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención revela la producción de un edulcorante utilizando el proceso de fermentación para extraerlo de la manzana y la pera, utilizando levadura. La concentración de manzanas y peras en el medio debe estar entre aproximadamente 20 g / l y aproximadamente 100 g / l, preferiblemente entre aproximadamente 40 g / ly aproximadamente 80 g / l.
Las concentraciones de manzanas y peras por encima de aproximadamente 100 g / l dan soluciones con presiones tan altas que los organismos no crecen bien. Aunque los organismos crecerán en soluciones que contengan menos de 20 g de carbohidratos por litro, la concentración del producto es tan baja que su recuperación generalmente no es práctica
Los microorganismos se pueden dividir en muchos grupos dependiendo de su necesidad de oxígeno. Aunque hay varios grupos, se pueden distinguir dos clases principales: aerobios y anaerobios. Los aerobios son capaces de usar oxígeno y en muchos procesos aeróbicos se requiere una amplia aireación. Las células usualmente pueden usar solo sustratos disueltos en agua. Debido a la limitada solubilidad del oxígeno en el agua, la transferencia de oxígeno puede convertirse en un problema en los procesos aeróbicos. La transferencia de gas de la burbuja de oxígeno a la célula incluye mucha resistencia, caracterizadas por constantes de transferencia de masa. La resistencia más significativa en un reactor bien agitado es la difusión a través de la capa líquida estancada que rodea la burbuja de aire.
Cuando la levadura respira la glucosa aeróbicamente, el gas oxígeno se consume a la misma velocidad que se produce el gas CO2 , por que no habría ningún cambio en la presión del gas en el tanque que lo contiene.
Sin embargo, cuando la levadura fermenta los azúcares anaeróbicamente, la producción de CO2 causará un cambio en la presión el tanque cerrado, ya que no se consume oxígeno.
El procedimiento de la presente invención incorpora el uso de dos corrientes de gases de oxígeno adicionales al proceso, lo que ayudará a que la producción del líquido se procese con mayor rapidez y tiempo. Preferentemente el procedimiento incluye el añadido de polimixina en una solución acuosa de la misma a una suspensión de levadura momentos antes de ser añadida a la mezcla o bien a la fermentación.
El proceso preferentemente incluye el añadido de una solución de calcio (Ca +) lo que permite regular el nivel óptimo de pH durante la fermentación, lo que conducirá a un volumen más puro y de alta calidad.
La fermentación es una fermentación muy rápida en comparación con la fermentación normal con manzanas y peras. La temperatura de inicio de la fermentación es de 90 ° C y se permite que llegue hasta 100 ° C.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La primera fermentación de la mezcla líquida debe incluir la siguiente composición aproximadamente:
MANZANA 40% - 45%
PERAS 20% -23%
LEVADURA 7% -8%
CALCIO 1%
AGUA 20-22%
Para la fermentación se incluye la piel de las peras y las manzanas.
Preferentemente el procedimiento incluye el añadido de polimixina en una solución acuosa de la misma a una suspensión de levadura momentos antes de ser añadida a la mezcla o bien a la fermentación. Inicialmente se añade una solución de calcio (Ca +) la cual ayudará al producto a mantener el nivel de Ph durante la fermentación, lo que conducirá a un volumen más puro y de alta calidad.
Para reducir el grado alcohólico en el proceso se permitir a la levadura respirar durante las primeras horas del proceso, proporcionándole el oxígeno necesario, de manera que al menos parte de los azúcares consumidos en ese período sean respirados en lugar de fermentados. Posteriormente, dejaría de suministrarse oxígeno, para continuar con el proceso convencional de fermentación.
Las fermentaciones se pueden operar en reactores discontinuos o continuos. En el reactor discontinuo, todos los componentes, excepto los sustratos gaseosos, como el oxígeno, las sustancias que controlan el pH y los agentes antiespumantes, se colocan en el reactor al comienzo de la fermentación. Durante el proceso no hay entradas ni flujos de salida. En el proceso de alimentación discontinua, no se elimina nada del reactor durante el proceso, pero se agrega un componente de sustrato para controlar la velocidad de reacción por su concentración. El procedimiento discontinuo tiene una relación de oxígeno a nitrógeno desde 1: 1,5 hasta 0: 3.
El procedimiento de la presente invención es discontinuo e incorpora el uso de al menos dos corrientes de gases de oxígeno al proceso, lo que ayudará a que la producción del líquido se procese con mayor rapidez y tiempo, la reproducción de la levadura es más fácil cuando hay oxígeno, pues las células absorben rápidamente oxígeno y utilizan el azúcar y los nutriente que se encuentran en el medio. La fermentación puede culminar en un período de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 horas. En la etapa de fermentación se Introduce una corriente de CO2 al producto fermentado.
Después de la fermentación el producto resultante pasa a un separador donde se separan el producto fermentado y la levadura recuperada, donde se puede recuperar una o más células de levadura del medio de fermentación en buenas condiciones físicas y fisiológicas. El producto resultante se calienta a una temperatura aproximadamente de 95°C y pasa a un filtro donde se extraen los residuos sólidos.
El filtrado pasa a un tanque de lodos que lo mantiene en reposo durante un tiempo estimado para que se depositen aquellos sedimentos o lodos que no han sido separados, el líquido resultante se deposita en un recipiente de naturalización donde se efectúa una congelación de choque a una temperatura aproximadamente de -45°C lo que cristaliza el producto en un solo bloque de soluto hidratado. El resultado se pulveriza.
El procedimiento de producción del edulcorante que incluye a fermentación de peras y manzanas por tanto comprende las etapas de:
a) Introducir en el tanque de fermentación la siguiente composición: manzana 40% - 45%, peras 20% -23%, levadura 7% -8%, calcio 1%, agua 20-22%.
b) Proporcionar al menos dos corrientes de gases de oxígeno al tanque de fermentación c) Introducir una corriente de CO2 al producto fermentado.
d) Después de la fermentación el producto resultante pasa a un separador donde se separan el producto fermentado y la levadura recuperada.
e) El producto resultante se calienta a una temperatura aproximadamente de 95°C y pasa a un filtro donde se extraen los residuos sólidos.
f) El filtrado pasa a un tanque de lodos que lo mantiene en reposo.
g) El líquido resultante se deposita en un recipiente de naturalización donde se efectúa una congelación de choque a una temperatura aproximadamente de -45°C lo que cristaliza el producto en un solo bloque de soluto hidratado.
h) Pulverizado del producto de la etapa anterior.
El edulcorante resultante se puede mantener en una solución líquida que se forma mediante la disolución de 70% de edulcorante en polvo en 100% de agua.
El producto resultante es un poliol de bajo peso molecular, compuesto por cuatro átomos de carbono. Aparece como un producto blanco, cristalino e inodoro que se disuelve rápidamente en agua (hasta 60 g / 100 ml a 30 ° C) para proporcionar una solución incolora, transparente, de baja viscosidad y brillante.
Los derivados de azúcares son edulcorantes con bajo contenido energético y alto peso molecular (debido a su absorción parcial en el intestino) que, en muchos casos, se prefieren antes que a los azúcares edulcorantes debido a que no afectan los niveles de azúcar en sangre y no provoca la aparición de caries dentales. Los polioles o polialcoholes son alcoholes poliédricos con varios grupos hidroxilo.
Se prepara una solución de 70% del polvo formado en 100% de agua para tener una solución líquida del edulcorante.
El primer poliol fabricado industrialmente mediante un proceso de fermentación. El material de partida es un sustrato simple rico en azúcar que se fermenta utilizando una levadura para producir eritritol. El producto se cristaliza luego a una pureza del 99,5% a partir del caldo de fermentación concentrado y filtrado.
El eritritol es entre un 60 % y un 70 % tan dulce como el azúcar de mesa, la sacarosa; se puede considerar no calórico, no aumenta la glucosa en sangre, y es parcialmente absorbida por el cuerpo. Por esta última razón, no tiene efectos secundarios en el tracto intestinal como otros polialcoholes, como el xilitol y el maltitol a no ser que se tome en grandes cantidades, lo que produce efectos laxantes. Es difícilmente digerido por la flora intestinal y puede producir gases en algunas circunstancias.

Claims (5)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye a fermentación de peras y manzanas que comprende las etapas de
a) Introducir en el tanque de fermentación la siguiente composición: manzana 40% - 45%, peras 20% -23%, levadura 7% -8%, calcio 1%, agua 20-22%.
b) Proporcionar al menos dos corrientes de gases de oxígeno al tanque de fermentación c) Introducir una corriente de CO2 al producto fermentado.
d) Después de la fermentación el producto resultante pasa a un separador donde se separan el producto fermentado y la levadura recuperada.
e) El producto resultante se calienta a una temperatura aproximadamente de 95°C y pasa a un filtro donde se extraen los residuos sólidos.
f) El filtrado pasa a un tanque de lodos que lo mantiene en reposo.
g) El líquido en reposo se deposita en un recipiente de naturalización donde se efectúa una congelación de choque a una temperatura aproximadamente de -45°C lo que cristaliza el producto en un solo bloque de soluto hidratado.
h) Pulverizado del producto de la etapa anterior.
2. - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas según la reivindicación 1 que se caracteriza porque el pH de la mezcla se controla mediante el añadido de una solución de Ca++.
3. - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas según la reivindicación 1 que se caracteriza porque el medio de fermentación tiene una relación de oxígeno a nitrógeno desde 1: 1,5 hasta 0: 3.
4. - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas según la reivindicación 1 que se caracteriza porque la levadura incluye el añadido de polimixina en una solución acuosa de la misma a una suspensión de levadura momentos antes de ser añadida a la mezcla o bien a la fermentación.
5. - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas según la reivindicación 1 que se caracteriza porque se recupera una o más células de levadura del medio de fermentación en buenas condiciones físicas y fisiológicas.
6, - Procedimiento de producción de un edulcorante que incluye la fermentación de peras y manzanas según la reivindicación 1 que se caracteriza porque en la fermentación se incorpora la piel de las peras y las manzanas.
7, - El edulcorante producido mediante el procedimiento según la primera reivindicación que se caracteriza porque es un poliol de bajo peso molecular, compuesto por cuatro átomos de carbono.
8, - El edulcorante producido según la reivindicación anterior que se caracteriza porque el edulcorante es un producto blanco, cristalino e inodoro que se disuelve en agua para proporcionar una solución incolora, transparente, de baja viscosidad y brillante.
9, - El edulcorante producido según la reivindicación anterior que se caracteriza porque la solución líquida se forma mediante la disolución de 70% de edulcorante en polvo en 100% de agua.
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