ES2829410T3 - Método para pretratar cereales, en particular arroz - Google Patents

Abstract

Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, que comprende una etapa de introducir los cereales con antelación en un autoclave y una etapa en la que dichos cereales se someten, en dicho autoclave cerrado, a un ciclo de tratamiento que consiste en inyectar, en el autoclave, vapor de agua a presión a una temperatura de entre 140 °C y 190 °C, a una presión de entre 6 y 10 bar, mantener dicha presión durante un período de entre 10 y 90 segundos, luego abrir una válvula de escape de vapor, caracterizado porque dichos cereales introducidos en el autoclave son cereales sin tratar, a temperatura ambiente e higrometría y que no se han remojado previamente, el método que comprende además una etapa adicional que consiste en aplicar una presión negativa en la cámara del autoclave durante un período superior a 10 segundos.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para pretratar cereales, en particular arroz

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo del pretratamiento de cereales y, en particular, al pretratamiento del arroz para evitar el fenómeno de pegado durante la cocción y reducir el tiempo de cocción.

Se conoce un pretratamiento del arroz con cáscara mediante sancochado, con el fin de preparar arroz de fácil cocción con preservación de sus cualidades nutricionales. El sancochado es un método utilizado actualmente en la industria del arroz que consiste en precocer el grano de arroz mediante tratamiento con vapor para gelatinizar el almidón. La gelatinización del almidón confiere nuevas propiedades al grano que le permiten resistir la recocción (capacidad del grano para permanecer firme cuando el grano se recoce) y que no se pegue (arroz de fácil cocción). El arroz “sancochado” es un arroz con cáscara o cargo (integral) que se ha sometido, bajo presión, a remojo en agua, luego se sancocha al vapor y finalmente se seca. El almidón se gelatiniza, lo que hace que el grano sea menos quebradizo. Las vitaminas y minerales de las capas externas migran al núcleo del grano y el grano es más sólido y por lo tanto se rompe con menos facilidad durante las operaciones de mecanizado (descascarillado, pelado y pulimento). Es de color amarillo pálido/ámbar y tiene un tiempo de cocción un poco más largo. Sin embargo, este arroz es particularmente resistente a la recocción; por lo tanto, no se pega y se conoce como arroz de “cocción fácil”. El sancochado se lleva a cabo en el lugar de producción de acuerdo con técnicas artesanales. También se ha industrializado, en forma de equipos y métodos de remojo a presión atmosférica, calor seco o tratamiento por vapor a presión.

Estado de la técnica

La patente estadounidense US2002031596 describe un proceso doméstico para preparar arroz integral germinado en una olla arrocera doméstica mediante tratamiento húmedo y secado del arroz integral germinado tratado con un contenido de agua del 10 al 18 % en masa y un grado de gelatinización del 5 al 50 %.

Este tratamiento se realiza en una vaporera doméstica, que comprende un fondo relleno con agua y una cesta que recibe el arroz. Se forma vapor durante el calentamiento del recipiente. Este documento de la técnica anterior también propone un tratamiento con vapor, que se utiliza en la producción de arroz hervido o en la industria de la fermentación, de acuerdo con el cual el arroz integral se somete a vapor durante 3 segundos a 30 minutos, preferentemente de 10 segundos a 30 minutos bajo condiciones de 0,1 a 7,0 kg/cm2, preferentemente de 0,1 a 2,0 kg/cm2.

La solicitud de patente US2008220145 de la técnica anterior describe un método para la producción de arroz sancochado que no requiere equipo para el tratamiento de aguas residuales y que enriquece la cantidad de ácido gamma-aminobutírico contenido en el arroz sancochado.

Este método incluye moler parcialmente el arroz integral como materia prima, humedecer los granos de arroz parcialmente molidos con aire forzado usando aire húmedo o niebla, templar con humedad los granos de arroz húmedos, hervir al vapor los granos de arroz templados con agua a presión normal para calentar los granos de arroz con vapor, hervir al vapor los granos de arroz calentados en el proceso de hervir al vapor a presión normal usando vapor a presión, enfriar los granos de arroz cocidos al vapor a presión en la etapa de hervir al vapor a presión para enfriar al menos una superficie de los granos de arroz, terminar de moler los granos de arroz enfriados en la etapa de enfriamiento y secar los granos de arroz molidos terminados.

Otro documento de la técnica anterior, la patente estadounidense US 5316783, describe otra solución para la preparación de arroz sancochado que tiene las propiedades beneficiosas del arroz sancochado, tal como estructura y textura de grano intactas, y que tiene un color mejorado en comparación con un arroz sancochado típico, y además, en el caso de un material de partida de arroz integral que no tenga sustancialmente el sabor y color sancochado característico, y los métodos para preparar el mismo.

La solicitud de patente US2013216650 describe un dispositivo de vaporera y el método de uso del mismo. Más particularmente, un dispositivo de vaporera (generalmente un dispositivo de vapor vertical) diseñado para hacer que la carga y descarga de arroz sea fácil, rápida y eficiente mientras se garantiza una calidad de vapor para el arroz, similar a los métodos tradicionales de cocción al vapor del sake.

El documento US2002/0031596 describe un método para pretratar cereales, en particular arroz, que consiste en inyectar una presión de vapor a una temperatura de 98-180 oC en el recipiente.

Inconvenientes de las soluciones del estado de la técnica

Las técnicas convencionales de sancochado consumen mucha energía y dan lugar a una alta tasa de rotura del grano (con las consiguientes pérdidas económicas). La gelatinización del almidón también prolonga el tiempo de cocción del grano. El tiempo de cocción se puede reducir triturando ligeramente el grano para provocar microgrietas y facilitar la infiltración de agua durante la cocción. Esta tecnología, comúnmente utilizada por los fabricantes dentro del sector, produce una alta tasa de rotura que resulta en fuertes pérdidas económicas.

Las técnicas convencionales para la producción de arroz sancochado de cocción rápida son muy costosas debido a las pérdidas provocadas por el proceso y al elevado consumo energético.

Además, las soluciones de la técnica anterior no son totalmente satisfactorias debido a que el remojo y el calentamiento del arroz con cáscara provocan una pérdida parcial de cualidades nutricionales y de vitaminas y sales minerales. Además, el sancochado usualmente puede dar como resultado un ligero aumento del tiempo de cocción debido a la gelatinización del almidón que provoca la formación en la superficie del grano de arroz de una especie de cáscara que rodea el núcleo del grano.

Las soluciones de la técnica anterior de cocción al vapor son insatisfactorias debido a que dan como resultado un arroz del tipo arroz hervido.

Solución proporcionada por la invención

La presente invención tiene como objetivo superar estos inconvenientes proponiendo un método que concilie el sancochado y la reducción del tiempo de cocción, evitando al mismo tiempo los inconvenientes de la rotura como resultado de la aplicación de una caída de presión controlada instantánea, y produciendo sobre los granos un efecto térmico, mecánico y estrés por humedad mediante una variación controlada de las condiciones de presión y temperatura del vapor inyectado y/o extraído del autoclave.

Para ello, la invención se refiere en el sentido más general a un método de pretratamiento de cereales, en particular el arroz, que consiste en introducir en un primer momento cereales a temperatura y presión ambiente en un autoclave, inyectar vapor en el autoclave a una temperatura entre 140oC y 190oC, a una presión de entre 6 y 10 bar, y preferentemente superior a 7 bar, en el mantenimiento de esta presión durante alrededor de 20 segundos, y más generalmente entre 5 y 40 segundos, luego en la apertura de una válvula de escape de vapor, luego aplicar una presión negativa en la cámara del autoclave durante un período de entre 10 y 90 segundos.

Por tanto, los cereales están sujetos a variaciones de presión, humedad y temperatura de acuerdo con una secuencia específica:

A. los cereales se introducen en un autoclave, a presión, higrometría y temperatura ambiente;

B. el autoclave se cierra después de rellenarse con cereales;

C. los cereales se someten a un ciclo de tratamiento que implica:

a. inyectar en el autoclave cerrado que comprende al menos un tubo de entrada de vapor:

i. una presión de vapor a una temperatura de entre 140oC y 190oC,

ii. a una presión de entre 6 y 10 bar,

b. esta presión y esta temperatura se mantienen durante un período de entre 10 segundos y 90 segundos, c. l uego se abre una válvula para liberar el vapor del autoclave y permitir el retorno a las condiciones de presión, higrometría y temperatura ambiente.

En la presente invención 1 bar = 100 kPa. La invención se distingue en particular por un ciclo de variación de la presión (presión ambiental, luego aumentar la presión, luego mantener este nivel de presión, luego aplicar una presión negativa).

De acuerdo con la invención, los cereales se introducen en un autoclave hermético sin remojo previo.

Ventajosamente, se someten a una etapa inicial que se coloca al vacío para alcanzar una presión de menos de 500 milibares en el autoclave.

Ventajosamente, el ciclo de tratamiento consiste en:

- aplicar un vacío en la cámara del autoclave para alcanzar una presión de aproximadamente 500 milibares, luego - inyectar en el autoclave vapor a una temperatura de entre 140oC y 190oC, a una presión de entre 6 y 10 bar, y preferentemente superior a 7 bar,

- mantener esta presión durante aproximadamente 20 segundos y, más generalmente, entre 5 y 40 segundos, - luego abrir una válvula de escape de vapor,

- luego aplicar un vacío en la cámara del autoclave.

El tratamiento a presión de acuerdo con la invención consume menos energía y estropea mucho menos granos (3 % de rotura en lugar de 12 %). En consecuencia, el precio de costo del sancochado es mucho más bajo que el de las técnicas conocidas de la técnica anterior. Además, las técnicas convencionales de microagrietamiento de los granos para reducir su tiempo de cocción tienen un efecto negativo en la apariencia visual del grano (grano triturado). El método de acuerdo con la invención reduce el tiempo de cocción sin afectar la integridad física del grano. Por último, este método es muy flexible y produce arroz que se personaliza para adaptarse a las especificaciones de requisitos de los usuarios.

Ventajosamente, el método comprende una etapa adicional que consiste en secar para llevar la humedad a un nivel de aproximadamente 14 %.

De acuerdo con una variación, el método comprende una inyección de una sustancia aromática durante la etapa de inyección de vapor.

Descripción detallada de una modalidad no limitante de la invención

Una mejor comprensión de la presente invención resultará de la siguiente descripción, con respecto a una modalidad no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- La Figura 1 representa una vista esquemática de una instalación utilizada para el método de pretratamiento de arroz de acuerdo con la invención;

- La Figura 2 representa una vista esquemática detallada del autoclave y equipo auxiliar para implementar el método de la invención;

- La Figura 3 representa la curva de presión en función del tiempo, para un ciclo de pretratamiento.

Descripción general de una modalidad

La invención se implementa mediante una instalación destinada a estructurar cereales en base a un tratamiento a presión de vapor.

Esta instalación comprende un autoclave hermético en donde los cereales sufren una transformación físico-química mediante un tratamiento termodinámico.

El autoclave contiene una cesta microperforada para contener el cereal sin que éste toque las paredes de la cámara del autoclave y al mismo tiempo dejar pasar la presión del vapor para que tenga efecto sobre el cereal.

El autoclave contiene al menos una abertura para permitir que el producto entre y salga.

Opcionalmente, contiene dos aberturas, una en la parte superior para permitir que el producto entre en la cesta y la otra en la parte inferior para permitir que el producto salga después del tratamiento con vapor a presión.

La cesta está abierta en la parte superior para permitir que el producto entre al interior y abierta en la parte inferior para permitir que salga. La abertura en la parte inferior de la cesta se puede cerrar con una válvula para contener el producto durante el tratamiento y dejarlo salir al finalizar el tratamiento.

La cesta puede contener un sistema de tuberías dentro de su interior para facilitar la penetración del vapor en el producto.

El autoclave se puede sellar herméticamente para que sea capaz de crear una presión de vapor dentro de su cámara.

Dentro del alcance de la invención, la cesta se alarga y se posiciona en posición vertical para permitir que el producto se acumule por gravedad desde arriba y facilitar el vaciado hacia abajo.

La cesta coincide con la forma del interior del autoclave para optimizar el espacio y el tratamiento térmico.

El autoclave tiene aberturas que permiten que la presión entre a un caudal suficiente para que el aumento de presión esté de acuerdo con los ciclos descritos en detalle a continuación. También contiene aberturas para ventilar la presión a un tanque de vacío o a la atmósfera también a un caudal suficiente para garantizar que la reducción de la presión esté de acuerdo con las reivindicaciones.

El autoclave tiene aberturas en la parte inferior de la cámara para permitir la evacuación de los condensados durante y después del tratamiento. Estas aberturas están controladas por válvulas solenoides.

La cámara del autoclave debe soportar una presión negativa hacia el vacío.

El método tecnológico se basa en una serie de etapas:

- abastecer con cereales a través de la abertura superior del reactor para rellenar la cesta interna que coincide con la forma de la cámara;

- cerrar el reactor de modo que el autoclave quede sellado herméticamente;

- crear un vacío primario en la cámara mediante la aspiración del aire interno;

- aumentar la presión del vapor para alcanzar una presión de 6 a 10 bar, y preferentemente superior a 7 bar con una temperatura de entre 140oC (para una presión de aproximadamente 7 bar) y 190oC (para una presión de aproximadamente 10 bar);

- mantener el nivel de presión deseado durante un período preferentemente de aproximadamente veinte segundos y generalmente entre 5 y 40 segundos;

- retornar a la presión atmosférica ventilando la presión del vapor a la atmósfera;

- crear un vacío;

- retornar a la presión atmosférica;

- abrir el reactor por la parte inferior para evacuar el producto;

- repitir la operación de forma cíclica.

Descripción de una modalidad específica

La instalación está formada por una serie de silos de almacenamiento (1 a 5) para arroz con cáscara que son alimentados por un carril de alimentación (6).

Comprende además una tolva (7) que permite el suministro de fuentes externas (sacos de arroz, arroz suelto, etc.) para el tratamiento de una determinada cantidad de arroz que no justifica su almacenamiento en un silo.

Los silos de almacenamiento (1 a 5) están equipados con sensores de temperatura y ventilación forzada por ventiladores que permiten reducir gradualmente la temperatura del grano para alcanzar una temperatura inferior a 10o, con un nivel de humedad inferior al 15 % para evitar la eclosión de los insectos.

Aguas arriba de estos silos, la instalación puede comprender equipos para clasificar por cribado, ventilación y densimetría. Un conjunto de rejillas perforadas en un plano inclinado se fija a un soporte que se acciona en un movimiento giratorio hacia adelante y hacia atrás. La elección del diámetro de los orificios en las rejillas permite eliminar las partículas más grandes (rejillas superiores) y las partículas más finas (rejillas inferiores).

Dos líneas de clasificación independientes alimentan los dos secadores. La instalación permite por lo tanto tratar dos familias de productos simultáneamente sin mezclarlos entre sí. Cada línea que comprende un dispositivo de clasificación antes y después del secador, tiene una capacidad de 20 toneladas métricas/hora dependiendo de la limpieza del producto proporcionado.

Las trampillas accionadas por trinquete dispuestas en los conos de los silos de almacenamiento (1 a 5) permiten que se ajusten los caudales a través de las instalaciones. Toda la instalación está controlada por un sistema electrónico automatizado que centraliza la información visualizada en un tablero mímico en la sala de control del silo.

Los silos de almacenamiento (1 a 5) y la tolva (7) conducen, por medio de una trampilla controlada, a una cinta transportadora (8) que conduce el arroz a una columna (9) equipada con un tornillo sin fin para llevar el arroz sin tratar a una tolva (10) que suministra el autoclave (11). Este autoclave (11) tiene una abertura (12) que suministra el arroz sin tratar. Cuando se carga el autoclave, esta abertura se cierra de manera sellada durante todo el ciclo de tratamiento.

El autoclave (11) se suministra con arroz a temperatura ambiente, en higrometría ambiente o a temperatura de almacenamiento e higrometría, por debajo de la temperatura ambiente.

Una vez que se carga el autoclave, como se describió anteriormente, se inyecta vapor en el volumen de arroz previamente cargado en el autoclave.

Al final del ciclo, el arroz tratado es evacuado por gravedad a través de una trampilla (13) proporcionada en la parte inferior del autoclave (11) y que conduce a una tolva (14) hasta una cinta transportadora (15) que transporta el arroz tratado hasta una segunda columna (16) que conduce a un secador (15).

Una tolva superior suministra columnas de secado a las que desciende el arroz por gravedad. Durante su descenso, el arroz se expone a ventilación de aire caliente. Al pie de la columna un tornillo extractor con una velocidad de rotación regulable permite ajustar el tiempo de permanencia en el secador. El arroz pasa sucesivamente en dos columnas antes de salir del secador. El conjunto de columnas se recubre con una lámina de metal para atrapar el aire forzado y canalizarlo hacia una cámara de descompresión donde su polvo se deposita antes de que el aire se ventile a la atmósfera.

El aire ambiente aspirado por dos grandes ventiladores pasa a través de un horno de gas de llama abierta antes de ser forzado al secador. El flujo de aire es constante y las temperaturas se ajustan mediante el funcionamiento de los quemadores. El operador del silo, bajo el control del gerente de producción, ajusta las temperaturas y caudales de los secadores para obtener el nivel de humedad necesario para una buena conservación del producto. A intervalos regulares, se toma una muestra a la salida del secador y se controla en el laboratorio.

La Figura 2 muestra una vista detallada del autoclave (11).

Está formado por una cámara metálica (20) cerrada por una tapa (21) que tiene una abertura (12) para el suministro de arroz sin tratar. En el interior de esta cámara, el arroz se guarda en una cesta microperforada que permite el paso del vapor y evita el contacto directo entre el arroz y la cámara metálica.

Para el tratamiento de volúmenes de entre 200 y 800 kg de arroz, el volumen de la cámara es de aproximadamente 2 m2. El autoclave está conectado a un tanque de vacío (22) por dos tubos (23, 24) que conducen a la cámara (20) a través de dos tubos de roscado (25, 26). El volumen del tanque de vacío es aproximadamente de 2 a 4 veces mayor que el volumen del autoclave, por ejemplo 7 m2 para un autoclave de 2 m2.

Este tanque de vacío está conectado a una bomba de vacío (27).

El arroz tratado se evacúa a través de una trampilla (12).

El autoclave también está conectado a las tuberías de entrada de vapor (28, 29).

El tratamiento consiste en rellenar el autoclave con una cantidad de arroz sin tratar.

A continuación, se cierra la cámara (20) de manera sellada y se abren las válvulas (30, 31) para crear una conexión entre el tanque de vacío (22) y el autoclave (20).

Esto coloca la cámara (20) al vacío, pasando de la presión atmosférica a una presión de aproximadamente 0,5 a 0,05 bar en unos diez segundos.

Cuando la presión negativa alcanza una meseta, las válvulas (30, 31) se vuelven a cerrar.

Después de aproximadamente treinta segundos de presión negativa, se inyecta vapor a una temperatura de 140oC hasta 190oC a una presión de 6 a 10 bar. La presión se mantiene durante aproximadamente veinte segundos, luego se abre un respiradero (32, 33), llevando la presión dentro de la cámara (20) a la presión atmosférica.

Después de una meseta de unos diez segundos, se vuelve a aplicar un vacío abriendo nuevamente las válvulas (30, 31) para conectar el autoclave al tanque de vacío (22), que mientras tanto se ha vuelto a poner bajo presión negativa por la bomba de vacío (27). Esta presión negativa de aproximadamente 0,5 a 0,05 bar se alcanza en aproximadamente diez segundos y luego se mantiene durante aproximadamente 80 segundos, luego se abre la válvula de escape para que retorne la cámara a la presión atmosférica.

El contenido de la cámara (20) se transfiere luego a un secador formado por un lecho fluidizado o un secador vertical, con el fin de llevar la humedad de un nivel de 19 a 22 % a la salida del autoclave a un nivel de humedad de aproximadamente 14 % en una hora.

Opcionalmente, el circuito de inyección de vapor comprende un punto de derivación para la inyección de una sustancia aromática, por ejemplo un aceite perfumado rociado o sabores naturales o artificiales.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, que comprende una etapa de introducir los cereales con antelación en un autoclave y una etapa en la que dichos cereales se someten, en dicho autoclave cerrado, a un ciclo de tratamiento que consiste en inyectar, en el autoclave, vapor de agua a presión a una temperatura de entre 140 °C y 190 °C, a una presión de entre 6 y 10 bar, mantener dicha presión durante un período de entre 10 y 90 segundos, luego abrir una válvula de escape de vapor, caracterizado porque dichos cereales introducidos en el autoclave son cereales sin tratar, a temperatura ambiente e higrometría y que no se han remojado previamente, el método que comprende además una etapa adicional que consiste en aplicar una presión negativa en la cámara del autoclave durante un período superior a 10 segundos.

2. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa inicial que consiste en aplicar un vacío para alcanzar una presión inferior a 500 milibares en el autoclave.

3. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa que consiste en aplicar una presión negativa en la cámara del autoclave después de la fuga del vapor tiene una duración de menos de 90 segundos.

4. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque el ciclo de tratamiento consiste en:

- aplicar una presión negativa para alcanzar una presión de aproximadamente 500 milibares en el autoclave, luego

- inyectar, en el autoclave, vapor de agua a una temperatura de entre 140 °C y 190 °C a una presión de entre 6 y 10 bar,

- mantener dicha presión durante un período de entre 5 y 40 segundos

- luego abrir una válvula de escape de vapor

- luego aplicar un vacío en la cámara del autoclave.

5. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una etapa adicional de salida de los cereales de dicho autoclave, que consiste en secar para llevar la humedad a un nivel de aproximadamente 14 %.

6. Método para el pretratamiento de cereales, en particular arroz, de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una inyección de una sustancia aromática durante la etapa de inyección de vapor.

7. Aplicación del método de acuerdo con las reivindicaciones anteriores al pretratamiento de arroz con cáscara o cargo.