MXPA98000630A - Proceso y dispositivo para fabricar productos congelados aireados - Google Patents

Abstract

El dispositivo para fabricar productos congelados aireados comprende un tornillo sin fin, colocado en un barril provisto en uno de sus extremos, con un dado y en el otro extremo con medios para alimentar la composición que serácongelada y, en una zona intermedia, medios para alimentar aire, el barril estando provisto con un manguito a través del cual fluyen los fluidos de enfriamiento.

Description

PROCESO Y DISPOSITIVO PARA FABRICAR PRODUCTOS CONGELADOS AIREADOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a la manufactura de productos congelados aireados y a un dispositivo rara poner en práctica el proceso. TJp proceso convencional para fabricar productos congelados aireados, en particular helado, comprende las operaciones de mezclado, homogene i zac ion , pasteurización, congelación y endurecimiento de la mezcla que será congelada. La' aireación de la mezcla o expansión se lleva a cabo durante el paso de congelamiento en una proporción de manera que el volumen se incrementa de 70 a 120%. Saliendo del congelador, la temperatura de la masa aireada normalmente es de -5 a -6°C. La masa después se endurece de -40 a -45°C en una cámara de endurecimiento, hasta que la temperatura del producto alcanza -18°C o menos en el centro de los productos a granel voluminosos o -30°C para los productos extruidos como barras. Se ha hecho un intento para reducir la temperatura de la masa que sale del congelador por razones de ahorro de energía y con el objeto de mejorar la textura, por _ ejemplo, dirigido a oleosidad mejorada. Sin embargo, se han encontrado problemas insuperables con equipo convencional con la alta viscosidad de la masa de la temperatura que es por debajo de -7 a -8°C. Estos problemas se han resuelto parcialmente utilizando ¿cs congeladores con una superficie raspada en sene, el primero convencional, suministrando hel=i: aireado a aproximadamente -7°C y el segundo diseñado especialmente para tratar el material altamente viscoso de manera que disminuya su temperatura a aproximadamente -10°C. Dentro del mismo tipo de ideas, la EP-A-0 561 118 describe un proceso de tres pasos para producir helado en una baja temperatura, por debajo de -20°C. Esta es .una temperatura de salida en donde el paso de endurecimiento puede dispensarse completamente para productos a granel y disminuirse considerablemente para productos extruidos. En el primer paso, el paso de pre - expans ion así llamado, se incorpora aire en la mezcla que será congelada a una temperatura positiva. En el segundo paso, la masa aireada se enfría a un intercambiador de superficie raspada y sale a aproximadamente -6°C.

Durante el tercer paso, un dispositivo de tornillo enfría la masa a aproximadamente -20°C. La US-A-5 024 066 se refiere a un sistema de dos pasos: la pre - expans ion toma lugar en el primer paso durante el cual se adiciona aire a la masa que será congelada a una temperatura positiva. En el segundo paso, la asa aireada se enfría por medio de un tornillo de Arquímedes con una superficie rugosa provista con cuchillas de raspado en su periferia, a una temperatura negativa suficientemente baja para asegurar una textura estable de la masa congelada, lo cual permite que los productos se almacenen directamente en una cámara fría . El objetivo de la presente invención es llevar a cabo las operaciones de expansión y enfriamiento sobre la masa en un solo paso en un solo aparato, el cual es .más fácil de controlar y es menos voluminoso que los dispositivos conocidos, así como simplificar el proceso de congelamiento a una baja temperatura, mientras se derivan de éste las ventajas mencionadas previamente con respecto a energía y textura.. La invención se refiere a un proceso para manufacturar productos congelados aireados, en donde una composición que será congelada se mezcla, airea, congela y enfría a una temperatura inferior que o igual a -8°C y se pasa a través de un dado, caracterizado porque las operaciones toman lugar en un solo paso en un solo dispositivo de extrusión de un tornillo situado en un barril provisto con medios para aireación y enfriamiento. Se ha encontrado sorprendentemente que es posible airear, mezclar, enfriar y extruir una compoeición que será cc gela?a en un solo paso mientras que se obtiene un producto aireado congelado a un temperatura baja que tiene una textura mejorada y estable cuando podría haberse temido que la textura de la composición congelada se podría dañar durante el tratamiento en un dispositivo de extrusión de un tornillo. Esto no se sigue necesariamente, dado que los procesos conocidos dejan que tome lugar la aireación antes del enfriamiento en un dispositivo separado y se lleva acabo el enfriamiento que conduce al congelamiento, por lo menos parcialmente, en un dispositivo provisto con cuchillas raspadoras. Con el fin de poner en práctica el proceso, se prepara en una manera convencional una composición para helado, helado bajo en grasas o sorbete, en base, de acuerdo con la receta, en leche, leche descremada, crema, leche concentrada, leche en polvo o aceite de mantequilla, a la cual se le agregan sacarosa, glucosa, dextrosa de fruta, pulpa de fruta e hidrocoloides estabilizantes tales como, por ejemplo, carragenat os , alginatos, goma de algarroba, emulsificantes tales como, por ejemplo, glicéridos parciales y saborizantes. Después de mezclar íntimamente los ingredientes en las proporciones dictadas por la receta, se pasteuriza la mezcla, se enfría y después opc icna I nt e puede ser homogeneizada, preferibleme te en caliente bajo condiciones astringentes, permitiendo que se reduzca al tamaño medio de los glóbulos de grasa a aproximadamente 8-20 mieras. Des és de enfriar y de homogeneizar a un temperatura baja, cerca de 0°C, se puede dejar que la composición madure durante cierto tiempo a esta temperatura. La homogene i zac ion y maduración son pasos opcionales. Esta masa, homogeneizada y madurada opcionalmente, se define más adelante como la ""masa que será congelada" . Preferiblemente se introduce a aproximadamente 2-7°C en un congelador de un tornillo el cuál será descrito después en mayor detalle, en el cuál se transporta a una zona de inyección de aire en donde se expande hacia 0-150%, se enfría fuertemente de -8 a -20°C y después se fuerza a través de un dado. El trabajo en el dispositivo de un tornillo se lleva a cabo sorprendentemente sin esfuerzo cortante excesivo, de manera que el incremento en la presión no exceda aproximadamente 50 barias en la región del dado. El producto emergente se caracteriza por un diámetro ie cristal de hielo medio de 10 a 37 mieras, que ap rec i adament e es menor a aquel que ee puede obtener con congeladores convencionales. El resultado es una textura mejorada en el sentido de mejor oleosidad y mejor cremosidad. La inve ión también se refiere a un dispositivo para poner en práctica al proceso, comprendiendo un tornillo sin fin, colocado en un barril provisto en uno de sus extremos con un dado de extrusión y en el otro extremo con medios para alimentar la composición que será congelada y , en una zona intermedia, medios para alimentar aire, el barril estando provisto con un manguito a través del cuál fluyen los fluidos de enfriamiento. El tornillo sin fin puede tener segmentos sucesivos en donde varía su forma de un segmento a otro, desde el punto de vista de la orientación de las roscas y su avance. La configuración del tornillo se elige de manera que lleve a cabo operaciones para transportar, mezclar, cortar con esfuerzo cortante y comprimir la masa a través del dado y para ayudar, opcionalmente, a la incorporación de gas de manera que se obtenga buena expansión. Se pueden proveer zonas para . mezclado, por ejemplo por discos de un lóbulo o dos lóbulos ccn una orientación positiva, que un efecto de transporte o con una orientación negativa que tiene un efecto de retorno o que tiene un segmento con un avance de tornillo inverso induciendo un retorno. El barril está provisto con medios para enfriamiento que consisten de un camisa, preferiblemente con un circuito de e friamiento autocontenido por segmento, con válvulas que controlan la velocidad de flujo del agente de enfriamiento que permite que se regule individualmente la temperatura de cada segmento. El tornillo también puede tener una circuito de enfriamiento interno. Se puede inyectar aire por medio de medidores de flujo a través de tubería en diferentes regiones del barril, preferiblemente en la segunda mitad de su longitud, preferiblemente desde cualquier lado del mismo. De esta forma, es posible lograr de 0 a 150% preferiblemente de 30 a 120 % de expansión. El dado puede tener una salida horizontal o vertical. La geometría y dimensiones del dado o, según pueda ser el caso, el diámetro y longitud de la tubería de salida que puede asociarse con el mismo, están diseñados para asegurar una contrapresió iel orden de 4 a 50 barias y preferiblemen e ce 4 a 25 barias. La contrapresión puede regularse por medios, por ejemplo, por medie de una válvula de bolas corriente abajo desde la tubería en cuestión, por ejemplo en el caso de una temperatura de salida para el producto cercano al límite inferior, en cuyo caso el diámetro de la tubería de salida podría incrementarse para compensar la calidad de presión debido a la pérdida de carga ocasionada por el incremento en viscosidad cuándo falla la temperatura de la masa. El dado preferiblemente puede enfriarse, por ejemplo por medio de un manguito a través del cual fluye el fluido de enfriamiento. El dispositivo de acuerdo con la invención se describe más adelante en mayor detalle con referencia al dibujo anexo dado a manera de ejemplo, en el cuál: la Figura 1 es un vista diagramática desarrollada en perspectiva del dispositivo. Como se verá en la figura 1, el dispositivo comprende un tornillo de extrusión 1, el cuál puede moverse en rotación alrededor de su eje y se impulsa por un motor (no mostrado) . El tornillo se monta en un barril (2) el cuál e s inicio tiene una tubería 3 para alimentar una c:-;c£::ión que sea congelada, proporcionada con una válvula sin reterne 4 para asegurar la ramificación del aire y que termi a er. un dado 5 en forma de una placa. El barril comprende nueve segmentos de Fl a F9, 100 mm de longitud, les cuales se pueden modular desde el punto de vieta de la configuración del tornillo con el cuál están asociados los circuitos 6 de enfriamiento individuales que corresponden a los manguitos a través de los cuales fluye una mezcla de agua - alcohol , con regulación de velocidad de flujo individual por medio de las válvulas 7. La aireación toma lugar a través de la entrada de aire 8, en cualquier lado del barril y el aire se inyecta por un pistón provisto con un medidor de flujo de masa. La velocidad de flujo de aire se regula individualmente por las válvulas 9.

En una variante (no mostrada) , el dado 5 está provisto con un manguito a través del cual también fluye un fluido de enfriamiento del cual se puede regular individualmente la velocidad de flujo. Una tubería 10 en el extremo de la salida del barril 2 y el dado 5, actúa como una zona de pre-expansión. La tubería 10 se proporciona c o r. una válvula de bolas 11 para controlar la contra r ?;::. y el tiempo de dilatación de la masa e el barril. Si 1 es la longitud total de los segmentes ¿el tornillo que representa la longitud activa de este tornillo y D es su diámetro, la relación L/D está en el orden de 30 a 60. El proceso de acuerdo con la invención se describe en mayor detalle en los siguientes ejemplos dados a manera de ilustración. Los porcentajes y partes son en peso, excepto en donde se indica lo contrario .

EJEMPLO 1 Se preparó una composición que será congelada, que tiene un punto de congelamiento bajo, conteniendo 8.5% de grasas de leche (en forma de crema con 35% de grasa) , 11% de sólidos de leche no grasos, 12% de sacarosa, 6.4% de jarabe de glucosa, (40 equivalentes de dextrosa), 1% de dextrosa, 0.47% de glicéridos parciales como es t abi 1 i zant es/emul si f icant es y 0.4% de saborizante de vainilla. El contenido total de sólidos de la composición fue de 39.15%, el resto siendo representado por agua. La mezcla se sometió a homcgeneización en dos pases a 135 barias, y desp ée a 35 barias y se paste r zé a é ó c C durante 37 e, se enfrió a 4°C y se almacenó 24 horas a esta temperatura. Esta composición se introdujo en el dispositivo bajo las condiciones de operación dadas enseguida : - Configuración de tornillo Segmentos Fl F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 Tipo de tornillo T T/M T/M M/C T CO M/CO M/CO CO En donde T: Transporte, M: Mezclado, C: Esfuerzo cortante, CO : Compresión - Velocidad de flujo del producto que introduce 8 kg/h, a 6°C - Inyección de aire: en 9 de ambos lados en F5 y F6, es decir a través de 4 tuberías con un velocidad de flujo de 15 g/h. - Velocidad de rotación de tornillos: 300 rpm.

- Enfriamiento de zonas F2 a F9 con un fluido de enfriamiento a -26°C (temperatura de entrada)/ -24 .4°C (temperatura de salida) , a un velocidad de flujo de 17 1 i tros /minutos . - Diámetro de dado de salida: 12 mm La temperatura de salida del producto fue de 10.4°C y la expansión fue de 40 %. Los prod ctos obtenidos tuvieron una textura ás oleosa y cremeea que los productes manufacturados ¿e una manera convencional como una referencia. El diámetro de cristal de hielo promedio, medido por microscopía óptica a - 10 ° C y a un aumento de 1000-150C !Dc, mieras) fue de 30.25 mieras.

EJEMPLO 2 En este ejemplo, las composiciones para un sorbete se prepararon de la siguiente manera: 29% de azúcar, el 10% de jarabe de glucosa, el 35 % de puré de frambuesa endulzado, un colorante y un saborizante de frambuesa se agregaron a un mezcla de m 0.8 % de estabilizadores (gelatina, goma de algarroba (a 60°C, así como un ácido de calidad alimenticia para dar un pH de 3.2-3.4. El contenido de sólidos de la composición fue de 30.30%, el resto siendo representado por agua. La mezcla se homogeneizó a 72°C en un paso a una presión de 50 barias y después se pasteurizó a 85°C durante 30 min, se enfrió a 4°C y se dejó reposar durante por lo menos 4 horas a esta temperatura. Esta compcsición que será congelada se introdujo en el dispositivo con la misma configuración de los tornillos c z ~ z aquella en el ejemplo 1. Lae condicionee ¿e c eración fueron lae iemae que en el ejemplo 1, excepto por lo siguiente: Inyección de aire: en 9, de ambos lados en F5 y F6, es decir, a través de 4 tuberías con una velocidad de f uje de 15 g/h. La temperatura de salida del producto fue de -10.4°C y la expansión fue de 40%. En los ejemplos precedentes, el proceso y el aparato se han descrito con referencia a la manufactura de una composición congelada sin especificar si es posible tratar al mismo tiempo varios helados o sorbetes que tienen diferentes sabores y colores, mediante coextrusión y por lo tanto obtener productos mixtos, por ejemplo productos amarmolados, conteniendo opcionalmente inc lus iones .

El proceso desde luego es aplicable a la manufactura de productos congelados de tipo de mousse, crema y endulzado o de tipo de pasta de difusión salada, por ejemplo con queso, vegetales, carne o pescado o salsas o aderezos de ensaladas. En estos casos, la flexibilidad del proceso lo hace posible ajustarse a la cantidad de aire incorporada en la composición que será congelada de acuerdo al grado de variación ie expansión deseada en relación con las características de los tipos de productos en cues t ion .

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar productos congelados aireados, en donde se mezcla, airea, congela y enfría un composición que será congelada a una temperatura igual o inferior a -8°C y se pasa a través de un dado, caracterizado en q e las operacio es toma l ar e un solc paso en u selo dispositivo, en n s:lc dispositivo ¿e extrusión de un tornillo situa?c en un barril provisto cc medies para aireación y enfriamiento.

2. El procese de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la composición que será congelada se introduce a aproximadamente 2-7°C en el dispositivo de un tornillo, en el cual el tornillo gira de 100 a 600 rpm, se transporta a una zona de inyección de aire en donde se expande por 0-150%, se enfría fuertemente de -8 a -120°C y después se fuerza a través de un dado.

3. El producto congelado aireado el cuál puede obtenerse poniendo en marcha el proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 dentro de la práctica.

4. El dispositivo para poner en marcha el proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 dentro de la práctica, que comprende un tornillo sin fin, colocado en un barril provisto en uno de sus extremos con un dado y en el otro extremo con medios para alimentar la composición que será congelada y, en una zona inter edia, medios para alimentar aire, el barril estar.;: rrevisto con un ma uito a través del cuál fluyen les fluides de enfri miento.

5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que el tornillo sin fin tiene segmentes sucesivos en donde eu forma varía de un segmento a otro, desde el punto de vista de la orientación de las roscas y su avance, desde su configuración, está dispuesta de manera que lleva a cabo operaciones para transportar, mezclar, cortar con esfuerzo cortante y comprimir la masa a través del dado y para ayudar opcionalmente a la incorporación de gas de manera que obtenga buena expans ion .

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que, L siendo la longitud total de los segmentos en el tornillo y D su diámetro, la relación L/D está en el orden de aproximadamente 30-60 y que el tornillo incluye zonas intermedias para mezclado por discos de un lóbulo o dos lóbulos con una orientación positiva, que tiene un efecto de transporte o con una orientación negativa que tiene un efecto de retorno o que tiene un segmento co _n avance de tornillo inverso induciendo un reterne.

7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que el barril está provisto ce medios de enfriamie to que consisten de una camisa con un circuito de enfriamiento autocont enido por segmento, que el dado está provisto opcionalmente con medios de enfriamiento, con válvulas que controlan la velocidad de flujo del agente de enfriamiento el cual permite que la temperatura para cada segmento se regule individualmente y, opcionalmente, la temperatura del dado.

8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que el aire se inyecta a través de tuberías en varios puntos el barril, de 1/2 a 4/5 de su longitud, preferiblemente de cada lado del mismo.