WO2007144683A1 - Proceso de co-cristalización de sacarosa y un edulcorante natural y el producto obtenido - Google Patents

Proceso de co-cristalización de sacarosa y un edulcorante natural y el producto obtenido Download PDF

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Abstract

La invención está dirigida al proceso de preparación de un co-cristal de azúcar con un edulcorante natural y, eventualmente, otro agregado y con dicho producto. El proceso está relacionado con la co-cristalización de la sacarosa con un edulcorante natural en un tacho con condiciones de presión y temperaturas controladas y con la separación de los cristales de la miel. Al final del proceso se aprovecha el subproducto de la co-cristalización, para producir un edulcorante líquido bajo en calorías de tal forma que se aproveche en un alto porcentaje los insumos utilizados.

Description

Proceso de co-cristalización de Sacarosa y un edulcorante natural y el producto obtenido
1. Campo de la Invención.
La presente invención está relacionada con el campo de la cristalización de productos edulcorantes y específicamente a una co-cristalización de azúcar con otro edulcorante de origen natural.
2. Objetivo de la invención.
El objetivo de la presente invención es obtener un nuevo producto conformado por azúcar co-cristalizado con otro producto edulcorante natural y, eventualmente, otro agregado, dicho producto tiene una homogeneidad del 100%, aumenta el poder edulcorante entre una vez y media y cincuenta veces comparado con el azúcar y, además, por ser un producto natural no produce efectos nocivos sobre el organismo. Adicionalmente, se aprovecha el subproducto obtenido en el proceso de centrifugación para producir un edulcorante líquido con bajo contenido de calorías.
3. Antecedentes de la invención.
La patente Estadounidense No. 6.214.402, describe un proceso de co-cristalización entre el azúcar y el 1-metilester de N-{N-(3,3-dimetilbutil)-L-.alfa.-aspartil}-L- fenilalanina.
Esta invención está dirigida a un proceso de preparación de azúcar co-cristalizado que comprende los pasos de mezclado de azúcar con agua con agitación, calentando la mezcla hasta 120° C, semillando la mezcla con una premezcla compuesta de 1- metilester de N-{N-(3,3-dimetilbutil)-L-.alfa.-aspartil}-L-fenilalanina y azúcar, retirando la mezcla del calor y permitiéndole a la mezcla enfriarse con agitación vigorosa.
En relación con los documentos del estado de la técnica resulta importante resaltar las diferencias que existen. En dicho documento U.S: 6.214.402 el proceso de co- cristalización de azúcar conneotame se trabajó en condiciones de presión atmosférica, es decir a temperaturas altas, en este caso específico a 120 0C. En el caso de la presente invención, el producto se obtiene por medio de presiones de vacío, 60 KPa. - 75 KPa., lo que corresponde una temperatura de operación entre 60 0C - 75 0C. En el último caso se disminuye significativamente el oscurecimiento del licor madre propiciado por las altas temperaturas, lo que mejora el color del producto final.
Por otra parte en el proceso de co-cristalización de azúcar con neotame, el semillamiento se realiza con la mezcla de azúcar y neotame en la zona de sobresaturación, produciendo semillamiento por choque, lo cual genera una distribución de cristales no homogénea al final del proceso. En el proceso de co- cristalización de la presente invención, el edulcorante natural es alimentado después de que se carga el pie de templa al equipo y esta mezcla se evapora hasta el punto de saturación en donde se adiciona una cantidad de suspensión de azúcar pulverizado con alcohol isopropílico. La ventaja de esta metodología es que los cristales adicionados en la semilla, son los que se obtendrán al final del proceso con un tamaño homogéneo y por lo tanto con un coeficiente de variación de tamaño menor.
Además, en la patente de co-cristalización de azúcar con neotame no se hace referencia a la separación de los cristales de la miel o sirope; operación indispensable para obtener un producto granular, que fluya libremente y que no se compacte o apelmace.
En la modalidad preferida del proceso de co-cristalización de la presente invención se parte de un licor o sirope a un brix de 55 %, proveniente del proceso de fundición, clarificación, decoloración y filtración de azúcar blanco, lo que genera una mejor calidad de la materia prima. En la patente 6.214.402, se realiza una mezcla de azúcar y agua a un brix de 67 %, sin un tratamiento anterior que mejore o cambie las características de esta solución.
Finalmente, en la presente invención se utilizan edulcorantes naturales y, además, existe la posibilidad de adicionar algún otro agregado que le imparta a dicho producto alguna característica especial.
La patente Estadounidense No. 4.362.757 describe un producto cristalizado de azúcar que contiene una sustancia sensible al calor, una sustancia acida o un azúcar invertido. Este producto de azúcar cristalizado es seco, granular, de flujo libre que no se apelmaza y es dispersable en agua. Los productos de azúcar cristalizado se forman en dos pasos: preparación de una premezcla de azúcar seco granular o transformado con una sustancia sensible al calor, un azúcar invertido o un ácido, luego es cristalizado por concentración del sirope de azúcar, adicionando una determinada cantidad de premezcla y sometiendo la mezcla a impacto.
La presente invención posee notables ventajas sobre la patente Estadounidense No. 4.362.757, ya que en esta última se trabaja a temperaturas elevadas entre 124 y 149 0C (255 y 300 0F), lo que genera un cambio en el aumento de la solubilidad de la sacarosa en el agua provocando la sobresaturación a 95 - 98 % de sólidos. En la presente invención la temperatura máxima de operación es de 75 0C y su etapa de saturación se alcanza en un porcentaje de sólidos entre 79 - 81 %. Las condiciones del proceso tienen una implicación directa sobre el producto final, por lo tanto en este caso, la presente invención mejora radicalmente la distribución de tamaño del cristal de azúcar, disminuye el efecto de la temperatura sobre el color del azúcar final y sobre la miel o sirope resultante del proceso de centrifugación y la homogenización del edulcorante natural y del agregado en este caso, debido a que la cristalización se hace de manera controlada y regulada para que no se produzca una sobresaturación y conduzca a la generación de cristales nuevos de sacarosa que no tendrán el edulcorante o el agregado. Este control y regulación de la temperatura se hace por medio de vacío en el equipo y condiciones constantes de calor a través de vapor de agua. En la patente estadounidense en mención se controla la sobresaturación, removiendo el calor por medio de chaquetas de agua o flujo de aire forzado, momento en el cual el proceso se puede salir de control. 4. Breve resumen de Ia invención.
La invención está dirigida al proceso de preparación de un co-cristal de azúcar con un edulcorante natural y, eventualmente, otro agregado y con dicho producto. El proceso está relacionado con la co-cristalización de la sacarosa con un edulcorante natural en un tacho con condiciones de presión y temperaturas controladas y con la separación de los cristales de la miel.
Al final del proceso se aprovecha el subproducto de la co-cristalización, para producir un edulcorante líquido bajo en calorías de tal forma que se aproveche en un alto porcentaje los insumos utilizados.
5. Breve descripción de las figuras.
Para mayor claridad y entendimiento de la invención aparecen unas figuras que ejemplifican el proceso en el cual:
La figura 1 muestra esquemáticamente el proceso en el que se co-cristaliza el azúcar con un edulcorante natural para producir el co-cristal de la presente invención y el aprovechamiento del subproducto como un edulcorante natural líquido.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo del proceso completo de co-cristalización de la invención.
6. Descripción detallada de la modalidad preferida.
La presente descripción utilizará los términos en el sentido en que se definen a continuación:
Licor fino: Es el obtenido después de fundir un azúcar blanco y que ha sido sometido a procesos de clarificación, decoloración con carbón activado y filtración.
Masa cocida: Mezcla de azúcar y licor madre descargado del tacho, compuesto por sirope y co-cristales de sacarosa y un edulcorante natural.
Azúcar co-cristalizado: es un azúcar obtenido por la co-cristalización de la sacarosa con el edulcorante natural. Sirope: Es la miel obtenida en el proceso de centrifugación y lavado de la masa cocida.
Pie de templa: Es la cantidad de licor fino y/o sirope suficiente para cubrir la calandria del tacho al iniciar la templa.
Brix: Unidad de concentración equivalente al porcentaje en peso de sólidos solubles que contiene una solución.
Tacho: Unidad de evaporación de simple efecto que opera al vacío y que consta de un sistema de calentamiento accionado con vapor, un cuerpo cilindrico para el cocimiento de la masa, tuberías de alimentación, salida de condensados y gases incondensables, válvulas e instrumentos de control, separador de arrastre y condensador.
Edulcorante natural: Producto de origen natural tal como la stevia, polioles, fruta pera de cactus (Opuntia ficus, Indica L), Calonil (de la fruta de la Mormordica grosvenori), taumatina (de la Thaumatococcus daniellii), derivados del maíz y otros.
Stevia: extracto de la hoja de Stevia rebaudiana, Bertoni, que contiene glicósidos stevioles como principio activo (Steviosidos, Rebaudiosidos A, Rebaudiosido C y Dulcósido A).
Templa: tanda de masa cocida.
Descripción del Proceso de Co-cristalización
El proceso de co-cristalización de azúcar con un edulcorante natural y, eventualmente, un agregado que le de alguna característica especial al producto, tiene como características importantes obtener un producto que es homogéneo, granular, fluye libremente, no se compacta y su poder edulcorante está entre una vez y media, y hasta cincuenta veces el de la sacarosa, lo que disminuye las calorías por ración; adicionalmente, es un producto natural y no produce ningún efecto deletéreo sobre el organismo.
La figura 1 el numeral 1 corresponde al equipo donde se obtiene el extracto del edulcorante natural, eventualmente, mezclado con un agregado. En el numeral 2 aparece el tacho donde se carga el licor, se adiciona el antiespumante y el extracto que se ha preparado, se mezcla continuamente y se concentra hasta el rango comprendido entre 79° y 81° brix. En este mismo punto se semilla con la suspensión alcohólica y cuando se han generado los cristales se alimenta el licor lentamente hasta llegar a un 100 % de nivel y a un brix de 88 a 91 %.
El producto obtenido en el numeral 2 (masa cocida) se centrifuga en los equipos identificados con el número 3. Aquí se produce azúcar co-cristalizado con el edulcorante natural y, eventualmente, con un agregado. Además, un subproducto de sirope con el edulcorante natural el cual será recirculado como se muestra en el numeral 2 para iniciar de nuevo el proceso de co-cristalización. Este proceso se repite hasta tanto el color del sirope cumpla con las especificaciones establecidas en razón a que durante la repetición de este proceso dicho sirope tiende a oscurecerse.
Cuando el sirope se salga de las especificaciones por efecto de los repetidos y sucesivos procesos de co-cristalización, es decir, el color del sirope a recircular se encuentra por encima de 1600 UI - 1800 UI, se procede a recuperar la mayor cantidad del edulcorante natural teniendo en cuenta su solubilidad para utilizar el solvente adecuado. Esta etapa ocurre en el numeral 4.
El edulcorante natural recuperado retorna al equipo identificado con el numeral 1 donde se obtiene dicho edulcorante donde se inicia de nuevo el ciclo.
El sirope con edulcorante natural no recuperado se trata en una etapa de decoloración para, posteriormente, obtener un producto edulcorante líquido igualmente bajo en calorías.
En resumen el proceso de cristalización de la presente invención comprende las etapas de:
Adicionar un antiespumante al licor o sirope (pie de templa) con el fin de evitar la espuma provocada por el edulcorante natural en una porcentaje de 0.006 % a 10%; mezclar con agitación mecánica la solución de sacarosa (licor fino o sirope) con 0,1 % a 50 % p/p de edulcorante natural con relación a la cantidad de masa producida y, eventualmente, adicionar un agregado para lograr alguna característica especial;. concentrar la mezcla anterior hasta el punto de saturación de la sacarosa, 79° a 81° brix, en un tacho a una presión de trabajo de 60 KPa 75 KPa y una temperatura de entre 60° C y 75 ° C; adicionar una suspensión de azúcar pulverizada con alcohol isopropílico, el cual se utiliza como semilla para cristalizar la solución anterior en la zona de saturación. La cantidad está determinada por diferentes variables como el peso del cristal en la masa, el tamaño inicial de la semilla y el tamaño final deseado; las cuales se relacionan de la siguiente manera:
Peso suspensión = Peso cristal en masa * ( ( Tam. Inicial / Tam. Final) Λ 3); alimentar licor fino o sirope constante y lentamente, manteniendo la solución cristalizada en la "zona meta estable", con el fin de evitar la generación espontánea de nuevos cristales o la dilución de los previamente formados. Este paso se realiza hasta que el equipo alcance el 100% de su nivel, en donde el cristal de sacarosa co- cristalizado con el edulcorante natural, ha alcanzado un tamaño de 0,5 a 0, 7 mm de abertura media; evaporar el agua remanente hasta alcanzar entre 88° y 910Bx, descargar la masa para realizar la separación de los cristales de la miel o sirope por centrifugación a una velocidad de entre 1100 y 1300 r.p.m; recircular el sirope obtenido al final del proceso de co-cristalización (centrifugación) cuantas veces sea necesario mientras no se salga del color establecido por las especificaciones para el producto; recuperar entre el 1 y el 90 % del edulcorante natural con un solvente en el cual sea soluble; decolorar la mezcla de sirope y edulcorante natural remanente, con un decolorante y obtener un producto líquido bajo en calorías, que contiene entre el 15 - 60 % de sacarosa, entre 0.01 - 8 % de edulcorante natural y entre 40 - 85 % de agua, y tiene un poder edulcorante entre 1,2 y 10 veces más dulce que el azúcar.
Como sustancias antiespumante es posible utilizar cualquiera de estos compuestos: PROPEG DF 7990 M2 (fabricado por Protécnica Ingeniería S.A,), INTRASOL FK 35 (fabricado por Lipesa Colombia S.A.), Indol CS - 100 (fabricado por Nopco Colombiana S. A.), Lipesa 9103 (fabricado por Lipesa Colombia), Rhodorsil 70462 (fabricado por Emulsiones Químicas Ltda).
El edulcorante natural a ser utilizado en la presente invención puede ser: stevia, fruta pera de cactus (Opuntia ficus, Indica L), Calonil (de la fruta de la Mormordica grosvenori), taumatina (de la Thaumatococcus daniellii), Miel, Sucralosa, Glucosa, Fructosa, Derivados del maíz, Lactosa, Polioles (sorbitol, Manitol, xilitol), Glicirrina, Taumatina, Tagatosa, Filodulcina, Osladina, Monelina, y otros, siendo la stevia el más preferido.
El agregado, eventualmente, se adiciona con el fin de lograr alguna característica especial tal como sabor o alguna propiedad nutritiva. Dicho agregado puede estar comprendido por: calcio, ácido cítrico, vitaminas, fibra, minerales, extractos de hierbas, etc.
La presente invención también está relacionada con el co-cristal de sacarosa y stevia Dicho co-cristal se caracteriza porque está comprendido por azúcar, un edulcorante natural y, eventualmente, un agregado que le da unas características especiales, y obtenido del proceso descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
El edulcorante natural utilizado en el co-cristal puede ser: stevia, polioles, fruta pera de cactus (Opuntia ficus, Indica L), Calonil (de la fruta de la Mormordica grosvenori), taumatina (de la Thaumatococcus daniellii). Especialmente se prefiere la stevia.
Dicho co-cristal puede utilizar algunos agregados como pueden ser: calcio, ácido cítrico, vitaminas, fibra, minerales, extractos de hierbas. Además, dicho co-cristal tiene un tamaño de entre, aproximadamente, 0,5 - 0,7 mm., preferiblemente, 0,6 mm. Este co-cristal tiene aplicaciones en diversas áreas tales como en panadería, repostería heladería, confitería, bebidas carbonatadas, cafés, té, jugos, aguas saborizadas, bebidas energizantes, bebidas alcohólicas, bebida lácteas, gaseosas.
Dicho co-cristal tiene un poder edulcorante entre una vez y media y cincuenta veces el poder edulcorante del azúcar. Preferiblemente dicho poder edulcorante es de dos veces.
Finalmente, esta invención también está relacionada con un subproducto que se obtiene a partir de la otra porción de sirope mezclada con el 20 - 40 % del edulcorante natural inicial el cual se decolora con carbón activado y posteriormente se mezcla con agua. Este producto es entre 1,2 y 10 veces más dulce que el azúcar, preferiblemente entre 1,2 y 3 veces y contiene entre 1 - 4 calorías por gramo, preferiblemente entre 1 y 2 calorías por gramo.
En la figura 2 se aprecia el diagrama de flujo del proceso de cristalización explicado anteriormente y que se suministra para aclarar, adicionalmente, el proceso de la presente invención.
Ejemplo.
2 % de stevia se adiciona al licor alimentado y mezclado previamente con 0.1 % de antiespumante. Esta nueva mezcla se concentra hasta 80° Bx y se adicionan 20 mi de suspensión. Luego de la generación de los cristales se alimenta licor hasta un nivel del 100% y hasta alcanzar un brix de 89 %. Esta masa se centrifuga a 1200 r.p.m. El resultado es un producto de azúcar co-cristalizado con stevia de color blanco. La proporción aproximada de azúcar a stevia es 99,6 % a 0,4 %. Su poder edulcorante es, aproximadamente, dos veces el del azúcar. El sirope que resulta de la centrifugación se mezcla con alcohol etílico y se recupera el 80 % de la stevia inicial, el cual es recirculado. La otra porción de sirope mezclada con el 20 % de la stevia inicial, se decolora con resinas de intercambio iónico y posteriormente se mezcla con agua. Este producto es 1.6 veces más dulce que el azúcar y contiene 2 calorías por gramo.
El ejemplo de la presente solicitud pretender ser solamente ilustrativo y no limitante de la presente invención. Un experto en la técnica podría establecer las variaciones que se le podrían dar a la invención y que están dentro del alcance de la misma.

Claims

Reivindicaciones
1. Proceso para co-cristalización de azúcar con un producto edulcorante natural y, eventualmente, un agregado para darle unas características especiales, caracterizado porque comprende las etapas de:
Adicionar un antiespumante al licor o sirope (pie de templa) con el fin de evitar la espuma provocada por el edulcorante natural en una proporción de 0.006 % a 10%; mezclar con agitación mecánica la solución de sacarosa (licor fino o sirope) con 0,1 % a 50 % p/p de edulcorante natural con relación a la cantidad de masa producida y, eventualmente, adicionar un agregado para lograr alguna característica especial; concentrar la mezcla anterior hasta el punto de saturación de la sacarosa, en un tacho a una presión de trabajo de, aproximadamente, entre 60 IQPa y 75 KPa y una temperatura de entre, aproximadamente, 60° C y 75 ° C; adicionar una suspensión de azúcar pulverizada con alcohol isopropílico, el cual se utiliza como semilla para cristalizar la solución anterior en la zona de saturación. La cantidad está determinada por diferentes variables como el peso del cristal en la masa, el tamaño inicial de la semilla y el tamaño final deseado; las cuales se relacionan de la siguiente manera:
Peso suspensión = Peso cristal en masa * ( ( Tam. Inicial / Tam. Final ) Λ 3 ); alimentar licor fino o sirope constante y lentamente, manteniendo la solución cristalizada en la "zona meta estable", con el fin de evitar la generación espontánea de nuevos cristales o la dilución de los previamente formados. Este paso se realiza hasta que el equipo alcance el 100% de su nivel, en donde el cristal de sacarosa co- cristalizado con el edulcorante natural, ha alcanzado un tamaño de 0,5 a 0, 7 mm de abertura media; evaporar el agua remanente hasta alcanzar entre 88° y 910Bx; descargar la masa para realizar la separación de los cristales de la miel o sirope por centrifugación a una velocidad de entre 1100 y 1300 r.p.m. recircular la miel o sirope obtenida al final del proceso de co-cristalización (centrifugación) cuantas veces sea necesario mientras no se salga del color establecido por las especificaciones para el producto que corresponden a un valor entre 1300 y 1600 U.I.. recuperar entre el 1 y el 90 % del edulcorante natural con un solvente adecuado en el cual sea soluble; decolorar la mezcla de sirope y edulcorante natural remanente con un decolorante y obtener una cierta cantidad de producto líquido bajo en calorías.
2. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el edulcorante puede ser: stevia, polioles, fruta pera de cactus {Opuntia flcus, Indica L), Calonil (de la fruta de la Mormordica grosvenorí), taumatina (de la Thaumatococcus daniellü), derivados del maíz.
3. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el edulcorante es stevia.
4. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el agregado puede ser: calcio, ácido cítrico, vitaminas, fibra, minerales, extractos de hierbas,
5. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el anti-espumante puede ser: PROPEG DF 7990 M2, INTRASOL FK 35, PROPEG DF 7990 M2, INTRASOL FK 35, Indol CS - 100, Lipesa 9103 o Rhodorsil 70462.
6. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el tamaño del co-cristal obtenido está entre, aproximadamente 0,5 mm y 0,7 mm.
7. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el tamaño del cristal es de aproximadamente 0,6 mm.
8. El proceso de co-cristalización de la reivindicación 1, caracterizado porque el decolorante puede ser carbón activado o resmas de intercambio iónico.
9. Un co-cristal caracterizado porque está comprendido por azúcar, un edulcorante natural y, eventualmente, un agregado que le da unas características especiales y obtenido del proceso descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. El co-cristal de la reivindicación 8, caracterizado porque el edulcorante natural puede ser: stevia, polioles, fruta pera de cactus {Opuntia ficus, Indica L), Calonil (de la fruta de la Mormordica grosvenorí), taumatina (de la Thaumatococcus daniellii), derivados del maíz.
11. El co-cristal de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el edulcorante natural es stevia.
12. El co-cristal de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el agregado puede ser: calcio, ácido cítrico, vitaminas, fibra, minerales, extractos de hierbas.
13. El co-cristal de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho co-cristal tiene un tamaño de entre, aproximadamente, 0,5 y 0, 7 mm.
14. El co-cristal de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho co-cristal tiene un tamaño de, aproximadamente, 0,6 mm.
15. El co-cristal de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque dicho co-cristal se utiliza en aplicaciones de repostería, panadería, heladería, confitería, bebidas carbonatadas, cafés, té, jugos, aguas saborizadas, bebidas energizantes, bebidas alcohólicas, bebida lácteas, gaseosas.
16. Un producto líquido bajo en calorías, que contiene entre el 15 - 60 % de sacarosa, entre 0.01 - 8 % de edulcorante natural y entre 40 - 85 % de agua, y tiene un poder edulcorante entre 1,2 y 10 veces más dulce que el azúcar.
17. Un producto líquido bajo en calorías, que contiene preferiblemente entre el 40 — 50 % de sacarosa, preferiblemente entre 0.5 — 3 % de edulcorante natural y preferiblemente entre 40 - 50 % de agua, y tiene un poder edulcorante preferiblemente entre 1,2 y 3 veces más dulce que el azúcar.
18.. El producto líquido bajo en calorías de la reivindicación 16, caracterizado porque el edulcorante natural es stevia
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