WO2021028857A1 - Método de obtención de un material alimenticio granulado - Google Patents

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WO2021028857A1
WO2021028857A1 PCT/IB2020/057605 IB2020057605W WO2021028857A1 WO 2021028857 A1 WO2021028857 A1 WO 2021028857A1 IB 2020057605 W IB2020057605 W IB 2020057605W WO 2021028857 A1 WO2021028857 A1 WO 2021028857A1
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food material
coffee
particulate
powder
product
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PCT/IB2020/057605
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English (en)
French (fr)
Inventor
Catalina María CORDOBA HENAO
Alvin de Jesús LÓPEZ LÓPEZ
Mauricio NARANJO CANO
John Jairo Rojas Camargo
Original Assignee
Industria Colombiana Del Café S. A. S.
Universidad De Antioquia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • A23F—COFFEE; TEA; THEIR SUBSTITUTES; MANUFACTURE, PREPARATION, OR INFUSION THEREOF
    • A23F5/00—Coffee; Coffee substitutes; Preparations thereof
    • A23F5/24—Extraction of coffee; Coffee extracts; Making instant coffee
    • A23F5/36—Further treatment of dried coffee extract; Preparations produced thereby, e.g. instant coffee
    • A23F5/38—Agglomerating, flaking or tabletting or granulating
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    • A23F3/16—Tea extraction; Tea extracts; Treating tea extract; Making instant tea
    • A23F3/30—Further treatment of dried tea extract; Preparations produced thereby, e.g. instant tea
    • A23F3/32—Agglomerating, flaking or tabletting or granulating
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    • A23G4/18—Chewing gum characterised by shape, structure or physical form, e.g. aerated products
    • A23G4/20—Composite products, e.g. centre-filled, multi-layer, laminated

Definitions

  • the present invention is related to the food industry, in particular to a method for obtaining a food material such as coffee, malt, cocoa, tea, soy, quinoa, coffee substitutes, mixtures of coffee with milk or derivatives and other foods, and the product obtained by it.
  • a food material such as coffee, malt, cocoa, tea, soy, quinoa, coffee substitutes, mixtures of coffee with milk or derivatives and other foods, and the product obtained by it.
  • instant coffee where the user prepares the coffee drink by mixing a solid coffee product and a liquid such as hot or cold water or milk.
  • a liquid such as hot or cold water or milk.
  • the method to obtain instant coffee consists of loading ground coffee in columns called percolators through which hot water is pumped, resulting in a coffee concentrate or extract that is subsequently dried (either by atomization or freeze-drying) obtaining from this forms a powdered or lyophilized coffee.
  • EP0373697 is found that describes the formation of a granular product from a powder extract by percolation of a dry powder extract in an environment not exposed to air, to form an agglomerate in which particles of the extract material in powder are retained during sintering.
  • US4154864 is also found that discloses a method for producing a powder for reconstitution in water comprising the steps of providing a porous particulate base powder, sintering said powder to form an agglomerated cake and texturing said cake to obtain the powder for instant drink.
  • the porous particulate base powder is produced from a base powder heated above its glass transition temperature and subsequently sintered to form an agglomerate cake in which a slight compaction pressure can be applied to the hot powder.
  • US20050266134 discloses a method for producing a granulated flavoring that comprises forcing a powder flavor and a vehicle through a horizontal thyme to obtain a compressed powder flavor, compacting the roller-pressed flavoring until obtaining a flat material. partially melt, grind and finally granulate said material.
  • US6497911 discloses a method for the preparation of a water-soluble coffee or tea particulate product that comprises heat treatment of a particulate material with a moisture content higher than that of the final product.
  • the heat treatment preserves the appropriate humidity that allows the particulate material to form sheets that subsequently fuse together to form a compact cake-like structure that is then disintegrated into a granular material and finally dried until reaching the desired humidity.
  • US20110039007 discloses vegetable extracts in the form of grains that dissolve instantly in water, have a continuous porous structure, a smooth surface and an apparent density of 300 g / L.
  • This document also discloses a method for the production of said thermoplastic vegetable extract which comprises extruding a dehydrated vegetable extract (such as coffee, chicory, tea and herbal decoctions) in the form of a powder or paste with a moisture content of up to 10% in a chamber where a subatmospheric pressure prevails (between 60 and 125 ° C and 0.01 to 0.3 atm) and the subsequent cutting of the extracted product, into fragments.
  • a dehydrated vegetable extract such as coffee, chicory, tea and herbal decoctions
  • the present invention proposes a production method that is easy to operate and highly reproducible, in particular it is directed to a method for obtaining a soluble granular food product that is obtained from a particulate food material that comprises the steps of dry compressing until get an ingot; and comminuting the obtained ingot until obtaining a soluble granular food material, optionally fractionating it until obtaining a soluble granular food product with a particle size between 100pm and 10mm.
  • the particulate food material can be a powder, agglomerate or lyophilized obtained from dry extracts, coffee powder or agglomerate, tea tree, cocoa, soybean, quinoa, malt, tea, cinnamon or cloves.
  • FIG. 1 shows photomicrographs of the coffee powder starting material (starting material 1) at 250pm and 40x magnification.
  • FIG. 2 shows photomicrographs of the agglomerated starting material (starting material 2) at 250pm and 40x magnification.
  • the agglomerated starting material is obtained by steaming the coffee powder.
  • FIG. 3 shows photomicrographs of the lyophilized starting material (starting material 3) in (a) optical micrographs at 250pm (40x), (b) X100 electron micrograph; 100pm and (c) X1000 electron micrograph; 10pm.
  • FIG. 4 shows photomicrographs of the finished product of Example 1 without additives (a) optical micrograph at 250pm, (b) electron micrograph at X100; 100pm and (c) X1000 electron micrograph; 10pm.
  • FIG. 5 shows photomicrographs of the finished product of Example 2 AE PPD at 250pm scale and 40x magnification.
  • FIG. 6 shows photomicrographs of the finished product of Example 3 AE PPD EFER in (a) optical micrograph at 250pm (40x), (b) X1000 electron micrograph; 10pm and (c) X100 electron micrograph; 100pm.
  • FIG. 7 shows photomicrographs of the finished product of Example 4 coffee powder with roasted coffee and 5% micro-ground in (a) optical micrograph at 250pm (40x), (b) electron micrograph XI 000; 10pm and (c) electron micrograph XI 00; 100pm.
  • FIG. 8 shows photomicrographs of the finished product of Example 5 cocoa in (a) light micrograph at 250pm (40x), (b) X1000 electron micrograph; 10pm and (c) X100 electron micrograph; 100pm.
  • FIG. 9 shows photomicrographs of the finished product of Example 6 agglomerated coffee followed by dry compression and 40x magnification.
  • FIG. 10 shows photomicrographs of the coated finished product of Example 7 where nitrogen injection with 0.5 inch punches is evaluated, and 40x magnification.
  • FIG. 11 shows photomicrographs of the finished product of Example 8 where the 12MPa pressure method is evaluated.
  • FIG. 12 shows photomicrographs of the finished product of Example 9 where the method is evaluated with a starting material type "Coid brew" extracted at low temperatures.
  • FIG. 13 shows photomicrographs of the finished product of Example 10 where the effect of compression reprocessing of the intermediate fraction is evaluated.
  • FIG. 14 shows photomicrographs of the finished product of Example 11 where the effect of compression reprocessing of the fine fraction is evaluated.
  • FIG. 15 shows comparative gas chromatographic analyzes for volatile compounds in samples 1 and 2 compared to a standard (a) lH-pyrrole-2-carboxaldehyde, (b) 1-hydroxy 2-propanone.
  • the present invention is directed to a method for obtaining a granular food product soluble in an aqueous or partially aqueous medium that is obtained from a particulate food material that comprises the steps of dry compressing until obtaining an ingot ; and comminuting the obtained ingot resulting in a soluble granular food product with a particle size between 100pm and 10mm.
  • the starting particulate food material can be a powder, agglomerate or lyophilized (for example as seen in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, respectively), obtained from dry extracts, coffee powder or chipboard, tea tree, cocoa, soy, quinoa, malt, tea, cinnamon, or cloves.
  • the method for obtaining soluble granular food product provides products with different particle sizes and morphology.
  • it is directed to a method to produce an aggregate of soluble coffee, tea, malt, cocoa, herbal teas, soybeans, useful for producing instant beverages from a particulate food material, in a fast and economical industrial mass production giving qualities typical, distinctive and desirable to the product. Needing fewer unit operations than disclosed in the state of the art, which leads to a decrease in energy expenditure and production time.
  • This method is carried out in an industrial line, serial or batch process.
  • the results of the method is that the number of unit operations and processing energy are reduced, in addition to eliminating waste by giving adequate particle sizes without requiring other intermediate methods such as agglutination with wetting agents and the addition of steam or other solvents. and / or heating application.
  • a granular food product is obtained with different characteristics such as high porosity (between 50 and 95%), fast solubility (between 0 and 25s), high aspect ratio (between 0.5 and 0.95) , high densification (between 0.1 and 1 g / cm 3 ), low humidity and hygroscopicity (between 0 and 10%), which guarantee a product with better mechanical resistance, greater stability and better physical appearance and preservation of sensory properties such as color clear, characteristic smell and taste due to the prevalence and preservation of characteristic aromatic compounds. This allows to preserve the useful life of the product during storage, marketing and consumption.
  • the method of the present application avoids thermal degradation and the formation of undesirable flavors and aromas in the finished product, which usually occur when other processes that involve wetting and heating are used as described in the state of the art.
  • the method is carried out at low relative humidity and little ambient oxygen.
  • low ambient relative humidity is understood to be an ambient humidity of less than 75% and “little ambient oxygen” to oxygen values of less than 22%.
  • the method can be carried out in batches or continuously, where the fine and intermediate by-products can be reprocessed by reincorporating them in the compression, comminution or fractionation stages.
  • the input material to the process or "particulate food material” corresponds to a powder, agglomerate or lyophilized, or another type of morphology or intermediate fractions.
  • particulate food material Among the morphologies of the particulate food material are, but are not limited to, spherical, hemispherical, oval, irregular, polyhedral, fibrous, columnar, elongated, acicular, among others known to a person who is fairly well versed in the matter.
  • the powder, agglomerate or lyophilized is characterized in that it is obtained from a dry extract, liquid extract, soluble extract, coffee powder, tea tree, cocoa, malt, tea, soy, quinoa, cinnamon, cloves, fruits and / or combinations of the above.
  • the powder, agglomerate or lyophilized can be obtained by spray drying a liquid extract, agglutination with water vapor, by concentrating the extract at temperatures below - 40 ° C and ultra vacuum around 133 Pa, respectively, or according to the understanding. of a person moderately versed in the matter.
  • dust is understood to mean particulate material with a particle size between 50pm and 10000pm, between 50pm and 500pm, or between 100pm and 300pm.
  • agglomerate is understood to mean particulate material between 500pm and 5000pm, between 10000pm and 3000pm, preferably between 2000pm and 2500pm, around 2300pm.
  • lyophilized is understood the particulate material with a particle size between 500pm and 5000pm, between 1500pm and 4000pm, preferably between 2500pm and 3500pm, around 3000pm.
  • the particulate food material is optionally obtained by cold or ambient extraction means.
  • Cold media (Coid brew) is understood as the extraction by successive percolations or not and at room temperature below 60 ° C, between 2 ° C and 60 ° C, between 2 ° C and 40 ° C, preferably between 5 ° C and 25 ° C, or about 18 ° C.
  • the particulate food material can also be obtained by extractions at temperatures between 40 ° C and 200 ° C.
  • the particulate food material that is used for the method of the present invention preferably has a moisture content between 1% and 15%, between 1% and 10%, between 3% and 7%, between 1% and 7%, less than 15%, less than 5%, or about 3%.
  • the particulate food material is optionally obtained by injection of any suitable inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, air, oxygen, helium, hydrogen, argon, neon, methane, ethane, krypton, chlorine, chlorofluorocarbons or mixtures thereof, or any other that does not adversely affect the other component of the powder or human use.
  • Gas injection can be done by pressure homogenization of the extract prior to spray drying so that it remains within the particles. The pressure and residence time of the gas increase the porosity of the particulate material. Gas is retained within the particles as they form during spray drying.
  • additives are added to the particulate food material, which include but are not limited to: antioxidants, multivitamins, minerals, flavorings, solubilizers, disintegrants, probiotics, prebiotics, flavonoids, polyphenols, and / or combination of the above, or any other additive.
  • disintegrants include but are not limited to polyplasdone, polyols, carrageenan, sugars, starches, croscarmellose, sodium starch glycolate, effervescent salts, carbonate salts, and / or a combination of the foregoing.
  • flavor enhancers such as vanilla, chocolate, chocolate mint, cocoa, chocolate liqueurs, almond nut, amaretto, anise, apple, brandy, cappuccino, chamomile, cherry can also be added to the particulate food material.
  • flavorings such as acetaldehyde, caloric or non-caloric sweeteners , dairy components, non-dairy components, spices, and / or combinations thereof.
  • the particulate food material may have other additives such as roasted coffee, micro-ground coffee, sugars, natural polymers, maltodextrin, cyclodextrins, malt extract, proteins, hydrocolloids, fats, corn syrup, foam destabilizing agents, and lubricants.
  • natural polymers are gums, alginates, hemicellulose, cellulose ethers and esters, chitosan, pectins, soluble starch and modified starch.
  • sugars are lactose, dextrose, fructose, sucrose, steviosides, rebaudiosides, and sorbitol.
  • lubricants are stearic acid and its salts, talc, monoesters, polyols, oleic acid, isopropyl myristate, silicones, mono / diesteryl monostearate mixtures, or combinations thereof.
  • foam destabilizing agents are isopropanol, fats, lipids, vitamins and phospholipids.
  • the additives can be added to the particulate food material in a proportion between 0.01% and 20% of the particulate food material, preferably between 0.25% and 5%, between 0.5% and 1%, or about 1%.
  • the particulate food material constitutes at least 90% by weight of the matrix, preferably more than 95% of the matrix, and more preferably at least 99% by weight of the matrix.
  • Additives can be added during spray drying of a liquid extract, agglutination with water vapor, or by concentrating the extract at temperatures below -40 ° C and ultra vacuum below 133 Pa, or any other previous methods. to obtain the particulate food material or just before compression. In case additives are added, this stage is called mixing.
  • dry compression is meant the compaction of the particulate food material to reduce its initial volume without the addition of aqueous or organic solvents or their vapors. Dry compression preferably occurs in an atmosphere with low relative humidity, for example below 75%, below 50%, between 25% and 50%, between 25% and 80%, or between 30% and 40%. Optionally it is carried out in an atmosphere with an oxygen content between 1% and 22%, preferably between 5% and 20%, more preferably between 10% and 15%. This allows a good flow of the material in the dies and preserves the punching.
  • Dry compression occurs between 5MPa and 100OMPa, between lOMPa and 100OMPa, between lOMPa and 600MPa, between 20MPa and 200MPa, between 20MPa and 80 MPa, around 25MPa.
  • this method can be carried out for example in a tablet machine, die cutter or compactor until an ingot or a tablet is obtained.
  • ingot or “tablet” is understood a solid compressed form of different geometries such as: circular, triangular, square, capsular, rectangular, spherical, striated, concave, convex and others, formed by primary particles adhered to each other. These can be septate, beveled, or plain.
  • the ingot or tablet obtained after compression is characterized by having: a diameter less than 30cm, less than 10cm, between 8mm and 30mm, between 12mm and 25mm, or around 25mm.
  • This ingot or tablet obtained after compression is characterized in that it has a mass of less than 200g, less than 50g, between 0.5g and 30g, between 1g and 10g, or around 5g.
  • the ingot or tablet obtained after compression is characterized by having a thickness of less than 20mm, less than 10mm, between 2mm and 20mm, between 3.5mm and 5mm, and around 3mm.
  • the ingot or tablet obtained after compression is characterized in that it has a porosity between 20% and 70%, between 30% and 40%, preferably between 25% and 35%, or about 30%.
  • the compression step can be repeated until obtaining an ingot or tablet with the desired characteristics of diameter, thickness, mass and porosity, described above.
  • comminution is done by crushing or breaking large particles into smaller particles into a granular material.
  • Granular material is understood to be a powder, agglomerate or lyophilized with a particle size between 250pm and 10mm, between 400pm and 8mm, or between 600pm and 5mm. For example, it goes through a # 8 stainless steel screen, with a size less than 2380pm or a # 6 stainless steel screen.
  • the granular material has a polyhedral morphology with an aspect ratio up to 1, between 0.5 and 0.95, between 0.60 and 0.75, between 0.69 and 0.75, between 0.65 and 0, 8, between 0.7 and 0.95, depending on the compression force used since low compression forces and higher porosity produce aspect ratios much closer to l.
  • the aspect ratio is the ratio of the axial and equatorial diameter of the particle, the smaller of the two being in the numerator.
  • Polyhedral morphology is understood to be a geometric body limited by plane faces or by a finite number of plane surfaces housing a finite three-dimensional volume.
  • the comminution stage can be carried out for example by means of a vibrating mesh, cascade impactor, mechanical sweep, gravitational acceleration, air jets and / or any other method known to a person of ordinary skill in the art. At speeds between 5rpm and 60rpm, between lOrpm and 40rpm and between 15rpm and 25rpm, or that required to obtain the desired particle size.
  • the soluble granular food material is optionally coated with an oily substance in which they are found, but not limited to: esters of fatty acids and alcohol, waxes, coffee oil, unsaturated fatty acids, oils of vegetable origin , omega 3, carotenes, phytosterols, oleophilic vitamins and / or a combination of the above.
  • Oily substances include but are not limited to coffee oil, cocoa butter or polymeric compounds.
  • Polymeric compounds include but are not limited to maltodextrin, silicones, mineral oil, starch modified, corn syrup, gum and / or combination of the above.
  • Plant-based oils include, but are not limited to, coffee oil, hemp, sunflower, sesame, essential oils, and cocoa butter.
  • the comminution step can be repeated until a granular material with the particle size characteristics described above is obtained.
  • a fractionation step can be performed that consists of separating the material by its particle size to obtain a product with the desired particle size physical properties.
  • the fractionation is carried out until obtaining a granular food product with a particle size between 100pm and 20000pm, between 250pm and 10000pm, between 600pm and 5000pm, between 100pm and 8000pm, preferably between 10000pm and 4500pm, or around 2000pm.
  • This fractionation can be performed by means of a vibrating mesh, cascade accelerator, mechanical sweep, gravitational acceleration, air jets and / or a combination of the above. For example, a vibrating screen larger than # 30, with a pore size of 595pm.
  • the soluble granular food material is optionally coated with an oily substance in which they are found, but not limited to: fatty acid esters and alcohol, coffee oil, waxes, cocoa butter, polymeric compounds, acids unsaturated fats, oils of vegetable origin, omega 3, carotenes, phytosterols, oleophilic vitamins and / or a combination of the above.
  • Polymeric compounds include but are not limited to maltodextrin, waxes, silicones, mineral oil, modified starch, corn syrup, gum, and / or a combination of the foregoing.
  • Plant-based oils include, but are not limited to, coffee oil, hemp, sunflower, sesame, essential oils, and cocoa butter.
  • the granular material is, for example, coated with coffee oil by means of microdroplet spraying.
  • microdroplet spraying where the microdroplets have sizes between 250pm and 1000pm, between 400pm and 750pm, or around 500pm.
  • these are performed in a conventional drum, Accela cotta, fluidized bed, rotary processor, Wurster equipment or any other coating equipment known to one skilled in the art. Fine and intermediate fragments that are outside of the particle size conditions described above can be fed back into the compression step, until the desired particle size characteristics described above are obtained.
  • around is understood to be a variation in the property of relative humidity, mass, thickness, oxygen level, compression pressure, particle size, density, porosity, of ⁇ 5%.
  • a food product is obtained that corresponds to a soluble granular food product, that is, a granule rapidly soluble in aqueous media, with a brighter color (compared to the particulate food material used as input material ), with characteristic sensory properties, high porosity, high densification and rough surface.
  • a granular food material is obtained which is characterized in that it is soluble or partially soluble in an aqueous or partially aqueous medium.
  • rapidly soluble is understood to be a food product with a solubility between 5s and 5 Os, between 10s and 40s, preferably between 15s and 3 Os, more preferably between 10s and 25s.
  • high porosity is understood to be a product with a porosity between 50% and 95%, between 70% and 90%, between 55% and 75% or between 60% and 95%.
  • high densification at a density from 0, lg / cm 3 and lg / cm 3 between 0, lg / cm 3 and 0.8g / cm 3, between 0.3g / cm 3 and 0.6g / cm 3 , or between 0.4g / cm 3 and 0.6g / cm 3 .
  • the food product of the invention is obtained from a powder, agglomerate or lyophilisate of coffee, soy, quinoa, tea tree, cocoa, cocoa, malt, tea, cinnamon, nails and / or combinations of the above that was subjected to a dry compression and subsequently comminuted.
  • the food product may be coated with an oily substance such as fatty acid esters and alcohol, coffee oil, unsaturated fatty acids, waxes, oils of vegetable origin, essential oils, omega 3, carotenes, phytosterols, oleophilic vitamins, or a combination of the previous.
  • the food product obtained has a particle size that depends on the operating conditions of the method steps, for example it has a size between 50pm and 10000pm, between lpm and 5000pm, between lpm and 8000pm, between 800pm and 3000pm, or between 2000pm. and 5000 pm, between 100pm and 20000pm, between 250pm and 10000pm, between 600pm and 5000pm, between 100pm and 8000pm, preferably between 100pm and 4500pm, or around 2000pm.
  • the food product is characterized by having a specific surface area between 10m 2 / g and 100m 2 / g, between 20m 2 / g and 80m 2 / g, preferably between 40m 2 / g and 60m 2 / g.
  • a specific surface area between 10m 2 / g and 100m 2 / g, between 20m 2 / g and 80m 2 / g, preferably between 40m 2 / g and 60m 2 / g.
  • the product is characterized by its luminosity (L), chroma or saturation (C *), the angle of hue or tone (h *), intensity of green (a), intensity of blue (b) .
  • L luminosity
  • C * chroma or saturation
  • h * hue or tone
  • intensity of green a
  • intensity of blue b
  • the product is characterized by its aroma, acidity, bitterness, body, and overall impression.
  • the product was observed with an intense aroma.
  • the food product obtained presents an aromatic profile characterized by the compounds 1-H-pyrrole-2-carboxaldehyde and 1-hydroxy 2-propanone, which are not intensified in the starting material (particulate food material).
  • Example 1 Method for the production of granular food product from coffee powder without additives at compression conditions of 25MPa
  • the particulate food material used in this example was a coffee powder (FIG. 4) that was previously spray dried (particle size 0.05mm - 0.5mm) obtained by injection of air between lgph - 5 gph, followed by drying by aspersion at air inlet 150 ° C - 260 ° C and air outlet from 60 ° C - 120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • No additive was added to the dry powder and it was subjected to a dry compression stage, in particular an ingot in a rotary tablet machine with 16 punches (diameter 25.4mm, height 3.9mm, 3g, porosity 20%) where compressed the dry powder at a compression pressure of 25MPa, at room temperature and relative humidity around 50%.
  • the ingots obtained were subjected to oscillating comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 2 and in FIG. Four.
  • Example 2 Method for the production of granular food product from coffee powder with lubricant and disintegrant at compression conditions of 25MPa
  • the particulate food material used in this example was a coffee powder (FIG. 5) that was previously obtained by drying by spray (particle size 0.05mm - 0.5mm) obtained by air injection between lgph - 5gph, followed by spray drying at air inlet 150 ° C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C - 120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • Lubricant and disintegrants were added to the dry powder obtained in an amount less than 1% P / P using a tipping mixer for 15 min and it was subjected to a dry compression stage, in particular to an ingot in a rotary tablet machine with 16 punches (diameter 25.4mm, height 4.2mm, 2g, porosity 30%) were compressed with a compression pressure of 25MPa at room temperature and relative humidity around 40%.
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 3 and in FIG. 5.
  • Example 3 Method for the production of granular food product from coffee powder with lubricant, disintegrant and effervescent at compression conditions of 25MPa
  • the particulate food material used in this example was a coffee powder (FIG. 6) that was previously spray dried (particle size 0.05mm - 0.5mm) obtained by injection of air between lgph - 5gph, followed by drying by 150 ° C - 260 ° C air inlet spray and 60 ° C - 120 ° C air outlet with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • Lubricant, disintegrants and effervescent less than 1% were added to the dry powder obtained using a tipping mixer for 15 min and a dry compression stage was subjected, in particular to ingotting in a rotary tablet machine with 16 punches (diameter 25.4mm, height 4 , 5mm, 2.2g, porosity 42%) with a compression pressure of 25 MPa at room temperature and relative humidity around 45%.
  • Example 4 Method for the production of granular food product from coffee powder with roasted and micro-ground coffee at compression conditions of 25MPa
  • the particulate food material used in this example was a coffee powder (FIG. 7) which was previously spray dried (particle size 0.05mm - 0.5mm) obtained by air injection between lgph - 5gph, followed by drying by 150 ° C - 260 ° C air inlet spray and 60 ° C - 120 ° C air outlet with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • roasted and micro-ground coffee was added between 3% - 10% using a tumbler mixer for 15 min and it was subjected to dry compression, in particular ingothed in a 1-station single-punch tablet machine (diameter 25.4 mm, height 3.6 mm, l, 6g, porosity 45%) with a compression pressure of 25MPa at room temperature and relative humidity around 60%.
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 5 and in FIG. 7. Table 5.
  • Example 5 Method for the production of granular food product from cocoa powder with lubricant and disintegrants at compression conditions of 25MPa
  • the particulate food material is a cocoa-based powder (FIG 8) with various sweetening, flavoring and other agents (particle size 0.05mm-0.5mm) that has been obtained from liquid natural cocoa extract.
  • Lubricant and disintegrants less than 1% were added to the dry powder obtained using an overturning mixer for 15 min and it is subjected to ingotting in a 1-station single-punch tablet machine (diameter 25.4mm, height 5mm, 3.0g, porosity 25%) with a compression pressure of 25MPa at room temperature and relative humidity around 70%.
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 6 and in FIG. 8.
  • Example 6 Method for the production of granular food product from agglomerated coffee at SOMPa compression conditions
  • the particulate food material used in this example was agglomerated coffee material (FIG. 9) (particle size 0.2mm and 2mm) obtained by adding steam in an agglomeration column.
  • No additive is added to the dry agglomerated material and it was subjected to a dry compression stage, in particular to an ingot in a rotary tablet machine with 16 punches (diameter 25.4mm, height 6.2mm, 3.5g, porosity 25%) they were compressed with a compression pressure of 50MPa at room temperature and relative humidity around 40%.
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by meshes greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 7 and in FIG. 9. Table 7.
  • Example 7 Method for the production of granular food product from coffee powder by nitrogen injection at compression conditions of 80MPa
  • the starting material is spray-dried coffee powder (FIG. 10) (particle size 0.05mm -0.5mm) which has been obtained by nitrogen injection between lgph - 5gph, followed by spray drying at air inlet 150 ° C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C -120 ° C with atomization pressure between loBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • No lubricant was added to the dry powder obtained and it was subjected to dry compression, in particular to ingotting in a rotary tablet machine with 16 punches (diameter 8.8mm, height 3.8mm, mass 0.2g, porosity 30%) with a pressure of 80MPa compression at room temperature and relative humidity around 35%.
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 6 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • the granular food product is subjected to coating by means of aspersion by microdroplets in a rotating tulip with coffee oil, between 0.05% and 10% P / V.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 8 and in FIG. 10.
  • Example 8 Method for the production of granular food product from coffee powder at compression conditions of 12MPa
  • the starting material is spray dried coffee powder (FIG. 11) (particle size 0.05mm - 0.5mm ) which has been obtained by air injection between lgph - 5gph, followed by spray drying at air inlet 150 ° C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C - 120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 9 and in FIG. eleven.
  • Example 9 Method for the production of granular food product from coffee powder extracted at low temperatures at compression conditions of 20MPa
  • the particulate food material is a food powder (particle size 0.05mm - 0.5mm) obtained by drying of a “Coid Brew” extract (FIG 12), extracted at low temperatures between 2 ° C and 40 ° C which is subsequently dried by spraying coffee (particle size 0.05mm - 0.5mm) with an inlet temperature of air 150 ° C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C -120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • the obtained dry powder was subjected to ingotting in a 1-station single-hole tablet machine (diameter 25.4mm, height 4mm, 2.5g, porosity 30%) with a compression pressure of 20MPa at room temperature and relative humidity around 75%.
  • the ingots obtained are subjected to comminution coupled to a # 6 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30. You get a granular material characterized by having the resulting properties that are listed in Table 10 and in FIG. 12.
  • Example 10 Method for the production of granular food product from coffee powder at compression conditions of 25MPa with reprocessing
  • the starting material is spray dried coffee powder (FIG. 13) (particle size 0.05mm -0.5mm) obtained by air injection between lgph - 5gph, followed by spray drying at 150 ° air inlet C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C -120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • the ingots obtained were subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30.
  • the coarse fraction retained between 250pm -lOOOpm was subjected to reprocessing using the above compression and fractionation procedures.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 11 and in FIG. 13.
  • Example 11 Method for the production of granular food product from the fine fractions generated in the 25MPa compression and comminution process.
  • the starting material is spray dried coffee powder (FIG. 12) (particle size 0.05mm -0.5mm) which has been obtained by air injection between lgph - 5gph, followed by spray drying at the entrance of air 150 ° C - 260 ° C and air outlet of 60 ° C -120 ° C with atomization pressure between lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
  • the ingots obtained are subjected to comminution coupled to a # 8 stainless steel mesh and subsequent fractionation by mesh greater than # 30. Smaller fine fractions between 250pm were subjected to reprocessing using the compression and fractionation procedures above.
  • a granular material is obtained characterized by having the resulting properties that are listed in Table 12 and in FIG. 14.
  • Examples 1 to 11 which include the color scale values
  • the color space can be described as a method of expressing the color of an object using some type of notation, such as numbers.
  • the International TEclairage Commission (CIE) uses the parameters CIE L * a * b *, and CIE L * C * h *, to communicate and express the color of an object.
  • L * indicates lightness
  • C * represents chroma or saturation
  • h * is the hue angle
  • a and b represent the intensity of green and blue.
  • the granulated food materials obtained by the method of the present invention are a little lighter, greener, more bluish, with less chroma and a little more tone than the source used as seen in the parameters L, a, b, c and h.
  • Table 13 Comparative data luminosity of the product vs. Starting product
  • Example 13 Comparative analysis of the sensory and chemical profile of different samples of the granulated food material.
  • Sample 1 Coffee powder with added lubricant and disintegrant •
  • Sample 2 Coffee powder without additives
  • samples were prepared by dissolving 1.5 g in 100 mL of water, as follows:
  • Table 14 contains the results of the sensory analysis applying a paired comparison of each of the samples versus the Standard (100). According to the results, no significant statistical differences were found in the attributes Aroma, Bitter, Body, Global Impression and Acidity, which shows that with the process of the invention there are no sensory changes in the drink compared to the starting material.
  • Pattern Coffee with a mild aroma, medium high acidity, medium body and good flavor.
  • Sample 1 Coffee with a mild aroma, medium high acidity, medium body and good flavor.
  • Sample 2 Coffee with a mild aroma, medium high acidity, medium body and good flavor.
  • the samples were evaluated for their content of volatile compounds in the solid using mass coupled gas chromatography as a technique. For this, 1.5 grams of sample were taken to a standard vial of 20mL for HS-SPME and left to stabilize for 1 min at 60 ° C with constant stirring (600rpm). Subsequently, the DVB / CAR / PDM (Divinylbenzene / Carboxen / Polydimethylsiloxane) fiber of 2cm - 50 / 30pm, Supelco (Bellefonte, PA, USA) was placed in the headspace of the sample for 40min under the same conditions described above. . At the end of the extraction, the fiber was removed from the vial and taken to the injection port of the GC-MS-0 for thermal desorption of the analytes at a temperature of 270 ° C for 3min.
  • DVB / CAR / PDM Divinylbenzene / Carboxen / Polydimethylsiloxane
  • the analyzes were performed on an Agilent 6890 gas chromatograph (Santa Clara, CA, USA), simultaneously coupled to a Gerstel ODP 2 programmable temperature olfaction port (Mülheim an der Ruhr, Germany), with an olfactometric detection system and a detector 5973 Network mass spectrometry machine with quadrupole analyzer.
  • the chromatograph had a standard split / splitless type injector and a 0.75mm internal diameter SPME liner was used.
  • the injection mode used was splitless at a temperature of 270 ° C, with a pressure pulse of 62kPa for 3min.
  • Helium (5.0 analytical grade) was used as carrier gas, at a constant flow of lmL / min throughout the analysis. At the exit of the chromatographic column the flow was divided equally between the olfactometry detector and the mass spectrometer.
  • the chromatographic column used was a 60m DB-Heavy-wax; 0.25mm internal diameter and 0.25 pm film thickness (Agilent J&W Scientific).
  • the initial temperature of the homochromatographic was 50 ° C for 3 min, then it was increased at a rate of 3 ° C / min to 160 ° C, finally it was brought to 250 ° C at a rate of 25 ° C / min and maintained for 22min.
  • the selected mass range, as mass / charge ratio, was 40 to 400.
  • the data were processed with the MassHunter software to obtain the area abundance value.
  • the identification of the compounds was carried out by comparing the spectra of the sample with the spectra of the NIST 2017 library and the calculation of the Kovat index values.
  • the statistical analysis of the data was performed with Minitab VI 6 ® .
  • Table 15 describes the attributes associated with the fragrance of the compounds that have the greatest influence in explaining the variability of the samples.
  • Table 15 Compounds with statistically significant correlation with aroma and their sensory descriptors As shown in Fig. 15, the compounds lH-pyrrole-2-carboxaldehyde and 1-hydroxy-2-propanone, associated with the smell of coffee and pungency are associated with samples 1 and 2 obtained by the method of the present invention, on the contrary, in the standard coffee powder, it was observed that these compounds are in lower concentration. This aromatic retention is explained by the lower surface area obtained and intraparticular porosity, which allows its retention and preservation during its useful life.

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Abstract

La presente invención está dirigida a un método para la producción de un material alimenticio granular a partir de un polvo, aglomerado o liofilizado obtenido a partir de café, sustitutos de café, mezclas de café con leches o derivados, árbol de té, cocoa, soya, quinua, malta, té, canela o clavos que comprende las etapas de compresión en seco, conminución y opcionalmente fraccionamiento. Obteniendo un producto que conserva por más tiempo sus propiedades aromáticas.

Description

MÉTODO DE OBTENCIÓN DE UN MATERIAL ALIMENTICIO
GRANULADO CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención está relacionada con la industria alimentaria, en particular con un método para obtener un material alimenticio como café, malta, cocoa, te, soya, quinua, sustitutos de café, mezclas de café con leches o derivados y otros alimentos, y el producto obtenido mediante el mismo.
DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
Entre las diferentes presentaciones de café se encuentra el café instantáneo, en donde el usuario prepara la bebida de café al mezclar un producto de café sólido y un líquido como agua o leche caliente o fría. Tradicionalmente, el método para obtener el café instantáneo consiste en cargar café molido en unas columnas llamadas percoladores a través del cual se bombea agua caliente, resultando en un concentrado o extracto de café que posteriormente se seca (ya sea por atomización o liofdización) obteniéndose de esta forma un café en polvo o liofilizado.
También se conocen otros métodos para obtener bebidas instantáneas, por ejemplo, mediante el secado de extractos de café, cocoa, soya o té como secado por congelación, o la combinación de polvos secos y extractos de varias concentraciones, y otros métodos para la aglomeración de material particulado, por ejemplo, mediante el uso de un aglutinante húmedo.
Por ejemplo, se encuentra EP0373697 que describe la formación de un producto granular a partir de un extracto en polvo mediante percolación de un extracto en polvo seco en un ambiente no expuesto al aire, para formar un aglomerado en el que partículas del material del extracto en polvo son retenidas durante la sinterización. También se encuentra US4154864 que divulga un método para producir un polvo para reconstituir en agua que comprende las etapas de proveer un polvo base particulado poroso, sinterizar dicho polvo para formar una torta aglomerada y texturizar dicha torta para obtener el polvo para bebida instantánea. El polvo base particulado poroso se produce a partir de un polvo base calentado por encima de su temperatura de transición vitrea y posteriormente sinterizado para formar una torta de aglomerado en el cual se puede aplicar una ligera presión de compactación al polvo caliente.
Por otro lado, US20050266134 divulga un método para producir un saborizante granulado que comprende forzar un saborizante en polvo y un vehículo a través de un tomillo horizontal para obtener un saborizante en forma de polvo prensado, compactar el saborizante prensado con rodillos hasta obtener un material plano parcialmente fundido, moler y finalmente, granular dicho material.
Por su parte US6497911 divulga un método para la preparación de un producto particulado de café o té hidrosoluble que comprende tratamiento con calor de un material particulado con un contenido de humedad superior a la del producto final. El tratamiento con calor conserva la humedad apropiada que permite que el material particulado forme láminas que posteriormente se funden entre si hasta formar una estructura tipo torta compacta que después es desintegrada en un material granular y finalmente secada hasta alcanzar la humedad deseada.
Finalmente, se encuentra US20110039007 que divulga extractos vegetales en forma de granos que se disuelven instantáneamente en agua, tienen estructura continua porosa, superficie suave y densidad aparente de 300 g/L. Este documento también divulga un método para la producción de dicho extracto vegetal termoplástico que comprende extruir un extracto vegetal deshidratado (como café, achicoria, té y decocciones herbales) en forma de polvo o pasta con un contenido de humedad de hasta el 10% en una cámara donde prevalece una presión subatmosférica (entre 60 y 125 °C y 0,01 a 0,3 atm) y el posterior corte del producto extraído, en fragmentos. Entre los inconvenientes o problemas técnicos a los que se enfrenta el estado del arte, es que es esencial aplicar una humectación parcial al material de partida lo que permite modificar su transición vitrea y posteriormente someterlo a compactación parcial y/o sinterización, lo que podría llevar a la oxidación de algunos componentes polifenólicos o generar cambios de temperatura ligeros que pueden provocar cambios no deseables en las propiedades sensoriales del producto como el olor, color y sabor. Adicionalmente, la serie de operaciones unitarias conocida actualmente hace que su producción a escala industrial sea dificultosa, poco reproducible y de altos costos energéticos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un método de producción de fácil operación y altamente reproducible, en particular se dirige a un método para la obtención de un producto alimenticio granular soluble que se obtiene a partir de un material alimenticio particulado que comprende las etapas de comprimir en seco hasta obtener un lingote; y conminutar el lingote obtenido hasta obtener un material alimenticio granular soluble, opcionalmente fraccionarlo hasta obtener un producto alimenticio granular soluble con un tamaño de partícula entre lOOpm y 10mm. El material alimenticio particulado puede ser un polvo, aglomerado o liofilizado obtenido a partir de extractos secos, café en polvo o aglomerado, árbol de té, cocoa, soya, quinua, malta, té, canela o clavos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La FIG. 1 muestra microfotografías del material de partida polvo de café (material de partida 1) a 250pm y magnificación de 40x.
La FIG. 2 muestra microfotografías del material de partida aglomerado (material de partida 2) a 250pm y magnificación de 40x. El material de partida aglomerado es obtenido por tratamiento al vapor del polvo de café. La FIG. 3 muestra microfotografías del material de partida liofilizado (material de partida 3) en (a) micrografías ópticas a 250pm (40x), (b) micrografía electrónica X100; lOOpm y (c) micrografía electrónica X1000; 10pm.
La FIG. 4 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 1 sin aditivos (a) micrografía óptica a 250pm, (b) micrografía electrónica a X100; 100pm y (c) micrografía electrónica a X1000; 10pm.
La FIG. 5 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 2 AE PPD a escala de 250pm y magnificación de 40x.
La FIG. 6 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 3 AE PPD EFER en (a) micrografía óptica a 250pm (40x), (b) micrografía electrónica X1000; 10pm y (c) micrografía electrónica X100; 100pm.
La FIG. 7 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 4 café en polvo con café tostado y micromolido al 5% en (a) micrografía óptica a 250pm (40x), (b) micrografía electrónica XI 000; 10pm y (c) micrografía electrónica XI 00; 100pm.
La FIG. 8 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 5 cocoa en (a) micrografía óptica a 250pm (40x), (b) micrografía electrónica X1000; 10pm y (c) micrografía electrónica X100; 100pm.
La FIG. 9 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 6 café aglomerado seguido de compresión seca y magnificación de 40x.
La FIG. 10 muestra microfotografías del producto terminado recubierto del Ejemplo 7 en donde se evalúa la inyección de nitrógeno con punzones 0,5 pulgadas, y magnificación de 40x.
La FIG. 11 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 8 en donde se evalúa el método a presión de 12MPa. La FIG. 12 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 9 en donde se evalúa el método con un material de partida tipo “ Coid brew ” extraído a bajas temperaturas.
La FIG. 13 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 10 en donde se evalúa el efecto del reproceso de compresión de la fracción intermedia.
La FIG. 14 muestra microfotografías del producto terminado del Ejemplo 11 en donde se evalúa el efecto del reproceso de compresión de la fracción fina.
La FIG. 15 muestra los análisis comparativos por cromatografía de gases para compuestos volátiles en las muestras 1 y 2 en comparación con un patrón (a) lH-pirrol-2- carboxaldehido, (b) 1-hidroxi 2-propanona.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
De manera general, la presente invención se dirige a un método para la obtención de un producto alimenticio granular soluble en un medio acuoso o parcialmente acuoso que se obtiene a partir de un material alimenticio particulado que comprende las etapas de comprimir en seco hasta obtener un lingote; y conminutar el lingote obtenido resultando en un producto alimenticio granular soluble con un tamaño de partícula entre lOOpm y 10mm. El material alimenticio particulado de partida puede ser un polvo, aglomerado o liofilizado (por ejemplo como los que se observan en las FIG. 1, FIG. 2 y FIG. 3, respectivamente), obtenido a partir de extractos secos, café en polvo o aglomerado, árbol de té, cocoa, soya, quinua, malta, té, canela o clavos.
El método para obtener producto alimenticio granular soluble proporciona productos con diferentes tamaños y morfología de partícula. En particular, se dirige a un método para producir un agregado de café, té, malta, cocoa, tisanas, soya solubles, útil para producir bebidas instantáneas a partir de un material alimenticio particulado, en una producción industrial en serie rápida y económica dando cualidades sensoriales típicas, distintivas y deseables al producto. Necesitando menos operaciones unitarias a lo divulgado en el estado del arte, lo que acarrea una disminución en el gasto energético y tiempo de producción. Este método se lleva a cabo en un procedimiento en línea industrial, en serie o lotes. Entre los resultados del método se encuentra que se reduce el número de operaciones unitarias y la energía de procesamiento, además de eliminar desechos al dar tamaños de partícula adecuados sin requerir otros métodos intermedios como aglutinación con agentes humectantes y adición de vapor de agua u otros solventes y/o aplicación de calentamiento.
Mediante el método de la presente invención se obtiene un producto alimenticio granular con diferentes características como alta porosidad (entre 50 y 95%), rápida solubilidad (entre 0 y 25s), alta relación de aspecto (entre 0,5 y 0,95), alta densificación (entre 0,1 y 1 g/cm3), baja humedad e higroscopicidad (entre 0 y 10%), que garantizan un producto con mejor resistencia mecánica, mayor estabilidad y mejor aspecto físico y conservación de propiedades sensoriales como color claro, olor y sabor característicos debido a la prevalencia y conservación de compuestos aromáticos característicos. Lo que permite conservar la vida útil del producto durante el almacenamiento, comercialización y consumo.
El método de la presente solicitud evita la degradación térmica y la formación de sabores y aromas no deseables en el producto terminado, que usualmente se producen cuando se utilizan otros procesos que implican la humectación y calentamiento como se describe en el estado del arte.
Preferiblemente, el método se realiza a bajas humedades relativas y poco oxígeno ambiental. En donde se entiende por “baja humedad relativa ambiental” a una humedad ambiental menor al 75% y por “poco oxígeno ambiental” a valores de oxígeno menores al 22%. El método se puede realizar por lotes o en continuo, en donde se pueden reprocesar los subproductos finos e intermedios reincorporándolos en las etapas de compresión, conminución o fraccionamiento. El material de entrada al proceso o “material alimenticio particulado” corresponde a un polvo, aglomerado o liofilizado, u otro tipo de morfología o fracciones intermedias. Entre las morfologías del material alimenticio particulado se encuentran pero no se limitan a esféricas, semiesféricas, ovaladas, irregulares, poliédricas, fibrosas, columnares, alargadas, aciculares, entre otras conocidas por una persona medianamente versada en la materia.
El polvo, aglomerado o liofilizado se caracteriza porque es obtenido a partir de un extracto seco, extracto líquido, extracto soluble, polvo de café, árbol de té, cocoa, malta, té, soya, quinua, canela, clavos, frutas y/o combinaciones de los anteriores. El polvo, aglomerado o liofilizado se puede obtener por secado por aspersión de un extracto líquido, aglutinación al vapor de agua, por concentración del extracto a temperaturas debajo de - 40°C y ultra vacío alrededor 133 Pa, respectivamente, o de acuerdo al entendimiento de una persona medianamente versada en la materia.
Para efectos de la presente invención, se entiende por “polvo ” al material particulado con un tamaño de partícula entre 50pm y lOOOOpm, entre 50pm y 500pm, o entre lOOpm y 300 pm. Para efectos de la presente invención, se entiende por “aglomerado” al material particulado entre 500pm y 5000pm, entre lOOOpm y 3000pm, preferiblemente entre 2000pm y 2500pm, alrededor de 2300pm. Finalmente, para efectos de la presente invención, se entiende por “liofilizado” al material particulado con un tamaño de partícula entre 500pm y 5000pm, entre 1500pm y 4000pm, preferiblemente entre 2500pm y 3500pm, alrededor de 3000pm.
El material alimenticio particulado opcionalmente se obtiene por medios de extracción fríos o a temperatura ambiente. Se entiende por medios fríos ( Coid brew) a la extracción por percolaciones sucesivas o no y a temperatura ambiente por debajo de 60°C, entre 2°C y 60°C, entre 2°C y 40°C, preferiblemente entre 5°C y 25 °C, o alrededor de 18°C. Sin embargo, convencionalmente el material alimenticio particulado también puede ser obtenido por extracciones a temperaturas entre 40°C y 200°C. El material alimenticio particulado que se utiliza para el método de la presente invención preferiblemente tiene un contenido de humedad entre 1% y 15%, entre 1% y 10%, entre 3% y 7%, entre 1% y 7%, menor a 15%, menor a 5%, o alrededor de 3%.
El material alimenticio particulado opcionalmente se obtiene mediante inyección de cualquier gas inerte adecuado como nitrógeno, dióxido de carbono, aire, oxígeno, helio, hidrógeno, argón, neón, metano, etano, criptón, cloro, clorofluorocarbonos o mezclas de los mismos, o cualquier otro que no afecte negativamente al otro componente del polvo o el uso humano. La inyección de gas se puede hacer por homogenización a presión del extracto previo al secado por aspersión para que quede dentro de las partículas. La presión y tiempo de residencia del gas aumentan la porosidad del material particulado. El gas se retiene dentro de las partículas cuando se forman durante el secado por aspersión.
Aditivos en el material alimenticio particulado
Opcionalmente al material alimenticio particulado se le agregan aditivos, que incluyen pero no se limitan a: antioxidantes, multivitamínicos, minerales, saborizantes, solubilizantes, desintegrantes, probióticos, prebióticos, flavonoides, polifenoles, y/o combinación de los anteriores, o cualquier otro aditivo conocido por una persona medianamente versada en la materia. Por ejemplo, entre los desintegrantes se encuentran pero no se limitan a poliplasdona, polioles, carragenina, azúcares, almidones, croscarmelosa, glicolato de almidón sódico, sales efervescentes, sales carbonatadas y/o combinación de los anteriores.
También se puede agregar al material alimenticio particulado uno o más aditivos como: mej oradores de sabor como vainilla, chocolate, menta de chocolate, cacao, licores de chocolate, nuez de almendra, amaretto, anís, manzana, brandy, capuchino, manzanilla, cereza, canela, té verde, crema de menta, vainilla francesa, gran marino, uva, mezclas de hierbas, crema irlandesa, kahlua, esencias cítricas, durazno, pistacho, frambuesa, fresa y similares, aromas como el acetaldehído, edulcorantes calóricos o no calóricos, componentes lácteos, componentes no lácteos, especias, y/o combinaciones de los mismos. También el material alimenticio particulado puede tener otros aditivos como, café tostado, café micromolido, azúcares, polímeros naturales, maltodextrina, ciclodextrinas, extracto de malta, proteínas, hidrocoloides, grasas, jarabe de maíz, agentes desestabilizadores de espuma, y lubricantes. En donde entre los polímeros naturales se encuentran gomas, alginatos, hemicelulosa, éteres y esteres de celulosa, quitosano, pectinas, almidón soluble y almidón modificado. En donde entre los azúcares se encuentran lactosa, dextrosa, fructosa, sacarosa, esteviósidos, rebaudiósidos, y sorbitol. En donde entre los lubricantes se encuentran ácido esteárico y sus sales, talco, monoésteres, polioles, ácido oleico, miristato de isopropilo, siliconas, mezclas de mono/diésteril monoestearato, o combinaciones de los mismos. En donde entre los agentes desestabilizadores de espuma se encuentran isopropanol, grasas, lípidos, vitaminas y fosfolípidos.
Los aditivos se pueden agregar al material alimenticio particulado en una proporción entre 0,01% y 20% del material alimenticio particulado, preferiblemente entre 0,25% y 5%, entre 0,5% y 1%, o alrededor del 1%. El material alimenticio particulado constituye al menos el 90% en peso de la matriz, preferiblemente más del 95% de la matriz y más preferiblemente mínimo 99% en peso de la matriz.
Los aditivos se pueden adicionar durante el secado por aspersión de un extracto líquido, la aglutinación al vapor de agua, o por concentración del extracto a temperaturas debajo de -40°C y ultra vacío por debaj o de 133 Pa, o cualquier otro métodos previos para obtener el material alimenticio particulado o justo antes de la compresión. En caso que se adicionen aditivos esta etapa se denomina mezclado.
Compresión
La compresión de un material alimenticio particulado corresponde a una compresión en seco o compresión seca. Se entiende por “compresión en seco ” a la compactación del material alimenticio particulado para reducir su volumen inicial sin la adición de solventes acuosos u orgánicos o sus vapores. La compresión seca ocurre preferiblemente en una atmósfera con baja humedad relativa, por ejemplo por debajo de 75%, por debajo del 50%, entre 25% y 50%, entre 25% y 80%, o entre 30% y 40%. Opcionalmente se realiza en una atmósfera con un contenido de oxígeno entre 1% y 22%, preferiblemente entre 5% y 20%, más preferiblemente entre 10% y 15%. Esto permite un buen flujo del material en las matrices y preserva la punzonería.
La compresión seca ocurre a entre 5MPa y lOOOMPa, entre lOMPa y lOOOMPa, entre lOMPa y 600MPa, entre 20MPa y 200MPa, entre 20MPa y 80 MPa, alrededor de 25MPa. Como se mencionó anteriormente, la compresión se realiza a un material alimenticio particulado de acuerdo con lo descrito anteriormente, este método se puede realizar por ejemplo en una tableteadora, troqueladora o compactadora hasta que se obtiene un lingote o una tableta. Se entiende por “lingote ” o “tableta ” a una forma comprimida sólida de diferentes geometrías como lo son: circulares, triangulares, cuadradas, capsulares, rectangulares, esféricas, estriadas, cóncavas, convexas y otras, formada por partículas primarias adheridas entre sí. Estos pueden ser septados, biselados o sencillos.
En donde el lingote o tableta obtenida después de la compresión se caracteriza porque tiene: un diámetro inferior a 30cm, inferior a 10cm, entre 8mm y 30mm, entre 12mm y 25mm, o alrededor de 25mm. Este lingote o tableta obtenida después de la compresión se caracteriza porque tiene una masa inferior a 200g, inferior a 50g, entre 0,5g y 30g, entre lg y lOg, o alrededor de 5g. Adicionalmente, el lingote o tableta obtenida después de la compresión se caracteriza porque tiene un grosor inferior a 20mm, inferior a 10mm, entre 2mm y 20mm, entre 3,5mm y 5mm, alrededor de 3mm. Adicionalmente, el lingote o tableta obtenido después de la compresión se caracteriza porque tiene una porosidad entre 20% y 70%, entre 30% y 40%, preferiblemente entre 25% y 35%, o alrededor de 30%.
La etapa de compresión se puede repetir hasta obtener un lingote o tableta con las características deseadas de diámetro, grosor, masa y porosidad, descritas anteriormente. Conminución
Después de la compresión, el método continúa con una etapa de conminución en donde se reduce el tamaño de partícula del lingote o tableta obtenido anteriormente. Por ejemplo, la conminución se realiza al triturar o despedazar partículas grandes en partículas más pequeñas hasta obtener un material granular. Se entiende por material granular a un polvo, aglomerado o liofilizado con un tamaño de partícula entre 250pm y 10mm, entre 400pm y 8mm, o entre 600pm y 5mm. Por ejemplo, que pase por una malla de acero inoxidable #8, con un tamaño inferior a 2380pm o una malla de acero inoxidable #6.
El material granular tiene una morfología poliédrica con una relación de aspecto hasta 1, de entre 0,5 y 0,95, entre 0,60 y 0,75, entre 0,69 y 0,75, entre 0,65 y 0,8, entre 0,7 y 0,95, dependiendo de la fuerza de compresión empleada ya que bajas fuerzas de compresión y mayor porosidad producen relaciones de aspecto mucho más cercanas a l. La relación de aspecto es el cociente del diámetro axial y ecuatorial de la partícula, estando el menor de los dos en el numerador. Se entiende por morfología poliédrica a un cuerpo geométrico limitado por caras planas o por un número finito de superficies planas albergando un volumen tridimensional finito. La etapa de conminución se puede realizar por ejemplo mediante una malla vibratoria, impactador de cascada, barrido mecánico, aceleración gravitacional, chorros de aire y/o cualquier otro método conocido por una persona medianamente versada en la materia. A velocidades entre 5rpm y 60rpm, entre lOrpm y 40rpm y entre 15rpm y 25rpm, o la requerida para obtener el tamaño de partícula deseado.
Después de la conminución opcionalmente se recubre el material alimenticio granular soluble con una sustancia oleosa en las que se encuentran, pero que no se limita a: ésteres de ácidos grasos y alcohol, ceras, aceite de café, ácidos grasos insaturados, aceites de origen vegetal, omega 3, carotenos, fitoesteroles, vitaminas oleofílicas y/o combinación de los anteriores. Entre las sustancias oleosas se encuentran pero no se limitan a aceite de café, manteca de cacao o compuestos poliméricos. Entre los compuestos poliméricos se encuentran pero no se limitan a maltodextrina, siliconas, aceite mineral, almidón modificado, jarabe de maíz, goma y/o combinación de los anteriores. Entre los aceites de origen vegetal se encuentran pero no se limitan a aceite de café, cañóla, girasol, ajonjolí, aceites esenciales, y manteca de cacao. La etapa de conminución se puede repetir hasta obtener un material granular con las características de tamaño de partícula descritas anteriormente.
Fraccionamiento Opcionalmente, se puede realizar una etapa de fraccionamiento que consiste en separar el material por su tamaño de partícula para obtener un producto con las propiedades físicas de tamaño de partícula deseadas. El fraccionamiento se realiza hasta obtener un producto alimenticio granular con un tamaño de partícula entre lOOpm y 20000pm, entre 250pm y lOOOOpm, entre 600pm y 5000pm, entre lOOpm y 8000pm, preferiblemente entre lOOOpm y 4500pm, o alrededor de 2000pm. Este fraccionamiento se puede realizar por medio de una malla vibratoria, acelerador de cascada, barrido mecánico, aceleración gravitacional, chorros de aire y/o combinación de los anteriores. Por ejemplo, una malla vibratoria superior a #30, con un tamaño de poro de 595pm. Después del fraccionamiento, opcionalmente se recubre el material alimenticio granular soluble con una sustancia oleosa en las que se encuentran, pero que no se limita a: ésteres de ácidos grasos y alcohol, aceite de café, ceras, manteca de cacao, compuestos poliméricos, ácidos grasos insaturados, aceites de origen vegetal, omega 3, carotenos, fitoesteroles, vitaminas oleofílicas y/o combinación de los anteriores. Entre los compuestos poliméricos se encuentran pero no se limitan a maltodextrina, ceras, siliconas, aceite mineral, almidón modificado, jarabe de maíz, goma y/o combinación de los anteriores. Entre los aceites de origen vegetal se encuentran pero no se limitan a aceite de café, cañóla, girasol, ajonjolí, aceites esenciales, y manteca de cacao. El material granular se recubre por ejemplo con aceite de café por medio de aspersión de microgotas. Particularmente, mediante aspersión de microgotas en donde las microgotas tienen tamaños entre 250pm y 1000 pm, entre 400pm y 750pm, o alrededor de 500pm. Por ejemplo estas se realizan en un bombo convencional, Accela cotta, lecho fluidizado, procesador rotatorio, equipo Wurster o cualquier otro equipo de recubrimiento conocido por alguien versado en el arte. Los fragmentos finos e intermedios que estén fuera de las condiciones de tamaño de partícula descritas anteriormente pueden volver a alimentarse en la etapa de compresión, hasta obtener las características deseadas de tamaño de partícula descritas anteriormente.
Para efectos de la presente invención se entiende por “alrededor” a una variación en la propiedad de humedad relativa, masa, grosor, nivel de oxígeno, presión de compresión, tamaño de partícula, densidad, porosidad, del ±5%.
Producto alimenticio Con el método de la presente invención se obtiene un producto alimenticio que corresponde a un producto alimenticio granular soluble, es decir un gránulo rápidamente soluble en medios acuosos, de color más luminoso (en comparación con el material alimenticio particulado empleado como material de entrada), con propiedades sensoriales características, de alta porosidad, alta densificación y superficie rugosa. En particular se obtiene un material granular alimenticio que se caracteriza porque es soluble o parcialmente soluble en un medio acuoso o parcialmente acuoso.
En donde se entiende por “rápidamente soluble” a un producto alimenticio con una solubilidad entre 5s y 5 Os, entre 10s y 40s, preferiblemente entre 15s y 3 Os, más preferiblemente entre 10s y 25 s. En donde se entiende por “alta porosidad” a un producto con una porosidad entre 50% y 95%, entre 70% y 90%, entre 55%y 75%o entre 60% y 95%. En donde se entiende por “alta densificación ” a una densidad entre 0, lg/cm3 y lg/cm3 entre 0, lg/cm3 y 0,8g/cm3, entre 0,3g/cm3 y 0,6g/cm3, o entre 0,4g/cm3 y 0,6g/cm3.
En particular, el producto alimenticio de la invención se obtiene a partir de un polvo, aglomerado o liofilizado de café, soya, quinua, árbol de té, cocoa, cacao, malta, té, canela, clavos y/o combinaciones de los anteriores que fue sometido a una compresión en seco y posteriormente conminutado. El producto alimenticio puede estar recubierto con una sustancia oleosa como ésteres de ácidos grasos y alcohol, aceite de café, ácidos grasos insaturados, ceras, aceites de origen vegetal, aceites esenciales, omega 3, carotenos, fitoesteroles, vitaminas oleofílicas, o combinación de los anteriores.
El producto alimenticio obtenido tiene un tamaño de partícula que depende de las condiciones de operación de las etapas del método, por ejemplo tiene un tamaño entre 50pm y lOOOOpm, entre lpm y 5000pm, entre lpm y 8000pm, entre 800pm y 3000pm, o entre 2000pm y 5000 pm, entre lOOpm y 20000pm, entre 250pm y lOOOOpm, entre 600pm y 5000pm, entre lOOpm y 8000pm, preferiblemente entre lOOOpm y 4500pm, o alrededor de 2000pm.
El producto alimenticio se caracteriza por tener una área superficial específica entre 10m2/g y 100m2/g, entre 20m2/g y 80m2/g, preferiblemente entre 40m2/g y 60m2/g. Al compararlo con los materiales de entrada (material alimenticio particulado) después de someterse al método de la presente invención se encuentra que el área superficial disminuye significativamente (como se observa en los Ejemplos 1 a 11) esto se debe a que se obtiene un producto más denso y menos poroso lo que hace que sea más estable en el tiempo evitando que se escapen los aromas típicos del producto o compuestos volátiles del producto, como lo es lH-pirrol-2-carboxaldehido.
En donde entre las propiedades sensoriales características del material alimenticio granular se encuentran el espacio de color, sabor y olor.
En relación con el espacio de color se caracteriza el producto por su luminosidad (L), croma o saturación (C*), el ángulo de matiz o tono (h*), intensidad del verde (a), intensidad del azul (b). En donde al comparar el material alimenticio granular obtenido por el método de la presente invención con un polvo de café sin procesar, se observó que presenta un aumento en la luminosidad entre 1% y 50%, entre 3% y 20%, entre 5% y 15%, entre 6% y 10% o alrededor 7%. En relación con las propiedades de sabor y olor, se caracteriza al producto por su aroma, acidez, amargura, cuerpo, e impresión global. En donde al comparar el material alimenticio granular obtenido por el método de la presente invención con un polvo sin procesar, se observó el producto con un intenso aroma. Adicionalmente, el producto alimenticio obtenido presenta un perfil aromático caracterizado por los compuestos 1-H- pirrol-2-carboxaldehido y 1- hidroxi 2-propanona, que no se encuentran intensificados en el material de partida (material alimenticio particulado).
EJEMPLOS
Los siguientes Ejemplos ilustran la invención, sin estar el concepto inventivo restringido a los mismos:
Tabla 1. Características de algunos materiales de partida útiles en el método descrito en la invención.
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Ejemplo 1. Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café sin aditivos a condiciones de compresión de 25MPa
El material alimenticio particulado usado en este ejemplo era un polvo de café (FIG. 4) que previamente fue secado por aspersión (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) obtenido por inyección de aire entre lgph - 5 gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C - 120 °C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa). Al polvo seco no se le adicionó ningún aditivo y se sometió a una etapa de compresión en seco, en particular un lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 3,9mm, 3g, porosidad 20%) en donde se comprimió el polvo seco a una presión de compresión de 25MPa, a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 50%.
Los lingotes obtenidos fueron sometidos a conminución oscilante acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 2 y en la FIG. 4.
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Ejemplo 2 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café con lubricante y desintegrante a condiciones de compresión de 25MPa El material alimenticio particulado usado en este ejemplo era un polvo de café (FIG. 5) que previamente fue obtenido por secado por aspersión (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C - 120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
Al polvo obtenido seco se adicionó lubricante y desintegrantes en una cantidad menor al 1% P/P usando un mezclador de volcamiento por 15min y se sometió a una etapa de compresión en seco, en particular a un lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 4,2 mm, 2g, porosidad 30%) se comprimieron con una presión de compresión de 25MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 40%.
Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 3 y en la FIG. 5.
Tabla 3.
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Ejemplo 3 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café con lubricante, desintegrante y efervescente a condiciones de compresión de 25MPa
El material alimenticio particulado usado en este ejemplo era un polvo de café (FIG. 6) que previamente fue secado por aspersión (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C - 120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
Al polvo seco obtenido se adicionó lubricante, desintegrantes y efervescente menor al 1% usando un mezclador de volcamiento por 15min y se sometió una etapa de compresión en seco, en particular a lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 4,5 mm, 2,2g, porosidad 42%) con una presión de compresión de 25 MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 45%.
Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 4 y en la FIG. 6.
Tabla 4.
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Ejemplo 4 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café con café tostado y micromolido a condiciones de compresión de 25MPa
El material alimenticio particulado usado en este ejemplo era un polvo de café (FIG. 7) que previamente fue secado por aspersión (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C - 120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa). Al polvo seco obtenido se adicionó café tostado y micromolido entre 3% - 10% usando un mezclador de volcamiento por 15min y se sometió a compresión en seco, en particular a lingoteado en tableteadora monopunzónica de 1 estación (diámetro 25,4 mm, altura 3,6 mm, l,6g, porosidad 45%) con una presión de compresión de 25MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 60%. Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 5 y en la FIG. 7. Tabla 5.
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Ejemplo 5 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de cocoa con lubricante y desintegrantes a condiciones de compresión de 25MPa El material alimenticio particulado es un polvo a base de cocoa (FIG 8) con diversos agentes endulzantes, saborizantes y otros (tamaño de partícula 0,05mm-0,5mm) que se ha obtenido de extracto natural líquido de cacao. Al polvo seco obtenido se adicionó lubricante y desintegrantes menor al 1% usando un mezclador de volcamiento por 15min y se somete a lingoteado en tableteadora monopunzónica de 1 estación (diámetro 25,4mm, altura 5mm, 3,0g, porosidad 25%) con una presión de compresión de 25MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 70%.
Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 6 y en la FIG. 8.
Tabla 6.
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Escala de color (h)
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Ejemplo 6 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de café aglomerado a condiciones de compresión de SOMPa El material alimenticio particulado usado en este ejemplo fue material de café aglomerado (FIG. 9) (tamaño de partícula 0,2mm y 2mm) obtenido por adición de vapor de agua en una columna de aglomeración.
Al material aglomerado seco no se adiciona ningún aditivo y se sometió a una etapa de compresión en seco, en particular a un lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 6,2mm, 3,5g, porosidad 25%) se comprimieron con una presión de compresión de 50MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 40%. Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a # 30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 7 y en la FIG. 9. Tabla 7.
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Ejemplo 7 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café por inyección de nitrógeno a condiciones de compresión de 80MPa El material de partida es el polvo de café secado por aspersión (FIG. 10) (tamaño de partícula 0,05mm -0,5mm) que se ha obtenido por inyección de nitrógeno entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C -120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa). Al polvo obtenido seco no se adicionó lubricante y se sometió a compresión en seco, en particular a lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 8,8mm, altura 3.8mm, masa de 0,2g, porosidad 30%) con una presión de compresión de 80MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 35%. Los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #6 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Posterior a este método el producto alimenticio granular es sometido a recubrimiento por medio de aspersión por microgotas en una tulipa rotatoria con aceite de café, entre 0,05% y 10% P/V. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 8 y en la FIG. 10.
Tabla 8.
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Ejemplo 8 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café a condiciones de compresión de 12MPa El material de partida es el polvo de café secado por aspersión (FIG. 11) (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) que se ha obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C - 120 °C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa). Al polvo obtenido seco no se adiciona aditivos y se somete a lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 24mm, altura 4,5mm, masa de 2,2g, porosidad 50%) con una presión de compresión de 12MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 50%.
A los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 9 y en la FIG. 11.
Tabla 9.
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Ejemplo 9 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café extraído a bajas temperaturas a condiciones de compresión de 20MPa El material alimenticio particulado es un polvo alimenticio (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) obtenido por el secado de un extracto “ Coid Brew ” (FIG 12), extraído a bajas temperaturas entre 2°C y 40°C que posteriormente es secado por aspersión de café (tamaño de partícula 0,05mm - 0,5mm) con una temperatura de entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C -120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
Al polvo seco obtenido se sometió a lingoteado en tableteadora monopunzónica de 1 estación (diámetro 25,4mm, altura 4mm, 2,5g, porosidad 30%) con una presión de compresión de 20MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 75%.
A los lingotes obtenidos se somete a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #6 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 10 y en la FIG. 12.
Tabla 10.
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Ejemplo 10 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de polvo de café a condiciones de compresión de 25MPa con reproceso
El material de partida es el polvo de café secado por aspersión (FIG. 13) (tamaño de partícula 0,05mm -0,5mm) obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C -120°C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
Al polvo obtenido seco no se le adicionó ningún aditivo y se sometió a lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 3,9mm, 3g, porosidad 20%) con una presión de compresión de 25MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 40%.
A los lingotes obtenidos se sometieron a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. La fracción gruesa retenida entre 250pm -lOOOpm se sometió a reprocesamiento usando los procedimientos de compresión y fraccionamiento anteriores. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 11 y en la FIG. 13.
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Ejemplo 11 Método para la producción de producto alimenticio granular a partir de las fracciones finas generadas en el proceso compresión de 25MPa y conminución. El material de partida es el polvo de café secado por aspersión (FIG. 12) (tamaño de partícula 0,05mm -0,5mm) que se ha obtenido por inyección de aire entre lgph - 5gph, seguido de secado por aspersión a entrada de aire 150°C - 260°C y salida de aire de 60°C -120 °C con presión de atomización entre lOBar - 30Bar (lOOOkPa - 3000kPa).
Al polvo seco obtenido no se le adiciona ningún aditivo y se somete a lingoteado en tableteadora rotatoria de 16 punzones (diámetro 25,4mm, altura 3,9mm, 3g, porosidad 20%) con una presión de compresión de 25MPa a temperatura ambiente y humedad relativa alrededor del 45%.
A los lingotes obtenidos se somete a conminución acoplado a una malla de acero inoxidable #8 y posterior fraccionamiento por mallas superiores a #30. Las fracciones finas menores entre 250pm se sometieron a reprocesamiento usando los procedimientos de compresión y fraccionamiento anteriores. Se obtiene un material granular caracterizado por tener las propiedades resultantes que se listan en la Tabla 12 y en la FIG. 14.
Tabla 12.
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Ejemplo 12: Análisis de resultados- color
Según se observa en los Ejemplos 1 a 11, que incluyen los valores de la escala de color, en donde el espacio de color puede describirse como un método para expresar el color de un objeto usando algún tipo de anotación, como números. La Comisión Internacional de TEclairage (CIE) utiliza los parámetros CIE L*a*b*, y CIE L*C*h*, para comunicar y expresar el color de un objeto. En éste espacio de color, L* indica luminosidad, C* representa croma o saturación, y h* es el ángulo de matiz, a y b representan la intensidad del verde y del azul. En particular, en el espacio de color tridimensional se observa que los materiales alimenticios granulados obtenidos mediante el método de la presente invención son un poco más claros, más verdes, más azulados, con menos croma y un poco más de tono que la fuente utilizada como se ve en los parámetros L, a, b, c y h. Tabla 13. Datos comparativos luminosidad del producto vs. Producto de partida
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Ejemplo 13 Análisis comparativo del perfil sensorial y químico de diferentes muestras del material alimenticio granulado. · Muestra 1: Polvo de café con adición de lubricante y desintegrante • Muestra 2: Polvo de café sin aditivos
• Patrón (100): Muestra en polvo sin pasar por proceso de la invención
Para determinar el perfil sensorial se prepararon muestras disolviendo 1,5 g en 100 mL de agua, así:
La Tabla 14 contiene los resultados del análisis sensorial aplicando una comparación pareada de cada una de las muestras versus el Patrón (100). De acuerdo con los resultados no se encontraron diferencias estadísticas significativas en los atributos Aroma, Amargo, Cuerpo, Impresión Global y Acidez, lo cual demuestra que con el proceso de la invención no hay cambios sensoriales en la bebida comparada con el material de partida.
Tabla 14. Resultados sensoriales para las muestras analizadas
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Descripción de la bebida:
• Patrón: Café de suave aroma, acidez media alta, cuerpo medio y buen sabor.
• Muestra 1 : Café de suave aroma, acidez media alta, cuerpo medio y buen sabor.
• Muestra 2: Café de suave aroma, acidez media alta, cuerpo medio y buen sabor.
Las muestras fueron evaluadas en cuanto a su contenido de compuestos volátiles en el sólido empleando como técnica la cromatografía de gases acoplado a masas. Para esto, 1,5 gramos de muestra se llevaron a un vial estándar de 20mL para HS-SPME y se dejaron estabilizando durante lmin a 60°C con agitación constante (600rpm). Posteriormente, la fibra de DVB/CAR/PDM (Divinilbenzeno/Carboxeno/Polidimetilsiloxano) de 2cm - 50/30pm, Supelco (Bellefonte, PA, USA) fue puesta en el espacio de cabeza de la muestra por 40min a las mismas condiciones descritas anteriormente. Al terminar el proceso de extracción, se retiró la fibra del vial y fue llevada al puerto de inyección del GC-MS-0 para la desorción térmica de los analitos a una temperatura de 270°C durante 3min.
Los análisis se realizaron en un cromatógrafo de gases Agilent 6890 (Santa Clara, CA, USA), acoplado simultáneamente a un puerto de olfacción de temperatura programable Gerstel ODP 2 (Mülheim an der Ruhr, Alemania), con sistema de detección olfatométrico y un detector de espectrometría de masas 5973 Network con analizador tipo cuadrupolo. El cromatógrafo contó con un inyector de tipo split/splitless estándar y se utilizó un liner para SPME de 0,75mm de diámetro intemo. El modo de inyección usado fue splitless a una temperatura de 270°C, con un pulso de presión de 62kPa durante 3min. Se usó helio (grado 5,0 analítico) como gas portador, a flujo constante de lmL/min durante todo el análisis. A la salida de la columna cromatográfica el flujo se dividió en partes iguales entre el detector de olfatometría y el espectrómetro de masas.
La columna cromatográfica utilizada fue una DB-Heavy-wax de 60m; 0,25mm de diámetro intemo y 0,25 pm de espesor de película (Agilent J&W Scientific). La temperatura inicial del homo cromatográfico fue de 50°C durante 3min, luego se incrementó a una velocidad de 3°C/min hasta 160°C, finalmente se llevó a 250°C a una velocidad de 25°C/min y se mantuvo durante 22min. La temperatura del analizador de masas se mantuvo a 250°C y la línea de transferencia a 250°C. El rango de masas seleccionado, como relación masa/carga, fue de 40 a 400.
Una vez obtenidos los perfiles cromatográficos, los datos fueron procesados con el software MassHunter para obtener el valor de abundancia de área. La identificación de los compuestos fue realizada mediante la comparación de los espectros de la muestra con respecto a los espectros de la librería NIST 2017 y el cálculo de los valores de índices de Kovat. El análisis estadístico de los datos fue realizado con Minitab VI 6®.
Los compuestos de mayor influencia para explicar la variabilidad sensorial a 2- propanona, 1-hidroxi-, pirazina, metil, furano, 2,3-dihydro-5-methyl- (sólo en M5), fenol, 2-Furanmethanol, lH-Pyrrole-2-carboxaldehyde y Piridina. De éstos, los compuestos lH-Pirrol-2-carboxaldehido presenta una correlación positiva y estadísticamente significativa por medio del coeficiente de Pearson r =0,909 (Valor- = 0,033) con el aroma.
La Tabla 15 describe los atributos asociados con la fragancia de los compuestos que presentan mayor influencia en la explicación de la variabilidad de las muestras.
Tabla 15. Compuestos con correlación estadísticamente significativa con el aroma y sus descriptores sensoriales
Figure imgf000033_0001
Como se observa en la FIG. 15, los compuestos lH-pirrol-2-carboxaldehido y 1-hidroxi- 2-propanona, asociados con el olor a café y pungencia están asociados a las muestras 1 y 2 obtenidas mediante el método de la presente invención, por el contrario, en el polvo de café patrón se observó que dichos compuestos están en menor concentración. Esta retención aromática se explica por la menor área superficial obtenida y porosidad intraparticular, lo que permite su retención y preservación durante su tiempo de vida útil.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un método para obtener un producto alimenticio granular soluble a partir de un material alimenticio particulado que comprende: a) comprimir en seco un material alimenticio particulado hasta obtener un lingote; y b) conminutar el lingote hasta obtener un material alimenticio granular soluble.
2. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde el material alimenticio particulado es un polvo, aglomerado o liofdizado.
3. El método de acuerdo con la Reivindicación 2, en donde el material alimenticio particulado es obtenido a partir de café, árbol de té, cacao, malta, soya, quinua, té, canela, clavos, frutas o combinaciones de los anteriores.
4. El método de acuerdo con la Reivindicación 2, en donde el material alimenticio particulado es polvo soluble de café y es obtenido a partir de un extracto de café extraído a temperaturas entre 2°C y 60°C.
5. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde en la compresión en seco de etapa (a) se realiza en una atmósfera con humedad relativa entre 25% y 80%.
6. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde la compresión en seco de la etapa (a) se realiza a presiones de compresión entre lOMPa y lOOOMPa.
7. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde después de la etapa (b) el material alimenticio granular soluble tiene una relación de aspecto entre 0,5 y 0,95.
8. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde después de la etapa (b) el material alimenticio granular soluble tiene un tamaño de partícula entre 50pm y 20000pm.
9. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde después de la etapa (b) se realiza una etapa (c) que corresponde a fraccionar el material alimenticio granular soluble hasta obtener un tamaño de partícula entre lOOpm y 8000pm.
10. El método de acuerdo con la Reivindicación 9, en donde la etapa (c) se realiza por medio de una malla vibratoria, acelerador de cascada, barrido mecánico, aceleración gravitacional, chorros de aire o combinación de los anteriores.
11. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde el material alimenticio particulado tiene un contenido de humedad menor a 15%.
12. El método de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde al material alimenticio particulado antes de entrar a la etapa (a) se le agregan aditivos.
13. El método de acuerdo con la Reivindicación 1 y 9, en donde las etapas (a), (b) y (c) se repiten hasta obtener un producto con las características deseadas.
14. El método de acuerdo con la Reivindicación 1 o 9, en donde después de la etapa (b) o la etapa (c) se recubre el material alimenticio granular soluble con una sustancia oleosa por medio de aspersión de microgotas, en donde la sustancia oleosa se selecciona a partir de ésteres de ácidos grasos y alcohol, ceras, aceite de café, ácidos grasos insaturados, aceites de origen vegetal, aceites esenciales, omega 3, carotenos, fitoesteroles, vitaminas oleofílicas, o combinación de los anteriores.
15. Un producto alimenticio caracterizado porque es soluble o parcialmente soluble en un medio acuoso o parcialmente acuoso obtenido a partir de polvo, aglomerado o liofilizado de café, soya, quinua, árbol de té, cocoa, malta, té, canela, clavos o combinaciones de los anteriores obtenido mediante el método de la Reivindicación 1.
16. El producto alimenticio de la Reivindicación 15 caracterizado porque está recubierto con una sustancia oleosa que se selecciona a partir de ésteres de ácidos grasos y alcohol, aceite de café, ácidos grasos insaturados, ceras, aceites de origen vegetal, aceites esenciales, omega 3, carotenos, fitoesteroles, vitaminas oleofílicas, o combinación de los anteriores.
17. El producto alimenticio de la Reivindicación 15 caracterizado porque tiene una porosidad entre 60% y 95%, un tamaño entre lpm y 8000pm, y una densidad entre 0,lg/cm3 y 0,8g/cm3
18. El producto alimenticio de la Reivindicación 15 caracterizado porque tiene una porosidad entre 70% y 90%, un tamaño entre 800pm y 3000pm y una densidad entre
0,3g/cm3 y 0,6 g/cm3.
19. El producto alimenticio de la Reivindicación 15 en donde el perfil aromático es caracterizado por los compuestos l-H-pirrol-2-carboxaldehido y 1- hidroxi 2-propanona.
20. El producto alimenticio de la Reivindicación 15 caracterizado por tener una luminosidad superior al producto de partida entre 3% y 20%.
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