WO2021255300A1 - Método para elaborar bebidas por extracción utilizando el procesado por alta presión (hpp) - Google Patents

Método para elaborar bebidas por extracción utilizando el procesado por alta presión (hpp) Download PDF

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Carole TONELLO SAMSON
Mario GONZÁLEZ-ANGULO
Rui P. QUEIRÓS
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Hiperbaric, S.A.U.
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Definitions

  • the object of the present invention is to provide a method to make ready-to-drink beverages, by extraction / infusion using high pressure hydrostatic processing (HPP, High Pressure Processing), to accelerate the speed of solid-liquid extraction at the same time. microorganisms are inactivated, thus obtaining an enriched, safe and ready-to-consume product (beverage) with a long shelf life.
  • HPP High Pressure Hydrostatic processing
  • the production of beverages using the solid-liquid extraction technique is usually a long process (especially when done at low temperatures).
  • the two phases are in contact and some compounds diffuse from the solid to the liquid phase.
  • the liquid phase is generally water.
  • Some examples of such solids are: microorganisms (bacteria, yeasts or molds) commonly used for the fermentation of beverages (such as beer); algae, potentially used for the production of fortified beverages; or material of plant origin, typically used for the production of infusions (such as tea or coffee).
  • microorganisms commonly used for the fermentation of various beverages (for example, beer, wine, kombucha, kefir, etc.). These microorganisms are a very rich source of bioactive / nutritional compounds, which are present within your cells. These microorganisms are generally filtered from said drinks (during the process of making them). Subsequently, a recovery process can be applied, using different methods, to obtain compounds of interest (revaluation of a by-product), which will be used as additives for other applications. Therefore, these compounds are not usually used for the enrichment of the beverage itself due to the additional processing steps required (filtration, extraction and subsequent supplementation) being therefore eliminated, losing the opportunity to enrich that beverage.
  • an infusion is the process of extracting the chemical compounds responsible for the flavor, present in plant matter, to a liquid solvent, which is usually water, although it could be another.
  • this extraction process is carried out at elevated temperatures (traditional infusion of tea or coffee).
  • Patent US10306904B1 describes a process to extract coffee in a rigid tank, in which with a small pressure increase a flow and turbulence are generated with which it is possible to reduce the extraction time to 45 min. It should be noted that the method is different from HPP because the pressure level used is very low and is used only to increase turbulence in the tank. Furthermore, the resulting coffee would have a short commercial life since the described process does not include any steps to inactivate microorganisms in the beverage before or after bottling.
  • the process includes the use of filters to prevent the reflux or the exit of coffee beans from the tank.
  • HPP technology is a non-thermal pasteurization method already used at an industrial level to process different types of beverages (among other foods) in order to inactivate spoilage and pathogenic microorganisms and thus extend the useful life of the final product.
  • the use of HPP allows to obtain safe products with a minimal impact on flavor and nutrients, guaranteeing a long shelf life, generally kept under refrigerated conditions.
  • HPP in- pack the final packaging
  • the flexible container transmits the external hydrostatic pressure to the product. Since the product is processed in its final packaging, the risk of recontamination is avoided.
  • HPP inactivation of microorganisms in previously prepared beverages by infusion
  • the tea extraction is carried out using the traditional cold infusion method (that is, leaving the tea leaves in contact with the water for at least 8 hours).
  • the liquid is then filtered and bottled.
  • HPP is used as the final stage of the production method, just after bottling the drink prepared by infusion.
  • HPP processing is used as an in-pack pasteurization technique (HPP ”) to extend shelf life and ensure food safety after the multi-stage process that traditional cold infusion requires. The multiple stages involved make this form of beverage production a lengthy process.
  • the application US20180371386A1 describes a method that uses HPP, either on the container ("in-pack HPP") or by means of a direct compression system (the vessel containing the liquid and the solid of interest is pressurized using a piston actuated by a hydraulic cylinder), to improve extraction in liquids containing alcohol.
  • HPP high pressure
  • the vessel containing the liquid and the solid of interest is pressurized using a piston actuated by a hydraulic cylinder
  • the described method increases the speed and performance of the extraction, but does not describe any further steps to ensure the microbiological stability of the beverage during storage after processing.
  • typical infusion handling requires a filtration step to remove the solid after extraction.
  • this final filtration step would require opening the container (bottle) after it has been processed by high pressure. This would expose the product to the atmosphere and its recontamination by contact with microorganisms.
  • non-alcoholic or low-alcoholic liquids for example, juices, soft drinks, beer or cider
  • the resulting product would have a short commercial shelf life, since the preservation effect that alcohol confers would not exist. Therefore if the alcohol content is not high enough to keep the product microbiologically stable, the drink would have to undergo a second process to ensure the inactivation of microorganisms after filtration.
  • in-pack HPP High-pressure processing of pre-packaged liquids
  • in-bulk HPP a device that allows to process liquids by HPP in bulk
  • ESL ultra-clean tank
  • the present invention refers to a method for making beverages by extraction using High Pressure Processing (HPP).
  • HPP High Pressure Processing
  • the method is used to bulk produce safe and long-life beverages containing compounds of interest (nutritious and / or responsible for flavor) extracted from one or more solids.
  • the solids can be materials of vegetable origin, algae or microorganisms.
  • the method of the invention allows to simultaneously carry out extraction / infusion processes and inactivation of microorganisms by HPP, thus obtaining, with a much shorter extraction time and higher yield, a drink enriched in solid extracts and ready to consume, with a long shelf life (usually under refrigeration).
  • the method of the present invention uses a bulk HPP equipment, "in-bulk HPP", in which a mixture of one or more liquids (main component of the final drink) and one or more solids (of which are processed extract compounds of interest).
  • This set of liquid / s and solid / s is hereinafter called “the mixture”.
  • the equipment comprises, among other elements, one or more storage tanks for raw raw material, and a flexible bag placed inside the high pressure vessel.
  • the bag which will later be filled with the mixture, is airtight, allowing the high pressure to be transmitted to the mixture and avoiding direct contact between the mixture (inside the bag) and the pressurizing liquid (water or oil or other fluids compressible out of the bag).
  • the method for the production of beverages of the invention comprises a first step that consists in the introduction of the mixture from the tank or tanks. accumulators of raw raw material, towards the Interior of the flexible bag (placed in the vessel).
  • the vessel is then filled with a pressurizing liquid, commonly (but not restricted to) water, to produce high pressure that is transmitted to the mixture within the bag.
  • a pressurizing liquid commonly (but not restricted to) water
  • the pressure in the vessel increases until a predetermined value is reached.
  • the pressure is held for a defined period of time. Both the value of the maximum pressure generated and the pressure holding time are selected on the basis of the extraction performance (from solid to liquid) desired and the level of inactivation of the disturbing microorganisms and pathogens sought.
  • the predetermined pressure is in the range of 200 to 800 MPa and the predetermined time between 1 second and 59 minutes, the process being able to take place at cold, room or moderate temperature.
  • the high pressure applied reduces the time required to carry out the extraction of compounds of interest from matter of plant origin, algae or fermentation microorganisms. Simultaneously, the inactivation of altering microorganisms and pathogens occurs, guaranteeing safety and extending the useful life of the processed products.
  • the pressure is released and the pressurizing liquid is evacuated from the vessel. Finally, the mixture is evacuated from the flexible bag through a set of ultra-clean ducts, duly disinfected in a previous step.
  • the product is hygienically filtered to remove solid particles used in the beverage preparation but not desired in the final product (beverage).
  • the final drink is the already filtered liquid, and therefore without solid particles, which contains the compounds of interest (nutritious and / or responsible for the flavor) extracted from said solid.
  • the final drink could be further processed, packaged or stored.
  • the final drink is stored in an ultra-clean tank.
  • the ready-to-drink beverage can be further packaged or bottled, preferably, but not limited to, in an ultra-clean filling station (ESL, Extended Shelf Life).
  • ESL Extended Shelf Life
  • the liquid or liquids used to prepare the drink can be, among others, water, infusions (for example, tea, coffee), juices, alcoholic solutions and fermented drinks (for example, beer, kefir, kombucha) or a combination of them (such as water and lemon juice).
  • the solid or solids used to prepare the beverage can be, among others, plant materials (for example, tea leaves, coffee beans, herbs, flowers, hemp, oats, nuts), microorganisms (for example, bacteria, yeasts, molds ) and seaweed or a combination of them (such as tea and mint leaves).
  • plant materials for example, tea leaves, coffee beans, herbs, flowers, hemp, oats, nuts
  • microorganisms for example, bacteria, yeasts, molds
  • seaweed or a combination of them (such as tea and mint leaves).
  • Figure 1. Shows a diagram of the device with which to carry out the preferred embodiment of the method of the invention.
  • Figure 2. Shows a diagram illustrating the preferred embodiment of the method of the invention.
  • Figure 3. Shows a graphic representation of the coffee extraction (%) (a), and the microbiological quality (log CFU / ml) (b) with the results of Example I.
  • Figure 4. Shows a graphic representation of the total soluble protein ( ⁇ g / ml) extracted from oat solutions with the results of Example II.
  • Figure 5. Shows a graphic representation of the concentration of chlorophylls a and b ( ⁇ g / ml) (a and b, respectively) extracted from solutions of microalgae (genus Chlorella) with results from Example III.
  • Figure 6. Shows a graphic representation of the concentration of total carotenoids ( ⁇ g / ml) extracted from solutions of microalgae (genus Chlorella) with results of Example III.
  • Figure 1 shows a diagram of the preferred device used to carry out the method of the Invention.
  • the device used comprises a raw material storage tank (1), a flexible bag (3), placed inside a high pressure container or vessel (4), a filter (6) and a beverage storage tank processed (7), which are connected to each other through a set of ultra-clean ducts.
  • the raw material storage tank will house a mixture of one or more liquids and one or more solids, hereinafter referred to as "the mixture”.
  • the flexible bag (3) is able to withstand the hydrostatic pressure that will be generated around it, inside the vessel (4) where it is placed.
  • the vessel (4) has two caps (2, 5) to close it.
  • the flexible bag (3) is connected to one or both caps (2) by means of a hygienic and hermetic connection.
  • the mixture is introduced into the flexible bag (3) through a conduit located inside the caps (2) and then the HPP process is carried out.
  • the processed mixture is filtered through an ultra-clean filter (6), to eliminate solid particles and is housed in the accumulator tank for processed drink (7).
  • the final drink obtained can be packaged or further processed.
  • a diagram describing the preferred embodiment of the method of the invention is shown in Figure 2.
  • the mixture, coming from the raw material accumulator tank (1), is introduced (8) by means of a pump through one or both caps (2) into a flexible bag (3) placed in a high pressure vessel (4).
  • the pressurizing liquid generally water
  • the pressurizing liquid is pumped into the high pressure vessel (4), which is completely filled (9), to pressurize the flexible and hermetic bag (3).
  • the pressure inside the vessel (4) is maintained (10) for a predetermined period of time, allowing extraction and non-thermal pasteurization to take place simultaneously; finally the pressurization liquid (11) is evacuated from the vessel (4), thus reducing the pressure to atmospheric pressure.
  • the mixture is evacuated (12) from the flexible bag (3) through a hygienic valve and filtered (13) cleanly to remove suspended solids and avoid microbial recontamination.
  • the filtered liquid is stored (14) in an accumulator tank (7) for ultra-clean processed beverage.
  • the final drink can be packaged for marketing or further processed.
  • Samples # 6 to # 8 were subjected to HPP in a Hiperbaric 525 Bulk equipment and hygienically filtered to remove solid coffee particles. Total process time was less than 1 hour (including all HPP and filtering steps).
  • the extraction (speed and yield) and the microbiological quality were improved in the HPP samples (# 6 to # 8).
  • the extraction is equal to or better than in the best control sample without using HPP, that is, control sample # 5 filtered after 9 h of cold infusion at 4 ° C.
  • Example II Six samples of an oat solution, prepared by mixing oats with cold water in a proportion of 15 g / 100 ml, were treated as follows:
  • the total extraction of soluble proteins is significantly improved in the HPP samples (# 5 and # 6).
  • the shelf life of these samples ranges from a few days to more than a month.
  • Example III Six samples of a solution of microalgae (genus Chlorella), prepared by mixing microalgae powder with water in a proportion of 5 g / 100 ml, were treated as follows:
  • Samples # 5 and # 6 were subjected to HPP in a Hlperbaric 525 Bulk equipment and hygienically filtered to eliminate the microalgae in suspension.
  • the concentrations of chlorophyll a and b and of total carotenoids were determined for each sample (# 1 to # 6). The results are shown in Figures 5a and 5b (concentration of chlorophylls a and b, respectively) and in Figure 6 (total concentration of carotenoids).

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Abstract

Un método para elaborar bebidas por extracción utilizando ei procesado por alta presión (HPP), para producir a granel bebidas enriquecidas, listas para consumir y con vida útil prolongada. El método utiliza altas presiones hidrostáticas (del inglés HPP, High Pressure Processing) para realizar una extracción sólido-líquido y/o infusión (ej. infusión en frío) con una velocidad y/o rendimiento de extracción mejorados y, simultáneamente, ínactivar microorganismos alterantes y patógenos para aumentar su seguridad y vida útil. El método incluye introducir una mezcla (8) de sólidos y líquidos en una bolsa (3) colocada en una vasija (4), presurizarla hasta una presión predeterminada (hasta 800 MPa) y mantener la presión (10) durante un tiempo predeterminado. Ei método incluye la posterior despresurización de la vasija (11) y la evacuación de la mezcla de la bolsa (12), filtrándola en condiciones ultralimpias (13), obteniendo así una bebida segura, libre de partículas, y enriquecida en compuestos de interés extraídos.

Description

MÉTODO PARA ELABORAR BEBIDAS POR EXTRACCIÓN UTILIZANDO EL
PROCESADO POR ALTA PRESIÓN (HPP)
DESCRIPCION
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es proporcionar un método para elaborar bebidas listas para consumir, por extracción/infusión utilizando el procesado por altas presiones hidrostáticas (del inglés HPP, High Pressure Processing), para acelerar la velocidad de extracción sólido-líquido a la vez que se inactivan los microorganismos, para obtener así un producto (bebida) enriquecido, seguro y listo para consumir, con una vida útil prolongada. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La producción de bebidas mediante la técnica de extracción sólido-líquido suele ser un proceso largo (especialmente cuando se realiza a baja temperatura). En una extracción sólido-líquido, las dos fases se encuentran en contacto y algunos compuestos difunden desde el sólido hasta la fase líquida. La fase líquida generalmente es agua. Algunos ejemplos de dichos sólidos son: microorganismos (bacterias, levaduras o mohos) utilizados comúnmente para la fermentación de bebidas (como la cerveza); algas, usadas potencialmente para la producción de bebidas enriquecidas; o materia de origen vegetal, utilizado típicamente para la producción de infusiones (como té o café).
Con el fin de producir dichas bebidas por extracción sólido-líquido (técnica denominada también infusión en frío), generalmente las dos fases se ponen en contacto a temperatura ambiente o fría durante largos períodos de tiempo (varias horas), lo que supone procesos demasiado largos, con una baja velocidad de extracción y/o rendimiento.
Como alternativa, puede usarse calor para aumentar la velocidad de extracción. Sin embargo, el aumento de temperatura puede dañar o destruir compuestos de interés, afectando así al sabor y/o las propiedades nutricionales de la bebida. La extracción de compuestos de interés puede realizarse sobre microorganismos, comúnmente utilizados para la fermentación de varias bebidas (por ejemplo, cerveza, vino, kombucha, kéfir, etc.). Dichos microorganismos son una fuente muy rica de compuestos bioactivos/nutricionales, que están presentes dentro de sus células. Estos microorganismos son generalmente filtrados de dichas bebidas (durante el proceso de elaboración de las mismas). Posteriormente se puede aplicar un proceso de recuperación, utilizando distintos métodos, para obtener compuestos de interés (revalorización de un subproducto), que se utilizarán como aditivos para otras aplicaciones. Por lo tanto, habitualmente estos compuestos no se utilizan para el enriquecimiento de la bebida en sí misma debido a las etapas adicionales de procesado requeridas (filtración, extracción y suplementación posterior) siendo por lo tanto eliminados, perdiéndose la oportunidad de enriquecer esa bebida.
Otra situación posible consistiría en la extracción de compuestos a partir de materia de origen vegetal (por ejemplo, hojas, flores, semillas, frutas o verduras), utilizada habitualmente para la producción de infusiones, como el té o el café. En general, una infusión es el proceso de extracción de los compuestos químicos responsables del sabor, presentes en la materia de origen vegetal, a un disolvente líquido, que habitualmente es agua aunque podría ser otro. Generalmente, este proceso de extracción se realiza a temperaturas elevadas (infusión tradicional de té o café).
Sin embargo, la extracción en frío de compuestos a partir de materias primas de origen vegetal, comúnmente conocido como infusión en frío, ha atraído mucho interés ya que permite obtener un perfil de sabor único en comparación al obtenido con la infusión tradicional utilizando calor. El principal inconveniente de la infusión en frío es que se trata de un proceso largo, lo que dificulta su aplicación a nivel industrial debido tanto a los largos tiempos de producción y los requerimientos de espacio como al alto coste derivado y bajos rendimientos de extracción obtenidos. El uso del procesado por altas presiones (HPP), entre 100 y 1.000 MPa, puede reducir el tiempo de extracción a unos pocos segundos/minutos, aumentando el rendimiento de extracción a temperatura fría, ambiente o moderada. La alta presión aumenta la permeabilidad de las membranas celulares de microorganismos, algas y células vegetales permitiendo que su contenido (proteínas, polisacáridos, antioxidantes, vitaminas, moléculas de sabor, etc.) difunda al medio circundante, facilitando de este modo la extracción de dicho contenido hacia el líquido. La patente US10306904B1 describe un proceso para extraer café en un tanque rígido, en el que con un pequeño aumento de presión se genera un flujo y una turbulencia con los que se consigue reducir el tiempo de extracción a 45 min. Cabe destacar que el método es distinto de HPP porque el nivel de presión empleado es muy bajo y es usado sólo para aumentar la turbulencia en el tanque. Además, el café resultante tendría una corta vida comercial ya que el proceso descrito no incluye ninguna etapa para inactivar microorganismos en la bebida antes o después del embotellado. El proceso contempla el uso de filtros para evitar el reflujo o la salida de granos de café del tanque.
La tecnología HPP es un método de pasteurización no térmica ya utilizado a nivel industrial para procesar distintos tipos de bebidas (entre otros alimentos) con el fin de inactivar microorganismos alterantes y patógenos y ampliar de este modo la vida útil del producto final. El uso de HPP permite obtener productos seguros con un impacto mínimo en el sabor y los nutrientes, garantizando una vida útil prolongada, generalmente conservados en condiciones de refrigeración.
Generalmente, el proceso HPP requiere que los productos estén en su envase final (“in- pack HPP”). Para soportar la alta presión, dicho envase debe ser flexible, como botellas de plástico en el caso de bebidas. El envase flexible transmite al producto la presión hidrostática extema. Dado que el producto se procesa en su envase final, se evita el riesgo de recontaminación.
La solicitud CN107927252A describe el uso de HPP para la inactivación de microorganismos en bebidas previamente preparadas por infusión (té). En este caso, en un primer paso, la extracción del té se realiza utilizando el método tradicional de infusión en frío (es decir, dejando las hojas del té en contacto con el agua durante al menos 8 horas). A continuación, el líquido se filtra y se embotella. Por último se utiliza HPP como etapa final del método de producción, justo después de embotellar la bebida preparada por infusión. Siguiendo este método, el procesado HPP se utiliza como una técnica de pasteurización en el envase (in-pack HPP”) para extender la vida útil y garantizar la seguridad alimentaria después del proceso de múltiples etapas que requiere la infusión en frío tradicional. Las múltiples etapas involucradas hacen de esta forma de producción de bebidas un proceso largo. La solicitud US20180371386A1 describe un método que utiliza HPP, ya sea sobre el envase (“in-pack HPP”) o mediante un sistema de compresión directa (la vasija que contiene el líquido y el sólido de interés se presuriza utilizando un pistón accionado por un cilindro hidráulico), para mejorar la extracción en líquidos que contienen alcohol. Sin embargo, la manipulación posterior de la bebida tras la extracción podría contaminar microbiológicamente el producto y afectar drásticamente a la seguridad alimentaria y la vida útil comercial. El método descrito aumenta la velocidad y el rendimiento de la extracción, pero no describe otros pasos posteriores para garantizar la estabilidad microbiológica de la bebida durante el almacenamiento después del proceso. Con el propósito de la producción, comercialización y aceptación por parte del consumidor de bebidas preparadas por infusión, la manipulación típica de éstas requiere una etapa de filtración para eliminar el sólido después de la extracción. Siguiendo el proceso descrito anteriormente, este paso final de filtración requeriría abrir el envase (botella) después de haber sido procesado por alta presión. Esto expondría el producto a la atmósfera y a su recontaminación por contacto con microorganismos. Además, si el método se aplicara utilizando líquidos no alcohólicos o poco alcohólicos (por ejemplo, zumos, refrescos, cerveza o sidra), el producto resultante tendría una vida útil comercial corta, ya que el efecto de conservación que confiere el alcohol no existiría. Por lo tanto si el contenido de alcohol no es lo suficientemente alto como para mantener el producto microbiológicamente estable, la bebida tendría que ser sometida a un segundo proceso para garantizar la inactivación de microorganismos después de la filtración.
El procesado por alta presión de líquidos ya-envasados (denominado “in-pack HPP”), que tienen una forma predeterminada, implica más espacio vacío dentro de la vasija (huecos generados por la posición de los envases), lo que conduce a un bajo coeficiente de llenado. La solicitud WO2019048716A1 contempla un dispositivo que permite procesar líquidos por HPP a granel (denominado “in-bulk HPP”), utilizando una bolsa flexible colocada en el interior de una vasija de alta presión, posteriormente conectada a un depósito ultralimpio (del inglés, ESL: Extended Shelf Life) o aséptico. Esta solución permite la obtención higiénica de una sustancia líquida a granel desde un equipo de alta presión, evitando la recontaminación del producto (una vez procesado por HPP) y aumentando el coeficiente de llenado de la vasija, aumentando así la productividad y la eficiencia, y ofreciendo la posibilidad de utilizar cualquier tipo de envase después del proceso. Es reseñable indicar que la mencionada invención contempla la existencia de un filtro antes del llenado de dicha bolsa flexible, para evitar que los sólidos entren en la bolsa. Por lo tanto, en los antecedentes del estado de la técnica el uso de HPP o bien aumenta la velocidad y/o rendimiento de la extracción, o bien aumenta la seguridad y/o vida útil del producto. La presente invención supera las limitaciones técnicas de llevar a cabo ambas operaciones de forma separada, ya que los procesos de extracción e inactivación de microorganismos se realizan simultáneamente.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para elaborar bebidas por extracción utilizando el procesado por alta presión (HPP, del inglés High Pressure Processing). El método se emplea para producir a granel bebidas seguras y de vida útil prolongada que contienen compuestos de interés (nutritivos y/o responsables del sabor) extraídos de uno o varios sólidos. Los sólidos pueden ser materias de origen vegetal, algas o microorganismos.
El método de la invención permite realizar simultáneamente procesos de extracción/infusión e inactivación de microorganismos por HPP, obteniendo de esta manera, con un tiempo de extracción mucho más corto y un mayor rendimiento, una bebida enriquecida en extractos del sólido y lista para consumir, con una vida útil prolongada (normalmente bajo refrigeración).
El método de la presente invención utiliza un equipo HPP a granel, “in-bulk HPP”, en el que se procesa una mezcla de uno o varios líquidos (principal componente de la bebida final) y uno o varios sólidos (de los que se extraen compuestos de interés). Este conjunto de líquido/s y sólido/s se denomina en lo sucesivo «la mezcla».
El equipo comprende, entre otros elementos, uno o varios depósitos acumuladores de materia prima sin procesar, y una bolsa flexible colocada dentro de la vasija de alta presión. La bolsa, que se llenará posteriormente con la mezcla, es hermética, lo que permite transmitir la alta presión a la mezcla y evitar el contacto directo entre la mezcla (dentro de la bolsa) y el líquido de presurización (agua o aceite u otros fluidos compresibles fuera de la bolsa). Así, el método para la producción de bebidas de la invención comprende un primer paso que consiste en la introducción de la mezcla desde el depósito o depósitos acumuladores de materia prima sin procesar, hacia el Interior de la bolsa flexible (colocada en la vasija).
La vasija se llena entonces con un líquido de presurizadón, comúnmente agua (pero no restringido a este), para produdr alta presión que se transmite a la mezda dentro de la bolsa. La presión en la vasija aumenta hasta que se alcanza un valor predeterminado. La presión se mantiene durante un período de tiempo definido. Tanto el valor de la presión máxima generada como el tiempo de mantenimiento en presión se selecdonan en fundón del rendimiento de extracdón (del sólido al líquido) deseado y del nivel de inactivadón de los microorganismos alterantes y patógenos buscado. Preferiblemente, la presión predeterminada está en el rango de 200 a 800 MPa y el tiempo predeterminado entre 1 segundo y 59 minutos, pudiendo transcurrir el proceso a temperatura fría, ambiente o moderada. Por lo tanto, la alta presión aplicada reduce el tiempo necesario para llevar a cabo la extracdón de compuestos de interés a partir de materia de origen vegetal, algas o microorganismos de fermentadón. De forma simultánea se produce la inactivadón de microorganismos alterantes y patógenos, garantizando la seguridad y ampliando la vida útil de los productos procesados.
Cuando se alcanza el tiempo fijado de mantenimiento en presión, ésta se libera y se evacúa el líquido de presurizadón de la vasija. Por último, la mezda se evacúa de la bolsa flexible a través de un conjunto de conductos ultralimpios, debidamente desinfectados en un paso anterior.
Después del procesado, el producto es filtrado higiénicamente para eliminar las partículas sólidas utilizadas en la preparadón de la bebida pero no deseadas en el producto (bebida) final. La bebida final es el líquido ya filtrado, y por tanto sin partículas sólidas, que contiene los compuestos de interés (nutritivos y/o responsables del sabor) extraídos de dicho sólido. La bebida final podría ser ulteriormente procesada, envasada o almacenada.
Preferentemente, la bebida final es almacenada en un depósito ultralimpio. Desde el depósito acumulador de bebida procesada, la bebida lista para consumir puede ser posteriormente envasada o embotellada, preferiblemente, pero no limitado a, en una estación de llenado ultralimpia (del inglés ESL, Extended Shelf Life). El líquido o líquidos utilizados para preparar la bebida pueden ser, entre otros, agua, infusiones (por ejemplo, té, café), zumos, soluciones alcohólicas y bebidas fermentadas (por ejemplo, cerveza, kéfir, kombucha) o una combinación de ellos (como, por ejemplo, agua y zumo de limón).
El sólido o sólidos utilizados para preparar la bebida pueden ser, entre otros, materiales vegetales (por ejemplo, hojas de té, granos de café, hierbas, flores, cáñamo, avena, nueces), microorganismos (por ejemplo, bacterias, levaduras, mohos) y algas o una combinación de ellos (como, por ejemplo, hojas de té y de menta).
Cuando se trata de hacer una infusión, el proceso de extracción es más rápido mediante el uso de HPP, mientras que, simultáneamente, los microorganismos alterantes y patógenos presentes en la bebida son inactivados.
Por otro lado, en el caso en el que el sólido o sólidos sobre los cuales se desea realizar la extracción sean los microorganismos empleados en procesos de fermentación, además de conseguir un enriquecimiento de la bebida con sustancias provenientes de los mismos, este método también detiene el proceso de fermentación.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo a un ejemplo de realización preferente de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra un esquema del dispositivo con el que llevar a cabo la realización preferente del método de la invención.
Figura 2.- Muestra un diagrama que ilustra la realización preferente del método de la invención.
Figura 3.- Muestra una representación gráfica de la extracción de café (%) (a), y la calidad microbiológica (log CFU/ml) (b) con los resultados del Ejemplo I. Figura 4.- Muestra una representación gráfica de la proteína soluble total (μg/ml) extraída de soluciones de avena con los resultados del Ejemplo II. Figura 5.- Muestra una representación gráfica de la concentración de clorofilas a y b (μg/ml) (a y b, respectivamente) extraídas de soluciones de microalgas (género Clorella) con resultados del Ejemplo III.
Figura 6.- Muestra una representación gráfica de la concentración de carotenoides totales (μg/ml) extraídos de soluciones de microalgas (género Clorella ) con resultados del Ejemplo III.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La Figura 1 muestra un esquema del dispositivo preferente utilizado para llevar a cabo el método de la Invención.
El dispositivo empleado comprende un depósito acumulador de materia prima sin procesar (1), una bolsa flexible (3), colocada en el Interior de un recipiente de alta presión o vasija (4), un filtro (6) y un depósito acumulador de bebida procesada (7), que se conectan entre sí mediante un conjunto de conductos ultralimpios.
El depósito acumulador de materia prima sin procesar albergará una mezcla de uno o varios líquidos y uno o varios sólidos, denominados en lo sucesivo “la mezcla".
La bolsa flexible (3) es capaz de soportar la presión hidrostática que se generará a su alrededor, en el Interior de la vasija (4) donde está colocada. La vasija (4) tiene dos tapones (2, 5) para cerrarla. La bolsa flexible (3) se conecta a uno o ambos tapones (2) mediante una conexión higiénica y hermética. La mezcla se Introduce en la bolsa flexible (3) a través de un conducto ubicado dentro de los tapones (2) y a continuación se lleva a cabo el proceso HPP.
Por último, la mezcla procesada se filtra mediante un filtro ultralimpio (6), para eliminar las partículas sólidas y se aloja en el depósito acumulador de bebida procesada (7). La bebida final obtenida puede ser envasada o procesada ulteriormente. En la Figura 2 se muestra un diagrama que describe la realización preferente del método de la invención. La mezcla, proveniente del depósito acumulador de materia prima (1), se introduce (8) mediante una bomba a través de uno o ambos tapones (2) en una bolsa flexible (3) colocada en una vasija de alta presión (4).
El líquido de presurización, generalmente agua, se bombea al interior de la vasija de alta presión (4), que se llena completamente (9), para presurizar la bolsa flexible y hermética (3). La presión dentro de la vasija (4) se mantiene (10) un período de tiempo predeterminado, permitiendo que tengan lugar, de forma simultánea, la extracción y la pasteurización no térmica; finalmente se evacúa el líquido de presurización (11) de la vasija (4), reduciendo así la presión hasta la presión atmosférica.
Tras el procesado por alta presión, la mezcla se evacúa (12) de la bolsa flexible (3) a través de una válvula higiénica y se filtra (13) de forma limpia para eliminar los sólidos en suspensión y evitar la recontaminación microbiana. El líquido filtrado se almacena (14) en un depósito acumulador (7) de bebida procesada ultralimpio. La bebida final puede ser envasada para su comercialización o procesada ulteriormente. EJEMPLOS
Los siguientes ejemplos se ofrecen a modo de ilustración de posibles realizaciones de la invención pero no para limitarla o restringirla. Como se ha indicado anteriormente, la aplicación de alta presión a una mezcla sólido-líquido seguida de una filtración posterior permite extraer componentes de interés de dichos sólidos y, de forma simultánea, inactivar microorganismos, dando lugar a una bebida enriquecida con una mejor calidad microbiológica.
Ejemplo I
Ocho muestras de café infusionado en frío, preparadas mediante la mezcla de café molido tostado (variedad Arábica) con agua fría en una proporción de 5 g/100 mi, se trataron del siguiente modo:
— Muestras #1 a #5. Muestras control (sin HPP) filtradas después de 1 , 3, 5, 7 y 9 horas de infusión en frío a 4 °C — Muestra #6. Muestra de café presurizada (600 MPa / 3 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
— Muestra #7. Muestra de café presurizada (dos ciclos consecutivos a 600 MPa / 1,5 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP — Muestra# 8. Muestra de café presurizada (785 MPa / 5 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
Las muestras #6 a #8 fueron sometidas a HPP en un equipo Hiperbaric 525 Bulk y filtradas higiénicamente para eliminar partículas sólidas de café. El tiempo total de proceso fue de menos de 1 hora (incluyendo todos los pasos de HPP y filtrado).
Se determinó la extracción (%) para cada muestra (#1 a #8) y se determinaron los recuentos microbiológicos de aerobios totales en las muestras HPP (#6 a #8) y en dos muestras control (#1 y #5). Los resultados se muestran en las Figuras 3a (% extracción) y 3b (recuentos de aerobios totales), donde las muestras HPP (#6 a #8) presentan recuentos por debajo del límite de detección de 1 UFC/ml.
Como puede verse, la extracción (velocidad y rendimiento) y la calidad microbiológica se vieron mejoradas en las muestras HPP (#6 a #8). Generalmente, la extracción es igual o mejor que en la mejor muestra control sin utilizar HPP, es decir, muestra control #5 filtrada después de 9 h de infusión en frío a 4 °C.
Ejemplo II Seis muestras de una solución de avena, preparadas mezclando avena con agua fría en una proporción de 15 g/100 mi, se trataron del siguiente modo:
— Muestras #1 a #4. Muestras control (sin HPP) filtradas después de 3, 5, 7 y 9 horas de infusión en frío a 4 °C
— Muestra #5. Muestra presurizada (600 MPa / 2 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
— Muestra #6. Muestra presurizada (dos ciclos consecutivos a 600 MPa / 1,5 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
Las muestras #5 y #6 fueron sometidas a HPP en un equipo Hiperbaric 525 Bulk y filtradas higiénicamente para eliminar la avena sólida en suspensión. A continuación se determinó la proteína soluble total para cada muestra (#1 a #6). Los resultados se muestran en la Figura 4.
Como puede verse, la extracción total de proteínas solubles se mejora significativamente en las muestras HPP (#5 y #6). La vida útil de estas muestras se extiende de unos pocos días a más de un mes.
Ejemplo III Seis muestras de una solución de microalgas (género Clorella), preparadas mezclando microalgas en polvo con agua en una proporción de 5 g/100 mi, se trataron del siguiente modo:
— Muestras #1 a #4. Muestras control (sin HPP) filtradas después de 3, 5, 7 y 9 horas de infusión en frío a 4 °C — Muestra #5. Muestra presurizada (600 MPa / 2 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
— Muestra #6. Muestra presurizada (dos ciclos consecutivos a 600 MPa / 1,5 min / 4 °C) y filtrada inmediatamente después de HPP
Las muestras #5 y #6 fueron sometidas a HPP en un equipo Hlperbaric 525 Bulk y filtradas higiénicamente para eliminar las microalgas en suspensión. Se determinaron las concentraciones de clorofila a y b y de carotenoides totales para cada muestra (#1 a #6). Los resultados se muestran en las Figuras 5a y 5b (concentración de clorofilas a y b, respectivamente) y en la Figura 6 (concentración total de carotenoides).
Como puede verse, la extracción de clorofila a y b y de carotenoides totales se mejora y/o acelera en las muestras HPP (#5 y #6). La vida útil de estas muestras aumenta más de 10 veces en comparación con la de las muestras control.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Método para elaborar bebidas por extracción utilizando el procesado por alta presión (HPP), que comprende las siguientes etapas: a) introducción de (8) una mezcla de uno o varios líquidos y sólidos, en una bolsa flexible hermética (3), colocada dentro de una vasija de alta presión (4), b) llenado (9) de la vasija de alta presión con un fluido de presurizadón, aumentando así la presión en el interior de la vasija, donde la bolsa flexible y hermética impide el contacto directo entre el líquido de presurizadón y la mezcla, c) mantenimiento (10) de un valor predeterminado de presión dentro de la vasija durante un período de tiempo predeterminado, ambos elegidos en base a la veloddad y/o rendimiento de extracdón deseado y al nivel de inactivadón de microorganismos alterantes y/o patógenos buscado, d) evacuadón el fluido de presurizadón (11) de la vasija de alta presión, redudendo así la presión en su interior, e) evacuadón (12) de la mezcla de la bolsa flexible, f) filtradón (13) de la mezda evacuada de la bolsa flexible, y g) obtendón de una bebida segura y libre de partículas y con compuestos de interés extraídos del sólido o sólidos.
2. Método según la reivindicación 1 , en el que las etapas b), c) y d) se repiten una o más veces antes de la etapa e).
3. Método según la reivindicación 1, en el que la mezcla se introduce en una bolsa flexible desde uno o varios depósitos acumuladores de materia prima sin procesar.
4. Método según la reivindicadón 1, en el que la presión predeterminada está entre 200 y 800 MPa.
5. Método según la reivindicación 1, en el que el tiempo predeterminado de mantenimiento en presión está entre 1 s y 59 min.
6. Método según la reivindicación 1, en el que el sólido o los sólidos de la mezcla son microorganismos, materiales de origen vegetal, algas, o una combinación de estos.
7. Método según la reivindicación 1, en el que el líquido o los líquidos de la mezcla son agua, zumos, soluciones alcohólicas, bebidas fermentadas, infusiones o una combinación de estos.
8. Método según la reivindicación 1 , en el que el líquido de presurización es agua, aceite, alcohol, o una combinación de estos.
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