BRPI1002729A2 - método para produzir produtos alimentìcios aerados, produto, confeitos, produto alimentìcio compósito, e, aparelho para produzir produtos alimentìcios aerados - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA PRODUZIR PRODUTOS ALIMENTìCIOS AERADOS, PRODUTO, CONFEITOS, PRODUTO ALIMENTìCIO COMPóSITO, E, APARELHO PARA PRODUZIR PRODUTOS ALIMENTìCIOS AERADOS A invenção atual refere-se a um método de produção de produtos alimentícios aerados que é constituído pelas etapas de introdução de gás através pelo menos de um difusor poroso para dentro de uma corrente de meio de processo alimentício, para obter uma mistura de gás/alimento esubmeter a referida mistura de meio de processo de gás/alimento a uma operação de combinação em um misturador estático. Ele também se refere a produtos obteníveis por este método.

Description

"MÉTODO PARA PRODUZIR PRODUTOS ALIMENTÍCIOS AERADOS, PRODUTO, CONFEITOS, PRODUTO ALIMENTÍCIO COMPÓSITO, E, APARELHO PARA PRODUZIR PRODUTOS ALIMENTÍCIOS AERADOS"

A incorporação de células de gás, também conhecidas como aeração, inpacta as propriedades de textura de produtos alimentícios. Geralmente, a sua textura é mais leve do que a textura de produtos não aerados e muitas vezes, os produtos aerados também apresentam um gosto mais agradável e leve. Por causa das células de gás incorporadas, os produtos aerados também têm um valor calorífico por volume menor do que os produtos não aerados. Isto é uma propriedade importante, especialmente para produtos com valores caloríficos elevados, tais como o chocolate e alimentos contendo gordura. Embora seja conhecida uma quantidade de produtos aerados, falando genericamente, eles não são satisfatórios, especialmente em vista da sua textura.

Por exemplo, o chocolate aerado tem sido vendido no mercado há muito tempo. No entanto, o chocolate aerado tem uma estrutura bastante única, com bolhas de gás da ordem de alguns milímetros. Por causa disto, o chocolate aerado representa uma alternativa para o chocolate não aerado convencional, ao invés de uma versão mais leve do mesmo.

Embora tais produtos aerados possam ter algum potencial de mercado, em geral eles não são desejáveis. Ao contrário, a invés de apresentarem células grandes, seria muito mais desejável produzir-se produtos aerados com células de gás virtualmente não detectáveis ao olho humano.

Tais produtos serão referidos como microcelulares no que se segue, e são altamente desejáveis, porque a sua textura é muito próxima daquela dos produtos não aerados. No entanto, por unidade de volume, elas contêm menos calorias.

O fornecimento de produtos alimentícios, tais como chocolate, com células pequenas microscópicas e uniformes é difícil de ser executado. Os métodos da arte anterior, que visavam células uniformes pequenas, tiveram apenas sucesso parcial, tanto em termos do esforço requerido como dos resultados.

A US 5.238.698 apresenta um método de produção de chocolate aerado isento de sacarose. Neste processo, a composição de chocolate é alimentada continuamente para dentro de um silo sob pressão e em temperaturas na faixa de cerca de 30 0 a 45 0 C. A composição de chocolate é mantida sob pressão e é bombeada através de uma série de elementos de misturador estático depois de ser injetada com um gás inerte. Após a injeção repetida de gás e de elementos adicionais no misturador, a composição de chocolate contendo gás é então bombeada para dentro de um depósito que é também mantido sob pressão da ordem de 3 a 5 bar (300 a 500 kPa). Ainda sob pressão, a massa de chocolate é então colocada dentro de moldes, e a pressão é liberada, para desenvolver uma estrutura celular.

Este processo é desvantajoso porque ele produz células muito grandes, e falando genericamente, a redução de densidade é limitada. Existe, é claro, uma ligação entre o tamanho das células e a redução de densidade obtenível. Materiais com células grandes tendem a sofrer um colapso das células muito maior do que os materiais com células pequenas. Assim sendo, se o número de células grandes é aumentado, a possibilidade de uma perda da estrutura celular é também aumentada.

Uma abordagem adicional sobre os alimentos aerados é apresentada na WO 02/013618. O processo, de acordo com este documento, é também baseado em uma combinação de injeção de gás e misturadores estáticos. O resultado é outra vez células grandes, com um tamanho médio de 0,7 mm, no chocolate. As células pequenas com um tamanho de 0,2 mm são obtidas somente em pedaços pequenos.

Isto leva a mostrar que a produção de alimentos aerados com uma estrutura microcelular é difícil. Isto, em parte, é também devido ao fato de que, para se produzir células muito pequenas, os métodos da arte anterior propõem procedimentos de mistura mais intensos. Isto, no entanto, também significa que é introduzida uma quantidade maior de energia, a qual, por seu lado, pode provocar alterações na estrutura do produto, o que pode ser devido ao calor gerado e/ou à tensão elevada (WSO 2002/013618).

A EP 0 730 826 apresenta um método para a produção de uma mistura de partículas sólidas dispersadas em uma fase contínua de lipídios. Este processo é constituído por uma etapa de mistura, na qual as partículas sólidas nos lipídios são misturadas para formarem uma mistura que é então submetida a uma etapa de refino na qual são moídas as partículas sólidas. Antes da etapa de moagem, as bolhas micronizadas são incorporadas através de um difusor micro- poroso. No caso da EP 0 739 826, no entanto, as bolhas micronizadas não permanecem no produto. Elas servem somente para a remoção de voláteis indesejáveis na etapa subseqüente de moagem.

Em vista desta arte anterior, a invenção atual é estabelecida para fornecer um método de produção de um produto alimentício aerado. A invenção atual, portanto, não visa a produção de um produto aerado em geral, mas principalmente, um produto alimentício microcelular, onde as células de gás ou bolhas são pequenas e são distribuídas uniformemente, sem afetarem a as propriedades do produto. Assim sendo, a invenção atual visa apresentar um método onde pode ser obtida uma estrutura microcelular com pouca ação mecânica e tensão térmica imposta sobre o produto. Além disso, a invenção atual também visa a produção de tais produtos que contêm partículas sólidas.

A invenção atual é também direcionada para um aparelho para a fabricação do produto alimentício microcelular.

Os objetivos acima são alcançados pelo processo de acordo com a invenção atual. De acordo com o processo da invenção atual, células de gás são incorporadas no meio do processo alimentício através da introdução de um gás comestível ou inerte, pelo menos através de um difusor microporoso, dentro da corrente de processo. A mistura de gás/alimento assim obtida é então misturada por um misturador estático.

Com este processo, a invenção atual permite a produção de materiais alimentícios aerados, especialmente, produtos alimentícios microcelulares, que demonstram uma redução substancial de densidade em relação aos produtos alimentícios não aerados com pouca alteração na textura ou gosto. Além disso, o método de acordo com a invenção atual é adequado para a produção em escala industrial. A invenção atual apresenta portanto um processo e um produto altamente benéficos.

O processo, de acordo com a invenção atual, é ilustrado na figura 1. Para fins de esclarecimento, as proporções dos elementos do equipamento não são respeitadas nesta figura.

A figura 1 mostra o processo de acordo com a invenção atual, quando usado para a produção de chocolate aerado. Na máquina de têmpera (1), o chocolate é temperado e então é enviado através da bomba (2) para o misturador estático (5). Antes dos misturadores estáticos, um gás inerte como nitrogênio é introduzido a partir de um suprimento de gás inerte (3) para dentro do fluxo de chocolate, através de um difusor microporoso (4). A jusante do misturador estático, o chocolate pode ser administrado para uma cabeça ou coletor de deposição (6) para o enchimento em moldes, recipientes, ou semelhantes. A posição da bomba, ou bombas, se existe mais de uma no processo, não é rigidamente limitada, desde que ela seja capaz de bombear o meio alimentício através do processo.

O tipo de alimento que pode ser aerado, de acordo com a invenção atual, não é especialmente limitado. A invenção atual trabalha com qualquer meio de processo alimentício, cujas propriedades físicas poderão tornar-se capazes de reterem células de gás dentro da matriz do meio.

Tipicamente, o alimento de acordo com a invenção atual é um alimento que pode ser transportado dentro de uma tubulação. Vários alimentos, tais como o chocolate, extrato de café, queijo cremoso, queijo de processo, outros produtos alimentícios, ketchup, manteiga de amendoim, assim como produtos de padaria, representam exemplos de aplicação para esta invenção.

A viscosidade do meio de processo antes da adição do gás através do difusor microporoso tipicamente está na faixa de 1 a 200 Pa.s, e de preferência, dentro da faixa de 1 a 60 Pa.s.

Produtos preferidos são chocolate e queijo cremoso.

As fórmulas de chocolate são do tipo bem conhecido na arte e estão de acordo com os Padrões Oficiais de Identidade para chocolate e produtos de chocolate.

Aqui abaixo está a fórmula genérica para chocolate de leite, conforme utilizado durante as corridas de teste.

<table>table see original document page 6</column></row><table>

O alimento de acordo com a invenção atual poderá ser constituído por partículas sólidas, tais como nozes e vegetais ou semelhantes, para mistura com o produto. Tipicamente nozes, passas e flocos de milho são adequados para uso em chocolate e vegetais, tais como pimentão ou cebolinha são adequados no caso do queijo cremoso.

Não existe nenhuma limitação geral a este respeito, desde que os materiais particulados tenham um tamanho e formato de forma que possam passar no misturador estático sem serem deteriorados ou sem obstruírem o misturador.

O gás de acordo com a invenção atual é um gás inerte aceitável para uso em produtos alimentícios. Especialmente, a invenção atual poderá utilizar ar, nitrogênio, dióxido de carbono, assim como gases inertes, tais como argônio. Gases preferidos são nitrogênio e dióxido de carbono.

Quando se escolhe o gás, deve-se ter em conta que os produtos com uma atividade em água mais elevada poderão ter uma tendência a dissolverem o dióxido de carbono mais rapidamente do que nitrogênio. O dióxido de carbono dissolvido poderá acidular o produto. Além disso, aditivos ou componentes alimentícios fluidos, tais como flavores, etc, poderão ser introduzidos em um meio alimentício na forma de gotas microscópicas através do difusor microporoso, para uma distribuição de flavor uniforme acelerada.

O gás é introduzido através de um difusor microporoso. Tais difusores são conhecidos na arte, por exemplo, da EP 0 730 826, EP 1 932 649, EP 1 717 008, WO 06021375, US 6.593.384, etc. Tais difusores são quase exclusivamente utilizados na fabricação de polímeros microporosos.

A forma mais convencional para o difusor de gás micro- poroso é um cilindro oco, comprido, relativamente fino. Este tipo de forma de difusor facilita a incorporação simplificada do difusor dentro da tubulação do produto, e não prejudica o fluxo de produto. No entanto, qualquer outro formato que acomode uma distribuição uniforme de células de gás dentro do produto é adequado para o difusor.

Para o uso em alimentos de acordo com a invenção atual, estes difusores não necessitam uma adaptação específica. Geralmente, qualquer difusor é adequado, desde que ele seja permeável a gás até o ponto em que ele permita que seja introduzido gás suficiente na corrente alimentícia, para permitir a redução desejada de densidade.

Difusores microporosos com tamanho de poros na faixa de 0,1 a 20 μm, de preferência, 0,2 a 10 μm, e mais de preferência, 0,3 a 5 μm, geralmente são preferidos. Os difusores poderão ser feitos de metais sinterizados e poderão ser revestidos com um acabamento protetor. No entanto, outros materiais sinterizados e/ou porosos permitidos para uso na indústria alimentícia também podem ser utilizados.

A pressão requerida para a introdução do gás na corrente alimentícia depende do tipo de gás, do tipo de produto, assim como da porosidade do difusor e da distribuição do tamanho de poros. Ele é também impactado pelo tamanho desejado de célula e pela fração de volume de gás no produto final. Para a maioria das aplicações dentro da indústria alimentícia, a pressão varia de 0,5 a 20 bar (50 a 2000 kPa) antes do difusor microporoso, e de preferência, de 6 a 10 bar (600 a 1000 kPa). No entanto, para aplicações específicas, por exemplo, injeção de gás dentro de um extrato de café, a pressão requerida poderá estar dentro de uma faixa de 50 a 300 bar (5000 a 30000 kPa), de preferência, 80 a 120 bar (8000 a 12000 kPa).

A fração de volume de gás incorporada no produto alimentício depende da aplicação específica e tipicamente está na faixa de 5 a 75% em volume, de preferência, 5 a 40% em volume, e mais de preferência, 10 a 30% em volume.

A pressão da linha a jusante do difusor é ajustável por meios conhecidos na indústria, tais como uma válvula mecânica, uma válvula pinça pneumática, etc. para evitar quedas rápidas de pressão a partir do difusor até o ponto de descarga.

A mistura de gás/alimento é então submetida à mistura em um misturador estático. Os misturadores deste tipo são conhecidos na arte e são disponíveis comercialmente. O tipo de misturador específico depende da viscosidade e da proporção de mistura, porque para a maioria das aplicações dentro da indústria alimentícia, o misturador estático com lâminas cruzadas representa a opção preferida.

O misturador estático serve para misturar a mistura de gás/alimento e para reduzir o tamanho geral da célula. O número de elementos de mistura está na proporção inversa da relação "entre o aditivo e o meio da corrente principal", i.e., quanto menor for a relação, maior será o número de elementos de mistura requerido. A correlação entre o número de elementos de mistura e a proporção de mistura é bem conhecida por aqueles adestrados na arte.

A temperatura da corrente alimentícia, quando se adiciona o gás e submete-se a mesma ao misturador estático, não necessita ser a mesma. No entanto, convenientemente, ambas as etapas são efetuadas na mesma temperatura. Tipicamente, a temperatura é escolhida de tal forma que uma quantidade suficiente de gás possa ser absorvida, sem influenciar negativamente o produto. Assim sendo, por exemplo, para o chocolate, é importante manter-se a temperatura entre 27°C e 34°C, para manter o chocolate em um estado de têmpera e evitar a fluorescência tardia. Produtos com alto teor de proteína raramente serão submetidos a temperaturas acima de 40°C. Em geral, a faixa de temperaturas varia de 15°C a 60°C para ambos, a adição de gás e a mistura estática.

A temperatura do produto poderá ser ajustada a jusante do misturador estático, para atingir as propriedades desejadas do produto após a deposição, por exemplo, a viscosidade do produto será grandemente afetada pela temperatura de deposição.

Geralmente é preferida a deposição do produto em baixas temperaturas, porque as temperaturas tipicamente baixas, tais como as temperaturas de 30°C ou menos, por exemplo, 25°C ou menos, mesmo 15°C ou menos, leva a uma viscosidade de produto maior, o que melhora a retenção da célula de gás. Podem ser utilizados vários recipientes bem conhecidos na arte para facilitar a deposição em temperaturas menores em qualquer caso. A temperatura de deposição pode ser otimizada pela pessoa adestrada, dependendo do produto e das suas propriedades desejadas.

Conforme mencionado anteriormente, a invenção atual visa produtos com células de gás pequenas, e de preferência, produtos com uma estrutura microcelular. Microcelulares geralmente significam células de gás com tamanho médio de 100 μηι ou menos. De preferência, o tamanho médio de células é menor do que 50 μm, e mais de preferência, o tamanho médio de células se enquadra dentro da faixa de 5 a 30 μm. Nas realizações mais preferidas, 90% das células têm um tamanho entre 10 e 50 μm.

O tamanho de célula de gás pode ser estabelecido com técnicas conhecidas, por exemplo, através de micro- tomografia de raios X.

A micro-tomografia de raios X fornece oportunidades únicas para a visualização e a medida da micro-estrutura de materiais alimentícios em duas e mesmo em três dimensões. Ela permite a medições não destrutivas sem um método de preparação de duração elevada.

Uma força de raios X com micro-foco ilumina o objeto e um detector de raios X plano coleta imagens de projeção ampliadas. Com base nas centenas de vistas em ângulo adquiridas enquanto o objeto gira, é gerada uma imagem radiográfica. A reconstrução acontece utilizando-se um algoritmo Feldkamp. Um objeto em 3D é obtido pela adição de camadas reconstruídas em seqüência.

Especificações do instrumento:

<table>table see original document page 10</column></row><table>

Medição:

Preparação da amostra:

Não é requerida nenhuma preparação. Excepcionalmente, para se obter resoluções elevadas, poderá ser necessário reduzir-se o tamanho original da amostra. Cada amostra é medida em triplicata.

Análise das amostras (foi utilizado o programa CTan 1.8)

Etapas diferentes para a análise:

. Recarregar o conjunto de dados da imagem bruta reconstruída na memória do programa de análise.

. Determinar uma região de interesse (ROI) ou um volume de região (VOI) para a avaliação

(ROI ou VOI devem ser iguais para todo o conjunto de amostras)

. Geração de uma imagem binária: a imagem reconstruída é convertida em uma imagem na escala cinza com base nas diferenças de densidade; com base na escolha da escala de cinza, podem ser determinadas estruturas diferentes na imagem.

. Processamento usual: O programa identifica todos os objetos no VOI (i.e., bolhas de ar) e calcula o volume de cada objeto. A análise das bolhas de ar acontece considerando-se que todas as partículas são esféricas. Com base no valor do volume para cada bolha de ar, é calculado o raio do tamanho do poro. Para a distribuição de números, as bolhas de ar são classificadas em grupos diferentes de raio de poros, nos quais o número de poros são localizados. A distribuição de volume mostra a participação proporcional do volume total que está sendo tomado pelas classes de tamanho diferentes.

Aproximação: O resultado representa o valor médio da média de três resultados de análise de três varreduras de amostras diferentes.

Isto é um procedimento standard que é independente da máquina de raios X e do programa. É claro que a pessoa adestrada entenderá que o tamanho da amostra e o número de bolhas devem ser escolhidos de tal forma que eles representem adequadamente o material.

O produto do processo de acordo com a invenção atual tipicamente contém 30% ou menos por volume de gás. De preferência, a fração de volume de gás é menor do que 25%, e mais de preferência, ela está na faixa de 10 a 25%. Os melhores resultados são obtidos quando os volumes de gás preferidos mencionados anteriormente e os tamanhos de células preferidos são obtidos combinados.

Na realização preferida, mais a jusante do processo até o ponto de descarga do recipiente, os parâmetros de processo necessitam ser mantidos para evitar quedas rápidas de pressão e grandes alterações de temperatura. Quaisquer destes levarão a instabilidades termodinâmicas dentro do sistema e resultam em tamanhos de células diferentes do standard.

Outras modificações de processo e de fórmula podem ser utilizados em conjunto com este método para o ajuste dos resultados finais, por exemplo, a utilização de tubulações com área de seção em corte diferente a jusante do aparelho, o uso de tubos Venturi, a colocação de difusor poroso mais a montante, o uso de emulsificantes e/ou ingredientes para a alteração de viscosidade, etc.

A invenção atual apresenta produtos alimentícios benéficos que podem ser utilizados como tal. Os produtos de acordo com a invenção atual também podem ser usados como parte de produtos alimentícios compostos, por exemplo, como uma carga, como camadas ou revestimentos. É claro que é também possível combinar-se um ou mais produtos obteníveis de acordo com o método da invenção atual.

Exemplos

Exemplo 1

O aparelho constituído por um difusor microporoso com tamanho de poros de 1-5 μm e o misturador estático com lâminas cruzadas dentro de uma tubulação DN25 foi utilizado para a produção de um wafer microcelular cheio com nitrogênio e dióxido de carbono.

Para ambos os gases, o peso específico do wafer cheio foi reduzido em 25% com células de gás não detectáveis pelo olho humano sem ajuda. A análise da distribuição de tamanho de células de gás demonstrou que o tamanho das células variava de 20 μm a 400 μm.

A composição do ingrediente do wafer cheio é resumida na tabela abaixo.

<table>table see original document page 13</column></row><table>

Exemplo comparativo

Uma instalação constituída somente por um misturador estático com lâminas cruzadas foi utilizada para a areação do mesmo wafer da fórmula cheia com nitrogênio e dióxido de carbono. O misturador estático foi inserido em uma tubulação de produto com uma seção em corte correspondente e uma conexão de injeção de gás com uma válvula de retenção foi situada a montante do misturador estático. Para ambos os gases, os ajustes de processo para uma redução de peso específico maior do que 5% resultaram em uma quantidade oscilante e inconsistente de descarga de produto que indicou uma difusão ineficiente do gás no meio de processo, i.e., presença de grandes bolsões de gás dentro do enchimento do wafer.

Claims (9)

1. Método para produzir produtos alimentícios aerados, caracterizado pelo fato de ser constituído pelas etapas de I. introdução do gás através pelo menos de um difusor poroso para dentro de uma corrente de meio de processo alimentício, para obter-se uma mistura de gás/alimento e II. submeter-se a referida mistura de meio de processo de gás/alimento a uma operação de combinação em um misturador estático.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do gás ser um gás comestível, um gás inerte, um gás comestível ou inerte ou misturas dos mesmos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação -2, caracterizado pelo fato do gás ser um ingrediente alimentício fluido, como um flavor, um aditivo, etc.

4. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do gás ser adicionado de forma que o produto alimentício aerado contenha 10 a 25% em volume de gás.

5. Produto, caracterizado pelo fato de ser obtenível de acordo com qualquer das reivindicações 1-5.

6. Produto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de ter um tamanho de célula de 5 a 30 μηι em média.

7. Confeitos, caracterizados pelo fato de conterem um produto como definido na reivindicação 5 ou na reivindicação 6.

8. Produto alimentício compósito, caracterizado pelo fato de conter o produto feito como definido na reivindicação 5 ou na reivindicação 6.

9. Aparelho para produzir produtos alimentícios aerados como definidos nas reivindicações 5-8, caracterizado pelo fato de ser constituído por um difusor poroso e um misturador estático, onde o difusor poroso é situado a montante do misturador estático, de tal forma que pode ser adicionado um gás em um meio alimentício através do difusor microporoso antes do meio alimentício passar através do misturador estático.