ES2198946T3

ES2198946T3 - Fracciones de inulina novedosas, proceso para la preparacion de las mismas y productos alimenticios que contienen dichas fracciones de inulina.

Info

Publication number: ES2198946T3
Application number: ES99942487T
Authority: ES
Inventors: Barnard Stewart Silver
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2004-02-01
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: EP1107671A1; ID27796A; IL141621A0; CN1163157C; OA11600A; US6399142B1; DE69907218T2; CA2341536C; HUP0103467A3; EA200100286A1; AP1556A; JP2002523564A; EP1107671A4; EA004104B1; WO2000011967A1; AP2001002074A0; UA72221C2; HUP0103467A2; CN1324217A; JP4491137B2

Abstract

Un nuevo producto de inulina con una higroscopicidad reducida y una mejor solubilidad en agua y/o miscibilidad en agua a temperatura ambiente, caracterizado porque comprende, como mínimo, dos polisacáridos diferentes, cada uno con un peso molecular diferente en el rango desde 340 hasta 2288, donde dicho producto de inulina contiene menos del 0, 75 % en peso de monosacáridos y menos del 25 % en peso de polisacáridos con pesos moleculares superiores a 2288.

Description

Fracciones de inulina novedosas, proceso para la preparación de las mismas y productos alimenticios que contienen dichas fracciones de inulina.

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de solicitudes provisionales de patente en tramitación junto con la presente, Serie No. 60/098, 195 registrada el 27 de agosto de 1998 y Serie No. 60/104 registrada el 13 de octubre de 1998.

Campo de la invención

La inulina que se ha extraído de plantas desde hace cerca de 100 años con dificultad, pertenece a la familia de compuestos de polisacáridos. La inulina se compone de una mezcla de polisacáridos con varios pesos moleculares o grados de polimerización (GP). En general, la inulina consiste en unidades de fructosa con 1-2 enlaces \beta y que termina en una unidad de glucosa. La adición o substracción de unidades de fructosa afecta el peso molecular o el grado de polimerización (GP) de la inulina. Las características típicas de inulina están indicadas en la Tabla 1 siguiente:

TABLA 1 Características típica de la inulina

Características	Resultado del ensayo
Descripción	Después del secado un fino polvo blanco
Gusto	Suave, ligeramente dulce
Contenido de carbohidratos sobre sólidos base secos (ss)	> 99,5%
Cenizas (sulfatadas) sobre ss	< 0,2%
Metales pesados (como el Pb) sobre ss	< 0,5 mg/kg
Contenido calórico sobre ss	\leq 1 kcal/g

La inulina es el carbohidrato principal en una variedad de plantas. En la tabla 2 se relacionan las fuentes más comunes de inulina y las concentraciones correspondientes de la inulina.

TABLA 2 Fuentes comunes de inulina

Fuente	% de Inulina
Alcachofa	2-6
Raíz de espárrago	10-15
Plátano/banana	0,3
Raíz de achicoria	15-20
Tubérculo de dalia	15-20
Amargón	15-20
Bardana comestible (raíz)	16
Ajo	15-25
Alcachofa de la tierra	15-20
"Leak"	10-15
Cebolla	2-6
Centeno	0,7
Salsifí blanco	15-20
Trigo	0,4
Yacón	15-20

La achicoria sigue creciendo de forma extensa en toda Europa y sus muchas variedades se cosechan y procesan obteniendo un surtido de productos desde hortalizas de ensalada y forraje de ganado hasta fructosa y, recientemente, inulina. Debido al fácil cultivo y la fácil cosecha, la achicoria ha llegado actualmente a ser la principal fuente de inulina.

\newpage

Como la inulina proviene del campo en la planta de achicoria, su peso molecular depende de muchos factores como el momento de la plantación, el momento de la cosecha, las cargas, el tipo de variedad, el tiempo transcurrido entre la cosecha y el procesamiento, el alcance de los daños en la cosecha y otros factores.

Actualmente, la inulina está permitida para su uso como aditivo alimenticio por los gobiernos de nueve países europeos (Bélgica, Dinamarca, Francia, Luxemburgo, los Países Bajos, Portugal, España, Suecia y Suiza) y Japón y sus aplicaciones varían.

A pesar de la aprobación de la inulina como aditivo alimenticio en muchos países, el uso de la inulina se ha visto limitado debido, entre otros, a la solubilidad y/o miscibilidad limitada de la inulina en agua a temperatura ambiente, por ejemplo a temperaturas entre aprox. 10ºC a aprox. 25ºC.

Una publicación informa que la solubilidad en agua de la inulina que proviene de raíces de achicoria es menos de aproximadamente un 3% (% peso/volumen) a 30ºC y menos de aproximadamente un 5% (% peso/volumen) a 40ºC. Véase E. Berghofer et al., PILOT-SCALE PRODUCTION OF INULIN FROM CHICORY ROOTS AND ITS USE IN FOODSTUFFS, CROPS (Producción a escala piloto de inulina a partir de raíces de achicoria y su uso en alimentos, siembras), Elsevier Science Publishers, B.V. A. Fuchs, Editor, 1993 (páginas 77-84).

Las cuestiones calóricas han jugado durante mucho tiempo un papel importante en la selección de alimentos por parte del público de los EE.UU., y durante años han sido populares los alimentos con un bajo contenido calórico. Los alimentos de esta categoría se han visto dominados por aquellos productos en los que se había sustituido la fructosa y sacarosa por un edulcorante artificial que podía endulzar sin el impacto calórico. En particular, hay que mencionar el éxito de los edulcorantes artificiales como la sacarina, aspartamo y, más recientemente, sucralosa.

La mayoría de los edulcorantes artificiales como la sacarina y el aspartamo tienen un poder edulcorante 180 a 300 veces el de la dosis equivalente de sacarosa. La sacarosa es un edulcorante 600 veces más dulce que el azúcar. Por esta razón, los productores de alimentos utilizan obviamente un volumen mucho menor de estos edulcorantes artificiales en sus alimentos bajos en calorías que el volumen del azúcar que sustituyen. Con los productos secos (como los productos ahornados) los productores de alimentos se ven forzados a "rellenar" el volumen del azúcar retirado que no se sustituye por los edulcorantes artificiales. Este producto de relleno se llama "substancia de aumento de volumen". Las substancias de aumento de volumen se encuentran en una variedad de productos, incluyendo chicles, dulces, mezclas de repostería, productos cárnicos y sobres que contienen el edulcorante artificial en cantidades equivalentes de una o varias cucharaditas de azúcar. La substancia de aumento de volumen óptima ha de aportar al alimento las características físicas y químicas del azúcar sin añadir calorías adicionales o contribuir de forma significativa al costo del producto.

Las substancias de aumento de volumen se evalúan según los siguientes criterios:

1 significativamente menos calorías que la sacarosa, glucosa o fructosa.

2 características físicas y químicas que concuerdan con las de la sacarosa en todas las aplicaciones alimenticias.

3 gusto comparable al del azúcar.

4 no se adhiere en los labios ni la lengua

5 no se queda retenido entre los dientes (no se queda retenido en coronas de dientes).

6 preferiblemente quede demostrada la existencia de beneficios secundarios para la salud.

7 no tiene efectos secundarios negativos y es completamente seguro con niveles razonables de consumo.

8 con el producto seco, no se forman concentraciones ni aglutinaciones.

9 con el producto húmedo, no se producen sedimentaciones o fraccionamientos durante el almacenamiento.

Más específicamente, para sustituir efectivamente la sacarosa y fructosa y sus calidad organolépticas, las substancias deaumento de volumen potenciales tienen que tener las siguientes características:

Seguridad

Estabilidad

Bajas en calorías

Efectos secundarios gastrointestinales mínimos

Bajo costo

Ningún mal sabor

Gran solubilidad

Baja viscosidad

Cristalinidad

Posibilidad de tostación

Interacciones de proteína/almidón similares a la sacarosa.

Un obstáculo mayor para el uso de la inulina como substancia de aumento de volumen en alimentos, a pesar de sus muchas ventajas, es su solubilidad en agua relativamente baja a temperatura ambiente. Otro obstáculo mayor para el uso de la inulina como substancia de aumento de volumen es la presencia de diferentes cantidades de glucosa y fructosa, incluidos naturalmente en la misma, y que hacen difícil el secado de la inulina y dificultan la manipulación y el almacenamiento. Durante el secado de la inulina interfiere la presencia de glucosa y fructosa, que son higroscópicas, con el proceso de secado a no ser que haya una gran parte de inulina de alto peso molecular que seca más rápidamente que los compuestos de inulina con un peso molecular menor. Incluso después del secado, la higroscopicidad de la glucosa y fructosa tienden a introducir humedad en el producto.

En el caso de productos de inulina seca, la actividad higroscópica de la glucosa y fructosa tienden a causar aglomeraciones y aglutinaciones no deseadas. Debido a la aglomeración y aglutinación el producto de inulina seca que contiene glucosa y fructosa es difícil de manipular, almacenar y mezclar.

Además, la mayoría de los productos de inulina utilizadas hasta ahora como substancia de aumento de volumen con edulcorantes artificiales contenía cantidades importantes de fructosa y glucosa y también contenía compuestos de inulina con un alto peso molecular, por ejemplo, pesos moleculares de alrededor 2288. Cuando se ingieren tales productos de inulina se forma una substancia pegajosa y dura en la boca causado por la insolubilidad de esta inulina de alto peso molecular en la saliva con la temperatura corporal. Esta substancia pegajosa se puede adherir a los labios y la lengua, y puede formar aglomeraciones sobre la corona de los dientes del consumidor. En algunos casos, la substancia pegajosa forma una masa costrosa insoluble en la boca que debe masticarse para romperla. En el caso de productos líquidos de inulina, existe la tendencia a la "sedimentación" de fracciones de inulina con un mayor peso molecular, o fraccionamiento durante el almacenamiento que ha hecho difícil obtener un producto líquido satisfactorio.

La inulina comprende polisacáridos, polímeros frágiles, que son difíciles de extraer por los métodos clásicos anteriores. La Patente Europea 787 745 ilustra un método para la extracción de inulina de la alcachofa de tierra utilizando la extracción clásica de la remolacha, y después la clarificación del líquido de extracción rico en inulina por medio de ultrafiltración. La Patente Silver de EE.UU. No. 5.456.893 revela un proceso y aparatos para la extracción de inulina de una forma que no degrada la inulina o permite descomponer la inulina.

Objetos de la invención

Según esto, un objeto de la invención consiste en diseñar fracciones novedosas de inulina que tengan mejores características para su uso en alimentos, en particular, una mejor solubilidad a temperaturas ambiente.

Otro objeto de la invención consiste en proporcionar fracciones novedosas de inulina caracterizadas por una higroscopicidad reducida.

Otro objeto de la invención consiste en diseñar fracciones de inulina que pueden utilizarse como substancias de aumento de volumen sin la tendencia de formar aglomeraciones y aglutinaciones.

Otro objeto de la invención consiste en diseñar fracciones de inulina que se puede utilizar como substancia de aumento de volumen sin formar substancias pegajosas no deseadas en la boca.

Otro objeto de la invención es diseñar fracciones de insulina que se puede utilizar como substancia de aumento de volumen que se pueden mezclar con agua sin forma aglutinaciones o grumos pegajosos.

Otro objeto de la invención consiste en diseñar productos a base de agua que contengan inulina que tengan una tendencia reducida al fraccionamiento o la sedimentación durante el almacenamiento.

Otro objeto de la invención consiste en proporcionar procesos novedosos para separar la inulina en fracciones deseadas que tienen una mejor solubilidad y/o miscibilidad en agua a temperaturas ambiente.

Dibujo

Las figuras 1 y 2 de los dibujos contienen un diagrama de flujo que ilustra el proceso preferido de la invención.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con los objetos de la invención, se ha descubierto que las fracciones novedosas de inulina que contienen como mínimo dos, de preferencia como mínimo tres, deseable como mínimo cuatro, polisacáridos diferentes cada una con diferentes pesos moleculares en el rango de aproximadamente 2288 e inferior, y en las que dichas fracciones tengan menos del 25% en peso de polisacáridos con pesos moleculares superiores a 2288, tienen una mejor solubilidad y/o miscibilidad en agua. Las partes de inulina con pesos moleculares en el rango de aproximadamente 340 a aproximadamente 2288, preferiblemente en el rango de aproximadamente 480 a aproximadamente 2288, tienen ventajas, especialmente si se usan tales fracciones como substancias de aumento de volumen, como una substancia de aumento de volumen en combinación con, como mínimo, un edulcorante artificial.

\newpage

Así, la presente invención proporciona un producto de inulina novedoso de acuerdo con la reivindicación 1. La presente invención proporciona, además, un productos alimenticios novedoso de acuerdo con la reivindicación 15 y la reivindicación 22, un edulcorante en granos de acuerdo con la reivindicación 19 y un proceso para preparar fracciones de inulina novedosas solubles en agua de acuerdo con la reivindicación 28.

En las subreivindicaciones de las reivindicaciones 1, 15, 19, 22 y 28 respectivamente se definen configuraciones preferidas.

Las fracciones de inulina novedosas de la invención contienen, de preferencia, menos de aproximadamente un 25 por ciento, preferiblemente menos de aproximadamente un 20 por ciento, y de mayor preferencia menos de aproximadamente un 15 por ciento en peso de compuestos de inulina con pesos moleculares superiores a 2288. (a no ser que se indique otra cosa, los porcentajes utilizados en la presente se basan en el peso seco). Las fracciones de inulina novedosa arriba mencionadas tienen una mejor solubilidad en agua y/ mejor miscibilidad en agua a temperatura ambiente, por ejemplo temperaturas desde aproximadamente 10ºC a aproximadamente 25ºC.

El producto alimenticio novedoso de la invención comprende un producto de inulina, de preferencia en un contenido menor del 2% y, de mayor preferencia, menor del 0,75% en peso de disacáridos.

El edulcorante granular de la invención comprende: como mínimo un edulcorante artificial y un producto de inulina, caracterizado porque el producto de inulina comprende, como mínimo, un 75% en peso de, como mínimo, dos polisacáridos diferentes con un peso molecular en el rango de 1 243 e inferior, y caracterizado porque el producto de inulina contiene menos del 0,75% en peso de monosacáridos.

Las fracciones de inulina novedosas de la invención se pueden preparar a partir de una o más de muchas fuentes de inulina: por ejemplo la raíz de achicoria, alcachofa de tierra, tubérculos de dalia y análogos (véase la Tabla 2 arriba indicada). Aunque la siguiente descripción describe la preparación de fracciones derivadas de la raíz de achicoria, se entiende que el proceso de la invención es aplicable también a otras plantas que contengan inulina.

Haciendo referencia a la figura 1 de los dibujos, las raíces de achicoria en primer lugar se limpian en 10 y después se subdividen en 11. La subdivisión reduce la achicoria a trozos preferiblemente con un espesor no inferior a aproximadamente 0,24 centímetros. Se pueden diferentes componentes de aparatos para utilizarlos para picar o cortar la achicoria que son bien conocidas en la técnica.

Después de la subdivisión, la achicoria se introduce en un extractor, según se representa en 12, preferiblemente un extractor del tipo mostrado en la Patente de Silver de EE.UU No. 5.456.893. Se pueden utilizar otros sistemas de extracción, por ejemplo la extracción por prensado.

Después de la extracción el líquido de extracción rico en inulina (agua, o un líquido a base de agua) se recoge en un tanque de compensación 19 y se bombea de forma continua hasta una centrífuga 20 de tipo clarificador donde las partículas, las tierras suspendidas y los sólidos se separan como residuo o un producto secundario para alimentación de animales.

El líquido de extracción rico en inulina se suministra después a un sistema y tanque de alimentación y de pasteurización, y se pasteuriza en 21. El propósito de la pasteurización es matar cualquier bacteria presente y desnaturalizar las enzimas para detener cualquier actividad enzimática posterior. En el proceso de la presente invención, es preferible calentar la extracción hasta temperaturas y presiones lo suficientemente altas como para coagular las proteínas de forma que se puedan separar de la inulina por filtración o centrifugado. Cualquier método apropiado de pasteurización que cumple los propósitos arriba enunciados es satisfactorio, por ejemplo, el calentamiento hasta aproximadamente 107ºC durante cinco a nueve minutos a presión elevada, como por ejemplo 103,4 cm de Hg. De preferencia, la inulina pasteurizada se enfría inmediatamente después de la pasteurización según se ha representado en 22 con el fin de minimizar la desintegración térmica de la inulina y, por lo tanto, aumentar el rendimiento.

Después de la pasteurización, se clarifica el líquido rico en inulina con el fin de eliminar las proteínas coaguladas, como se puede ver en 23. Se puede utilizar cualquier clarificador, filtro o separador centrífugo apropiado aunque es preferible utilizar un separador centrífugo para maximizar el rendimiento de inulina. La proteína sometida a digestión y los sólidos suspendidos, según se puede ver de 24, se separan de la corriente de inulina como producto secundario.

Al separar la mayoría de las proteínas coaguladas en 23, el siguiente paso es pasteurizar en frío el líquido rico en inulina 25 para eliminar esporas o bacterias no eliminadas en el proceso de pasteurización en caliente. Para este propósito es preferible utilizar un filtro de ultrafiltración de 1000 Angstrom. El concentrado ha de recircularse parcialmente a través de un filtro o el separador centrífugo 23 con el fin de eliminar del concentrado de 25 los materiales con un tamaño superior a 1000 Angstrom.

El permeado del proceso de pasteurización en frío 25, a su vez, es enviado al tanque 30a, tanque 30b etc. o los separadores centrífugos. Aquí se separa el líquido rico en inulina en fracciones, de las cuales cada una contiene inulina con pesos moleculares predominantemente diferentes. De acuerdo con la presente invención, los compuestos de inulina se separan en dos fracciones, una con pesos moleculares hasta e incluyendo 2288 y aquellos compuestos de inulina con pesos moleculares superiores a 2288. Haciendo referencia a 30a y 30b, las separaciones pueden realizarse por tanques de decantación.

El medio de extracción de agua rica en inulina se introduce en un primer tanque de decantación en 30a y se mantiene a temperaturas preferiblemente entre aproximadamente 0ºC y aproximadamente 7ºC y, con mayor preferencia, entre aproximadamente 0ºC y 1ºC, durante un período que permita la sedimentación de la inulina con un mayor peso molecular, normalmente, como mínimo, alrededor de 5 horas, de preferencia, como mínimo, alrededor de 10 horas, y deseable, como mínimo, alrededor de 20 horas, normalmente alrededor de 24-48 horas. El medio líquido se decanta desde el primer tanque de decantación 30a en otro tanque 31.

El medio líquido decantado del primer tanque 30a es agua rica en inulina con un contenido mínimo de aproximadamente un 75%, de preferencia, como mínimo, aproximadamente un 80% en peso de polisacáridos con un peso molecular de 2288 o inferior.

Uno de los descubrimientos de esta invención es que el agua rica en inulina puede separarse en dos fracciones: una, la Fracción A, que contiene como mínimo aproximadamente un 75% en peso de polisacáridos con un peso molecular de aproximadamente 2288 e inferior y una secunda, la Fracción M, de inulina con un peso molecular de aproximadamente 2450 y superior.

Otro descubrimiento de la presente invención consiste en que la Fracción A tiene características altamente deseables para alimentos y mezclas de alimentos como substancia de aumento de volumen. La Fracción A se puede procesar y refinar según se detalla más abajo.

En primer lugar se lava el precipitado, la Fracción M, en el primer tanque de decantación 30a, para después separarlo como producto secundario. El líquido de lavado que contiene los polisacáridos con un peso molecular inferior también se introduce en el tanque 31.

Debido a que los tanques de decantación necesitan que la inulina permanezca como mínimo durante 5 horas, se utilizan de preferencia varios de estos tanques de decantación según se han descrito más arriba, para realizar funciones idénticas con el fin de ahorrar tiempo de decantación y aumentar la producción. Según se representa, 30b es otro tanque en paralelo con 30a para realizar una función idéntica. Otros tanques (30c, 30d etc. no representados) se pueden utilizar en paralelo con los tanques 430a y 30b.

Aunque la separación aquí descrita más arriba se realiza en tanques de decantación, también se contempla la separación mediante centrífugas.

En el proceso de la separación centrífuga la inulina se concentra mucho más rápido por grandes fuerzas de gravedad 1.500 a 15.000 veces superiores a la gravedad de decantación de los tanques 30a y 30b. El centrifugado tiene por lo tanto la ventaja de acortar el tiempo del proceso y reducir la posibilidad de infección por bacterias.

Además, se han desarrollado centrífugas refrigeradoras en las cuales se controla la temperatura del agua rica en inulina en forma de Fracción A y Fracción M en la centrífuga.

Ahora se puede tratar la Fracción A para eliminar el sabor amargo de la achicoria del agua enriquecida con inulina. Un tratamiento con carbón activo según se muestra en 32 funciona satisfactoriamente para este propósito. Sin embargo, se puede aplicar cualquier técnica para eliminar el sabor amargo que no destruya cantidades substanciales de los frágiles polisacáridos.

Desde el tanque 31, el agua sobrenadante rica en inulina se introduce en las columnas de carbono 32 donde se suprimen el color y el sabor amargo de la achicoria. Después se puede pasar el sobrenadante a través de columnas de intercambio de iones 34. En las columnas de intercambio de iones, se separan varios elementos traza como por ejemplo calcio, fósforo, potasio e hierro. Este paso es opcional y puede ser deseable para retener los minerales en el producto final.

Entre las columnas de carbono 32 y las columnas de intercambio de iones 34 se sitúa un filtro 33 para separar por filtración cualquier fino de carbono que puede ser arrastrado con la corriente del sobrenadante rico en inulina y que contaminaría las resinas de las columnas de intercambio de iones. Se descubrió que una malla de 5 micrómetros era satisfactorio para este filtro aunque pueden ser adecuados otros tamaños. Desde estas columnas, el sobrenadante rico en inulina, ahora purificado, sale como un líquido claro, translúcido con una concentración entre un 5 por ciento a un 15 por ciento de sólidos que se introduce después en el tanque 35 (véase parte inferior-figura 1, y parte

\hbox{superior-figura 2).}

Haciendo referencia a la figura 2, desde el tanque 35, el sobrenadante rico en inulina se bombea hasta el tanque #1, 41 hasta la marca de lleno. Después se pone en funcionamiento el nanofiltro #1, 42.

Desde el tanque 41, la substancia pasa a través del nanofiltro No. 1,42. Este filtro utiliza una membrana fabricada para separar la fructosa y glucosa de la inulina y realizar la primera separación de un producto de inulina cuyo peso molecular oscila de forma predominante entre 340 hasta e incluyendo un peso molecular de 2288. El concentrado de este filtro se alimenta a un concentrador 43 donde se concentra hasta alcanzar una consistencia satisfactoria para ser alimentado a un secador 44 donde se puede secar en una fracción de inulina substancialmente libre de fructosa y glucosa (y otros monosacáridos). A continuación se almacena la inulina seca en un silo de inulina seca 45. De preferencia, las fracciones de inulina de la invención contienen menos de aproximadamente un 0,75% y, de preferencia menos de aproximadamente un 0,5% en peso de monosacáridos. Los monosacáridos son higroscópicos y tienden a que la fracción de inulina se aglomere y aglutine, y la reducción de las cantidades de monosacáridos reduce esta característica no deseada.

Una corriente de producción alterna puede pasar por un bypass del secador 44 y conducirse hasta un segundo concentrador 46 donde se concentra hasta obtener la relación deseada de sólidos con líquido y almacenarse después en un tanque de inulina líquida 47.

Una segunda corriente que viene del tanque Nº 2, 51, puede tratarse bombeándola hasta el nanofiltro nº 2, 52. En este filtro se han previsto membranas que retienen la sacarosa lo mismo que la fructosa y glucosa y se obtiene un concentrado con un peso molecular que va de 480 hasta e incluyendo 2288. El concentrado de este filtro se alimenta a un concentrador 53 donde se concentra hasta alcanzar una consistencia satisfactoria para alimentarlo a un secador 54 donde se puede secar hasta una fracción de inulina substancialmente libre de fructosa, glucosa y sacarosa. El producto se almacena en un silo 55 de inulina seca. Una corriente alterna de producción puede pasar el secador 54 por un bypass y ser conducida hasta un concentrador 56 donde se concentra hasta alcanzar la proporción deseada de sólidos con líquido y después almacenarse en un tanque de líquido 57 o embotellarse. La inulina del producto seco o líquido tiene un peso molecular que oscila predominantemente entre 480 hasta e incluyendo 2288.

Otra fracción de inulina se puede tomar del tanque 31 y enviar a través de columnas de carbón 32 e intercambio iónico 34 a través del tanque 41 directamente al concentrador 46 que la concentrará hasta la proporción deseada de sólidos con líquido para producir una inulina líquida final con un peso molecular hasta e incluyendo 2288. Cada uno de estos productos de inulina puede utilizarse para fines específicos en los alimentos y la mezcla de alimentos.

En lugar de tanques de decantación se pueden utilizar centrífugas para separar la inulina con un alto peso molecular, es decir un peso molecular superior a 2288, de la inulina con un peso molecular de 2288 o inferior. Dependiendo de la concentración y el número de Gs aplicados pueden existir diferentes fracciones de inulina separada. Esto proporciona una gran flexibilidad en los rangos de peso molecular en la mayoría de los productos.

Resumiendo, un proceso preferido de la invención se puede ilustrar por medio de los siguientes Ejemplos.

Ejemplo 1 A. Extracción

Se limpiaron tubérculos de achicoria, se cortaron en una cortadora Putsch hasta tamaños no inferiores a un espesor de aproximadamente 0,24 cm, y después se introdujeron en un dispersador de pendiente del tipo representado en las figuras 2 y 3 de la Patente de EE.UU. Nº 5.456.893.

Como medio de extracción líquido en el dispersador de pendiente se utilizó agua de pozo con un pH de 5,5 a 7,0. En el dispersador de pendiente se calentó el agua hasta temperaturas de 70ºC hasta 80ºC a presión ambiente. Los sólidos de la achicoria cortada se introdujeron por la parte inferior del dispersador de pendiente y se condujeron en contracorriente frente a la corriente del agua caliente para la extracción de la inulina desde la achicoria. El tiempo de secado de los sólidos de achicoria en el dispersador de pendiente de la Patente de EE.UU. Nº 5.456.893 era de aproximadamente 20 minutos a una (1) hora.

B. Pasteurización y clarificación

El agua de extracción rica en inulina proveniente del dispersador de pendiente se recogió en un recipiente para después bombearla a una centrífuga de clarificación del tipo propulsor que giraba con 3600 rpm. En la centrífuga se separaron las partículas sólidas y la pulpa. El agua de extracción clarificada rica en inulina fluyó después por gravedad desde la centrífuga hasta el tanque de pasteurización, un tanque redondo con camisa de vapor. En este tanque se calentó el agua de extracción clarificada (sin pulpa) rica en inulina con vapor de exhaustación de 6,8 kg hasta una temperatura entre 91º y 93ºC durante aproximadamente 15 minutos con presiones ambiente con el fin de matar las bacterias, coagular las partículas de proteína presentes y desnaturalizar las enzimas. Desde el tanque de pasteurización se bombeó el agua rica en inulina hasta un tanque de alimentación para la alimentación del filtro para separar las proteínas coaguladas, las partículas insolubles y las bacterias del agua rica en inulina.

El agua pasteurizada rica en inulina se pasó a través de filtros cerámicos de 1000 Angstrom en una unidad U.S. Filter Membralox. Mediante esta filtración se separaron del permeado las bacterias y, esencialmente, todas las partículas insolubles con un tamaño superior de 1000 Angstrom. El permeado de agua filtrada rica en inulina se recogió en un tanque para el siguiente procesamiento.

Aproximadamente dos tercios del concentrado en el filtro Membralox circuló en el filtro purgando aproximadamente un tercio del volumen hasta la centrífuga de clarificación que se situó por encima de la unidad de pasteurización. De esta manera se mantuvo el contenido sólido del concentrado en el filtro Membralox con un valor razonablemente bajo y minimizar la obturación de los elementos filtrantes de Membralox.

C. Separación de la inulina en fracciones con diferentes pesos moleculares

Después de la pasteurización en frío a través de un filtro con un tamaño de 1000 Angstrom, se condujo la inulina líquida hasta una columna de retención refrigerada y se enfrió hasta 1ºC hasta 5ºC.

El medio de extracción de agua rica en inulina se separó en dos fracciones, cada una con un contenido de inulina con pesos moleculares predominantemente diferentes.

En la columna de retención, la inulina enfriada con un mayor peso molecular, se precipita desde la solución en una forma aparente coloidal, sedimentando en el fondo de la columna. Cuanto mayor era el SsR (Sustancia seca de refractómetro) de la solución madre tanto más rápido se transforma la inulina de mayor peso molecular se en un estado de apariencia coloidal. También, un enfriamiento más rápido acelera la formación de inulina con un mayor peso molecular en lo que aparece ser un estado coloidal de la inulina suspendida.

En el transcurso del tiempo (aproximadamente veinticuatro horas) y bajo condiciones estables (y con un contenido de sólidos de, como mínimo, aproximadamente un 5%, de preferencia, como mínimo, aproximadamente un 10% (p/v) y deseable, como mínimo, aproximadamente un 15% (p/v) (porcentaje referido a los gramos de inulina por 100 mililitros de agua) la inulina suspendida se decanta en el fondo de la columna de retención. El líquido sobrenadante que queda se puede sifonar desde la parte superior, pasar a través de un filtro de carbón, concentrar y embotellar, enlatar o congelar como substancia de aumento de volumen (es decir un sustituto de la sacarosa), jarabe o seguir siendo procesado para su secado.

La inulina restante con apariencia coloidal puede bombearse entonces hasta una columna de lavado o lavarse in situ en la columna de retención con agua destilada, desionizada u ozonada. El agua de lavado se introduce, de la forma más simple, por la parte inferior de la columna de retención a través de distribuidores de agua libres de obstrucción distanciados uniformemente. El agua tiene bastante altura de elevación para alimentar el agua a través de los distribuidores de forma uniforme por la sección transversal de la columna de retención y/o de lavado. Debido a la altura de elevación del agua y debido a la menor densidad del agua de lavado introducida, el agua de lavado subirá de forma uniforme hasta la columna y precipitará la inulina y lavará los azúcares y la inulina de menor peso molecular arrastrándolos hasta la parte superior de la columna de retención. La inulina con un peso molecular mayor caerá lentamente hacia el fondo de la columna debido a su mayor peso, produciéndose la tendencia de segregar la inulina por su peso molecular ya que la inulina de mayor peso molecular que sedimenta empuja la inulina de menor peso molecular hacia arriba.

Después de un lavado en una columna de lavado de 1,8 metros de 46 cm (7,6 litros) de inulina precipitada con 7,6 litros de agua desionizada, los resultados están dados en la Tabla 3. El agua utilizada para el lavado tenía una temperatura de aproximadamente 21ºC. Se dejó reposar la columna durante treinta horas a aproximadamente 7ºC.

TABLA 3 Primer lavado de inulina precipitada

Nombre de	Muestra	Fracción de	Fracción de	Fracción ligera	Fracción
producto		fructosa/glucosa	sacarosa		pesada
		180	340	340-2288	480-2288	2450 y sup.
		peso molecular	peso molecular	peso molecular	peso molecular	peso molecular
agua	A	3,95%	1,15%	51,14%	49,99%	44,91%
de lavado
precipitado	B	2,97%	0,94%	47,42%	46,48%	49,55%
(todos los porcentajes se consideran sobre la base del peso seco)

Para aumentar la segregación de inulina por peso molecular, se puede aplicar un segundo, tercero e, incluso, un cuarto lavado junto con tiempos más largos para permitir la segregación, temperaturas inferiores del agua de lavado (hasta 0,6ºC), columnas de lavado mayores y temperaturas inferiores (hasta 2ºC) de los materiales permanecientes en la columna de lavado entre los lavados. Después de cada lavado se separan sifonándolos los sobrenadantes que pueden contener algunas substancias de color (pero preferiblemente no la inulina coloidal), se conduce a través de una columna de carbón, si se desea, para la decoloración, se concentra si se desea y se envasa en forma de jarabe para la utilización de la inulina como substancia de aumento de volumen.

Durante el lavado de la inulina aparente coloidal, mientras que la temperatura del agua lavado aparente se mantiene entre 2ºC y 7ºC y la columna de lavado entre 2ºC y 7ºC, se redisuelve muy poco de la inulina aparente coloidal. Existe una correlación directa entre la solubilidad de la inulina coloidal y la temperatura del líquido que la contiene. También existe una correlación inversa entre la concentración de inulina en el líquido que la contiene y la solubilidad en el mismo de la inulina con un mayor peso molecular. Si se limita el volumen del agua de lavado a menos de un volumen por volumen de inulina coloidal y las temperaturas a lo largo del proceso se mantienen bajas, se redisuelve poca inulina coloidal. Si se deja el suficiente tiempo, el agua de lavado forma un sobrenadante transparente y, algunas veces, oscuro por encima de una línea de corte claro por debajo de la cual existe aparentemente un coloide opaco de inulina blanca.

Después de su formación clara a continuación de cada lavado se separa el sobrenadante sifonándolo y se procesa según necesidad para eliminar el color a través de la columna de carbón y se concentra (mediante ósmosis inversa o evaporación al vacío).

La inulina precipitada y suspendida se deja en la columna para que se concentre a medida que la inulina de mayor peso molecular sedimenta en el fondo. Esta inulina se puede sifonar, purgar o vaciar de la columna en función de la consistencia de la inulina sedimentada.

Para separar con mayor claridad la inulina de mayor peso molecular de la fructosa y glucosa, en el sobrenadante, se pasa el sobrenadante a través de un filtro, de preferencia una membrana ultrafiltrante especial Synder (marca) en una carcasa de Filtro U.S. Un ejemplo, muestra C del concentrado puede verse de la tabla 4. La muestra D enseña cómo sería la separación con la membrana de filtro prevista.

TABLA 4 Características de peso molecular de un producto de inulina final

Nombre de	Muestra	Fracción de	Fracción de	Fracción ligera	Fracción
producto		fructosa/glucosa	sacarosa		pesada
		180	340	340-2288	480-2288	2450 y sup.
		peso molecular	peso molecular	peso molecular	peso molecular	peso molecular
inulina -	C	0,76%	Fracción ligera	86,34%		12,83%
substancia
de aumento	D	0,76%	0,14%		86,20%	12,83%
de volumen
(todos los porcentajes se consideran sobre la base del peso seco)

Opcionalmente, el concentrado puede pasar a través de una columna de separación cromatográfica para la eliminación de una gran parte de los disacáridos.

Ejemplo 2

La extracción se realiza de la misma manera que en el Ejemplo 1. La separación por diferentes pesos moleculares también se realiza igual que en el Ejemplo 1, excepto que en lugar de decantar el líquido sobrenadante de los tanque de decantación, se introducen el precipitado y el líquido sobrenadante mientras se enfrían en una centrífuga, preferiblemente refrigerada en el rango de aproximadamente 0ºC a aproximadamente 7ºC. La centrífuga se utiliza para separar el precipitado del líquido sobrenadante. Por lo demás, los pasos del Ejemplo 2 siguen los pasos del Ejemplo 1.

Las fracciones nuevas de la inulina según la invención tienen una mejor solubilidad en agua a temperatura ambiente. Las fracciones de inulina de la invención son solubles en agua en cantidades de, como mínimo, aproximadamente 5 gramos por 100 mililitros de agua (\geq 0,1 w/v) y preferiblemente, como mínimo, aproximadamente 20 gramos por 100 mililitros de agua (\geq 0,2 % w/v) con temperaturas en el rango de aproximadamente 10ºC hasta aproximadamente 25ºC. Soluble en agua significa capaz de poder ser disuelto en agua.

El término miscible según se utiliza en la presente significa la posibilidad de mezclar la inulina con agua por encima del punto de quedar disuelta en agua.

Se ha observado que las fracciones de inulina según la invención, cuando se mezclan con agua en cantidades de aproximadamente, por ejemplo, 40 gr/100 ml con una temperatura de 22ºC muestran una claridad óptica que se caracteriza en la presente como un ejemplo de miscibilidad con agua. La claridad óptica se vuelve más opaca a medida que se añaden más fracción de inulina al agua.

Las nuevas fracciones de inulina producidas por el proceso según la invención son polisacáridos con pesos moleculares en el rango de aproximadamente 340 a aproximadamente 2288, y preferiblemente en el rango de aproximadamente 480 a aproximadamente 2288, polisacáridos que son solubles en agua. Según esto, las nuevas fracciones de inulina según la invención son especialmente útiles para añadirlas a otros alimentos, especialmente otros alimentos solubles en agua o para añadirlas a edulcorantes artificiales.

Edulcorantes artificiales significa cualquier substancia edulcorante, tanto si son compuestos sintéticos como si son aquellos derivados de substancias de origen natural, por ejemplo, derivados de componentes vegetales, que el ser humano puede ingerir con seguridad, y que no sean sacarosa, glucosa, fructosa y lactosa. Los ejemplos de edulcorantes según se definen en la presente incluyen el aspartano, la sacarina, la sucralosa ("Splenda"™), potasio de acesulfamo ("Sunett"™), xilitol, sorbitol, manitol, maltosa y maltitol. Se pueden utilizar por separado combinaciones de los edulcorantes artificiales arriba mencionados o mezcladas y combinadas con las fracciones de inulina de la presente invención.

En algunos casos pueden ser deseables uno o más azúcares de sacarosa, glucosa, fructosa o lactosa individualmente o con otro o más edulcorante(s) artificial(es) y combinados con las fracciones de inulina de la invención. Tales combinaciones reducirían el contenido calórico y al mismo tiempo se beneficiarían de la presencia de la fracción de inulina.

Las ventajas de la invención aquí descrita son muchas. En forma granular de la nueva fracción de inulina, el producto tiene una higroscopicidad reducida. Cuando se disuelve en agua, el producto granular se disuelve con mayor facilidad y tiene una tendencia reducida a formar compuestos insolubles que sedimentan. Las nuevas fracciones de la invención constituyen una substancia de aumento de volumen ideal para mezclarla con edulcorantes artificiales.

Debido al hecho de que las fracciones nuevas de inulina en forma granular tienen una higroscopicidad reducida, las fracciones de inulina según la invención tienen una tendencia reducida para formar aglomeraciones o aglutinaciones durante el almacenamiento. Es importante la falta de aglutinaciones o aglomeraciones especialmente cuando el producto se utiliza en mezclas con edulcorantes artificiales, un producto para el cual la solubilidad instantánea es altamente deseable.

Las fracciones de inulina según la invención tienen un mejor sabor y no forman substancias pegajosas no deseadas en la poco, siendo esta última una característica de algunos otros productos de inulina.

Cuando se mezclan con agua, las fracciones de inulina de la invención tienen una tendencia menor a formar aglomeraciones o aglutinaciones pegajosas. Las fracciones de inulina de la invención también tienen una menor tendencia a sedimentar en agua durante el reposo.

Las fracciones de inulina preferidas contienen polisacáridos con un peso molecular que va desde aproximadamente 480 a 2288, peso molecular que elimina substancialmente la sacarosa; por ejemplo, el contenido en disacáridos (como la sacarosa) es menor del 2%, y de preferencia menor del 1% en peso. Esta fracción específica ocupa un lugar particular en la mentalidad pública en cuanto a la salud. Existe un interés creciente en eliminar la sacarosa de la dieta debido al aumento de la obesidad en nuestra población. Además, la población diabética necesita necesariamente eliminar la sacarosa de su dieta. De acuerdo con esto, esta fracción novedosa específica es particularmente ventajosa ya que va al encuentro de este deseo y de las necesidades de nuestra población mentalizada en la salud. Un tipo de ejecución preferido de la invención es en forma de pequeños sobres que contienen, como mínimo, un edulcorante artificial con un poder edulcorante igual a una, dos o más cucharaditas de sacarosa junto con, como mínimo, una fracción de inulina de la invención como substancia de aumento de volumen.

El proceso de la invención tiene muchas ventajas, en particular, se puede realizar el proceso sin un coste excesivo. El proceso también es menos costoso que el procedimiento utilizado comercialmente hasta la fecha y proporciona un producto más consistente. Las nuevas fracciones de inulina según la invención son estables al calor y, por lo tanto, útiles para productos ahornados. El edulcorante artificial sucralosa también es estable al calor, por lo que se puede utilizar una mezcla de sucralosa y las nuevas fracciones de la invención para la cocina y los productos de horno en lugar de la sacarosa.

Muchas otras ventajas y beneficios de la invención quedarán claros para los técnicos del sector. Además, existen muchas modificaciones y variaciones que se pueden introducir en el producto y el proceso según quedará claro para los técnicos del sector sin desviarse el espíritu y el alcance de la invención.

Claims

1. Un nuevo producto de inulina con una higroscopicidad reducida y una mejor solubilidad en agua y/o miscibilidad en agua a temperatura ambiente, caracterizado porque comprende, como mínimo, dos polisacáridos diferentes, cada uno con un peso molecular diferente en el rango desde 340 hasta 2288, donde dicho producto de inulina contiene menos del 0,75% en peso de monosacáridos y menos del 25% en peso de polisacáridos con pesos moleculares superiores a 2288.

2. El producto de inulina de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado porque comprende, como mínimo, tres polisacáridos diferentes con pesos moleculares de 340 a 2288.

3. El producto de inulina de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende, como mínimo cuatro polisacáridos diferentes con pesos moleculares desde 340 a 2288.

4. El producto de inulina según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque contiene menos del 0,5% en peso de monosacáridos.

5. El producto de inulina según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque contiene menos del 20% en peso de polisacáridos con un peso molecular superior de 2288.

6. El producto de inulina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos, como mínimo, dos polisacáridos tienen cada uno un peso molecular diferente en el rango de 480 a 2288, donde dicho producto de inulina contiene, además, menos del 2% en peso de disacáridos.

7. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque tiene una solubilidad de como mínimo aproximadamente 5 gramos por 100 mililitros de agua a aproximadamente 10ºC a 25ºC.

8. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque tiene una solubilidad mínima de aproximadamente 10 gramos por 100 mililitros de agua a aproximadamente 10ºC a 25ºC.

9. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque tiene una solubilidad mínima de aproximadamente 20 gramos por 100 mililitros de agua a aproximadamente 10ºC a 25ºC.

10. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende, como mínimo, tres polisacáridos diferentes con pesos moleculares entre 480 y 2288.

11. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende, como mínimo cuatro polisacáridos diferentes con pesos moleculares de 480 a 2288.

12. El producto de inulina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque contiene menos del 1,5% en peso de disacáridos.

13. El producto de inulina según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque contiene menos del 1% en peso de disacáridos.

14. El producto de inulina según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque contiene menos del 20% en peso de inulina con pesos moleculares superiores a 2288.

15. Un producto alimenticio nuevo que comprende, como mínimo, un edulcorante artificial y un producto de inulina caracterizado porque comprende, como mínimo, un 75% en peso de polisacáridos con pesos moleculares en el rango de 2288 e inferiores.

16. El nuevo producto alimenticio según la reivindicación 15, caracterizado porque contiene menos del 0,75% en peso de monosacáridos.

17. El producto alimenticio de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque dicho producto de inulina contiene menos del 2% en peso de disacáridos.

18. El nuevo producto alimenticio según la reivindicación 17, caracterizado porque contiene menos del 0,75% en peso de disacáridos.

19. Un edulcorante granulado caracterizado porque comprende, como mínimo, un edulcorante artificial y un producto de inulina, donde dicho producto de inulina comprende, como mínimo un 75% en peso de, como mínimo, dos polisacáridos con pesos moleculares diferentes en el rango de 1243 e inferiores, y donde dicho producto de inulina contiene menos del 0,75% en peso de monosacáridos.

\newpage

20. El edulcorante granulado según la reivindicación 19, caracterizado porque contiene menos del 20 por ciento en peso de polisacáridos con pesos moleculares superiores a 2288.

21. Un edulcorante granulado según la reivindicación 19, caracterizado porque dicho producto de inulina comprende, como mínimo un 75% en peso de polisacáridos con pesos moleculares en el rango de 2288 e inferiores, donde dicho producto de inulina contiene menos del 0,75 % en peso de monosacáridos y menos del 2% en peso de disacáridos.

22. Un producto alimenticio líquido nuevo caracterizado porque comprende: agua, como mínimo un edulcorante y una fracción de inulina, donde dicha fracción de inulina comprende, como mínimo, un 75% en peso de polisacáridos con pesos moleculares en el rango de 2288 e inferiores.

23. El producto alimenticio de una de las reivindicaciones 15 a 22 caracterizado porque el edulcorante artificial comprende aspartano.

24. El producto alimenticio según una de las reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el edulcorante comprende glucosa y/o fructosa.

25. El producto alimenticio según una de las reivindicaciones 15 a 24 caracterizado porque el edulcorante comprende sacarosa.

26. Producto alimenticio según una de las reivindicaciones 15 a 22 caracterizado porque el edulcorante artificial contiene sucralosa.

27. El producto alimenticio según una de las reivindicaciones 15 a 26, caracterizado porque el edulcorante artificial ha sido seleccionado de uno o más de la clase consistente en xilitol, sorbitol, manitol y maltitol.

28. Un proceso para preparar las nuevas fracciones de inulina solubles en agua, caracterizado porque comprende:

a): la subdivisión del material vegetal con contenido de inulina según raíz, tubérculo o bulbo.

b): la extracción de inulina con agua desde dichos materiales vegetales subdivididos; y

c): la separación del agua de extracción rica en inulina desde dicha operación de extracción a una fracción que contiene, como mínimo, un 75% en peso de polisacáridos con pesos moleculares de 2288 e inferiores, donde dicha operación de separación comprende la introducción de dicha agua de extracción rica en inulina en, como mínimo, un tanque de decantación y permitiendo que los polisacáridos con un peso molecular mayor se separen de los polisacáridos de menor peso molecular solubles en agua, mientras que se mantiene dicha agua rica en inulina en dichos tanques a temperaturas desde 0ºC a 7ºC, y

d): la separación de la fracción de inulina soluble en agua de la fracción de inulina con un peso molecular mayor.

29. El proceso según la reivindicación 28, caracterizado porque comprende el paso de la fracción de inulina soluble en agua a través de una membrana para separar los monosacáridos y, además, el paso de la fracción de inulina soluble en agua a través de una membrana para separar los disacáridos.

30. El proceso según una de las reivindicaciones 28 ó 29, caracterizado porque el material vegetal portador de la inulina comprende raíces de achicoria.

31. El proceso según una de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizado porque dicha fracción de agua de extracción rica en inulina se sigue tratando para eliminar la característica del sabor amargo de las raíces de achicoria.

32. El proceso según una de las reivindicaciones 28 ó 29, caracterizado porque el material vegetal que contiene la inulina comprende tubérculos de la alcachofa de la tierra.

33. El proceso según una de las reivindicaciones 28 ó 29 caracterizado porque el material vegetal que contiene la inulina comprende tubérculos de la Dalia.