ES2206636T3 - Extraccion de frutas e infusion. - Google Patents
Extraccion de frutas e infusion.Info
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Abstract
EXTRACCION, ESPECIALMENTE DE FRUTA DURA COMO LOS ARANDANOS, OBTENIENDO PRODUCTOS MEJORADOS DE GRAN CALIDAD, ZUMOS CON ESCASO CONTENIDO EN TANINOS UTILIZANDO UN EXTRACTOR CONTRACORRIENTE MEJORADO QUE EMPLEA ELEMENTOS LONGITUDINALES SITUADOS ENTRE RASTRAS ADYACENTES Y LA REINFUSION DE LAS PIEZAS DE FRUTA EXTRAIDAS Y DESCARACTERIZADAS, COMO LOS ZUMOS DE FRUTAS DIFERENTES A LAS EXTRAIDAS, PARA PRODUCIR UN PRODUCTO ALIMENTARIO DE FRUTA DE VARIOS SABORES CON UN NIVEL DESEADO DEL COMPONENTE FRUTAL SOLUBLE INHERENTE, SIN LA NECESIDAD DE PURGAR EL JARABE OBTENIDO COMO PRODUCTO DE DESECHO.
Description
Extracción de frutas e infusión.
La presente invención se refiere a la extracción
y a la infusión de frutas, especialmente arándanos, para la
producción de varios productos alimentarios.
En el procesado industrial de frutas para la
extracción de zumos a partir de fruta sólida se utilizan
extractores en contracorriente. El extractor incluye un
transportador de tornillo helicoidal que impulsa la fruta sólida en
una primera dirección, mientras que el fluido de extracción fluye
en la dirección opuesta, extrayéndose el zumo de los sólidos por
osmosis. Otros métodos de extracción de zumo utilizados en el
procesado de arándanos incluyen procedimientos que utilizan prensas
conjuntamente con ayudas de prensado (p.ej., cáscaras de arroz)
para producir un zumo de una intensidad única y una elevada
calidad. Los procedimientos de más alto rendimiento utilizan a
menudo un tratamiento enzimático a temperatura elevada para
descomponer la pectina de la fruta cruda antes de la extracción, lo
cual puede dar lugar a un zumo de una calidad sustancialmente
baja.
A partir del documento
US-A-4.271.204, se conoce un método
para conservar fruta que comprende almacenar la fruta en una
salmuera de sulfito durante un periodo sustancial, de tal modo que
los azúcares de la fruta son extraídos dentro de la salmuera,
eliminar minerales, colorantes y sustancias saborizantes amargas de
la salmuera para formar un licor que contiene azúcar, y lavar la
fruta tratada con la salmuera con el licor. El objetivo del
documento US-A-4.271.204 es
compensar la pérdida de azúcar cuando la fruta emprende el proceso
de lavado, por medio de la incorporación de una cantidad equivalente
de azúcar pérdido en el momento de la conservación.
A partir del documento
US-A-2.692.831 se conocen arándanos
de tipo "maraschino" y el procedimiento para su preparación. El
objetivo consiste en proporcionar un pastel de arándanos de tipo
"maraschino" caracterizado por su gordura y firmeza. Se
obtienen arándanos fuertemente endulzados que tienen una
concentración de azúcar brix de 55º.
La invención se define en las reivindicaciones
independientes de método 1 y en la reivindicación independiente de
producto 10. Las formas de realización ventajosas del método se
definen en las reivindicaciones de método subordinadas 2 a 9. Las
formas de realización ventajosas del producto de la invención se
definen en las reivindicaciones subordinadas 11 a 14.
Se extraen frutas, especialmente frutas de bayas
firmes tales como arándanos, mediante un aparato de extracción en
contracorriente mejorado que produce como resultado unos
rendimientos mejorados y sorprendentes de zumo de alta calidad, sin
la necesidad de ayudas de prensado, tratamientos enzimáticos ni un
calentamiento excesivo del líquido de extracción o de las mezclas de
zumos extraídos o de la fruta misma. Adicionalmente, debido a que
no se utilizan enzimas y temperaturas elevadas, la fruta mantiene
una integridad física sustancial en una forma descaracterizada tras
la extracción. La fruta descaracterizada, un producto del proceso
de extracción de zumo, puede utilizarse como soporte de varios
saborizantes mediante la infusión de la fruta descaracterizada con
un jarabe de infusión líquido aromatizado. Particularmente, la
infusión podría conseguirse con un aparato en contracorriente
similar al utilizado para la extracción cargándose la fruta
descaracterizada en forma de un sólido e introduciéndose el jarabe
de infusión, que lleva el saborizante, a contracorriente. El
producto alimentario de la infusión resultante, que mantiene
todavía la integridad física sustancial de la fruta natural,
proporciona sabores únicos en virtud de los diversos fluidos de
infusión posibles, tales como zumos de fruta a partir de otras
frutas aparte de la fruta descaracterizada. El producto de fruta
sometida a infusión puede asimismo mantener el aroma característico
de la fruta misma en un grado deseado.
Según varios aspectos, en la presente memoria se
muestra un procedimiento secuencial de dos etapas, de extracción
seguida de infusión, que proporciona ventajas particulares,
especialmente en relación a procedimientos que extraen y someten a
infusión simultáneamente sumergiendo la fruta en un jarabe de
infusión líquido. En los últimos procedimientos, el control sobre
el nivel de componente de fruta soluble natural o inherente (la
composición de los materiales que contribuyen al sabor de fruta
característico, incluyendo sólidos solubles tales como
combinaciones de azúcares y otros componentes, presentes en la fruta
a niveles relativos naturales) en el producto de fruta sometida a
infusión puede conseguirse ajustando la relación de jarabe de
infusión respecto a fruta, para extraer la cantidad requerida de
componente de fruta soluble inherente en el medio de infusión,
descargando una fracción del medio en forma de un subproducto de
jarabe gastado de un valor relativamente bajo y recirculando la
fracción restante para someter a infusión y extraer más fruta. La
recirculación en su totalidad del jarabe gastado provoca que el
nivel de componente de fruta soluble inherente en la alimentación
del jarabe de infusión alcance asintóticamente el de la
alimentación de fruta al cabo de un tiempo conforme el jarabe se
hace circular a través de sucesivas cargas o de un flujo continuo
de fruta y produce un control sobre la formulación del producto de
fruta sometida a infusión a cualquier nivel objetivo de componente
de fruta soluble inherente por debajo del característico de la
fruta virtualmente imposible.
\newpage
Por otra parte, en el procedimiento de dos
etapas, el nivel de componente de fruta soluble inherente en el
producto de infusión puede controlarse mediante el grado de
extracción conseguido en la etapa de extracción y el grado de
infusión de jarabe de infusión formulado conseguido en la etapa de
infusión. Preferentemente, la mayoría del componente de fruta
inherente soluble se extrae de la fruta natural para producir un
gran volumen de zumo de elevada calidad de un elevado valor
comercial, con una cantidad predeterminada de componente de fruta
soluble inherente retenido en la fruta descaracterizada de manera
que ésta mantiene parcialmente el sabor de fruta natural. En la
etapa de infusión, el jarabe de infusión se formula con un
componente de fruta soluble inherente (p.ej. utilizando zumo o un
concentrado de zumo) y componentes no inherentes (p.ej. azúcares,
ácidos y/o otros saborizantes y componentes no presentes en la
fruta natural o no presentes en los mismos niveles relativos que en
la fruta natural) de manera que se controle la formulación del
producto de fruta sometido a infusión con respecto a su componente
de fruta soluble inherente sin la necesidad de purgar jarabe
gastado en forma de un subproducto del procedimiento. No hay una
extracción neta del componente inherente en el medio de infusión en
la etapa de infusión, es decir, el jarabe de infusión se formula de
tal manera que el nivel de componente de fruta inherente sea igual
a o superior al de la fruta descaracterizada.
Por ejemplo, se extrae fruta natural de manera
que tras la extracción la fruta descaracterizada contenga una
pequeña cantidad, p.ej. de un 1% en peso, de componente de fruta
soluble inherente y una gran cantidad del fluido de extracción,
normalmente agua pura. El jarabe de infusión se formula de manera
que el nivel de componente de fruta soluble inherente en el jarabe
de infusión sea de aproximadamente un 1% en peso; igual en
concentración al nivel en la fruta descaracterizada. Durante la
infusión, no se produce ninguna infusión o extracción neta de
componente de fruta soluble inherente. El jarabe gastado que sale
del infusor es una mezcla de componentes solubles inherentes y no
inherentes diluidos con el agua extraída de la fruta. Dicho jarabe
gastado, que comprende una proporción relativamente elevada de
componente de fruta inherente cuando se compara con la formulación
de jarabe de infusión objetivo, puede recuperarse y recircularse en
su totalidad mediante concentración para eliminar el exceso de agua
y la adición de la cantidad requerida de componentes no inherentes
a la alimentación de jarabe. Si el jarabe se formula de manera que
comprenda una concentración superior de componente de fruta
inherente a la de la fruta extraída, se producirá una infusión neta
de los componentes de fruta inherentes en la fruta
descaracterizada. En este caso, el jarabe gastado puede
recircularse en su totalidad mediante concentración para eliminar el
exceso de agua y la adición de la cantidad requerida de componentes
de fruta inherentes (p.ej., añadiendo zumo o un concentrado de
zumo) para ajustar la formulación en línea con la alimentación de
jarabe de infusión deseada. En cualquier caso, el jarabe puede
concentrarse sin la ayuda de enzimas hasta un nivel apropiado para
su formulación posterior en jarabe de infusión. De esta manera, no
hay necesidad de purgar el jarabe gastado como un subproducto de
bajo valor, ya que puede concentrarse y posteriormente recircularse
en su totalidad sin afectar de forma adversa la formulación del
producto de fruta sometida a infusión.
En cambio, en procedimientos de extracción e
infusión simultáneas sumergiendo la fruta en un jarabe de infusión
(tal como se ha descrito anteriormente), para producir un producto
de infusión con un bajo nivel de componente de fruta inherente,
sólo puede recircularse una fracción del jarabe gastado generado.
En efecto, el nivel de componente de fruta soluble inherente en el
producto de infusión únicamente puede controlarse eliminando la
cantidad requerida de componente de fruta inherente soluble del
jarabe gastado en forma de un subproducto de bajo valor.
Por lo tanto, la invención presenta una ventaja
económica particular ya que el componente de fruta inherente que se
necesita eliminar de la fruta (para controlar la formulación del
producto de infusión) se elimina por adelantado, antes de la
infusión, en forma de un zumo de fruta de alta calidad y de elevado
valor. Los costes del procedimiento se reducen asimismo de forma
significativa mediante la manipulación más eficaz del jarabe de
infusión gastado. Además, esta característica tiene una importancia
particular para la infusión de frutas altamente ácidas, tal como
los arándanos, que requieren bajas cantidades controladas de
componente de fruta soluble inherente para aumentar la dulzor y
hacer que el producto de fruta sometida a infusión sea más agradable
al paladar con todavía una reminiscencia de sabor a arándanos.
La expresión "fruta descaracterizada" tal
como se utiliza en la presente memoria se refiere a fruta completa
o piezas de fruta que han sido sometidas a una extracción tal que
por lo menos se haya eliminado el 50% de los sólidos solubles. La
expresión "fruta firme" tal como se utiliza en la presente
memoria es aquella que resiste el colapso estructural bajo una
compresión sustancial y normalmente se extrae en procesos previos
con la ayuda de enzimas pectinasas y/o temperatura elevada para
aumentar el rendimiento. Entre los ejemplos se incluyen, manzanas,
arándanos, cerezas y uvas. Por otra parte, las "frutas
blandas" se colapsan fácilmente. Entre los ejemplos se incluyen
frambuesas, moras y la carne de varias frutas, especialmente frutas
tropicales, p.ej., kiwi, guayaba, mango y fruta de la pasión. (Las
frutas de este tipo se extraen normalmente también en
procedimientos previos con la ayuda de enzimas y/o temperaturas
elevadas para aumentar el rendimiento). Se entenderá que los
procedimientos de la invención pueden conseguir ventajas tales como
un rendimiento mejorado, calidad y un coste inferior con muchas
frutas. Todos los porcentajes de la presente memoria son en peso a
menos que se indique lo contrario o que resulte aparente.
En un aspecto según la reivindicación 1, la
invención describe el tratamiento de la fruta que consiste en
suministrar fruta natural, penetrar la fruta para exponer el
interior de la fruta, desprotegida de la piel, extraer el zumo de
la fruta en contracorriente con un líquido de extracción para
proporcionar fruta extraída, recoger el extracto de la fruta,
recoger la fruta extraída, someter la fruta extraída a infusión en
contracorriente con un líquido de infusión para proporcionar una
fruta sometida a infusión y recoger la fruta sometida a
infusión.
Adicionalmente, varias formas de realización
pueden incluir una o más de las características siguientes. La
fruta natural se congela antes de la extracción. El tiempo de
residencia de la fruta para la extracción es superior a
aproximadamente 90 minutos, tal como de entre aproximadamente 120 y
150 minutos. El líquido de extracción está sustancialmente libre de
enzimas pectinasas, p.ej. el líquido de extracción es agua. Se
consigue un volteo uniforme entre los tramos del transportador de
tornillo helicoidal haciendo pasar miembros longitudinales estrechos
colocados en paralelo respecto al eje del tornillo a través de la
fruta. Durante la etapa de infusión se mantiene una temperatura de
entre aproximadamente 37 y 55ºC (entre 100 y 130ºF). El tiempo de
residencia de la fruta es de entre aproximadamente 120 y 300
minutos durante la infusión. La fruta es arándano. El método
incluye concentrar el líquido gastado eliminando el exceso de agua,
reformular el líquido de infusión añadiendo una cantidad deseada de
componentes solubles inherentes y/o no inherentes al líquido gastado
concentrado y recircular el líquido reformulado en su totalidad
para una infusión posterior. El líquido de infusión se selecciona
de entre zumo de fruta, concentrado de zumo de fruta, jarabe de
maíz, soluciones de azúcar en agua, edulcorantes artificiales o
cualquier combinación de los anteriores y puede fortalecerse con
saborizantes, vitaminas y/o minerales. El líquido de infusión tiene
entre 60 y 80 brix. De la fruta descaracterizada se ha extraído
entre un 94 y un 98% de sólidos solubles. La fruta descaracterizada
se infunde hasta entre aproximadamente 40 y 55 brix. La fruta
sometida a infusión se seca para eliminar el exceso de agua hasta
una actividad de agua de entre 0,5 y 0,55.
En otro aspecto, la invención se refiere a
productos alimentarios elaborados mediante el método según la
reivindicación 8. El producto alimentario puede ser arándanos
descaracterizados de los que se ha eliminado por lo menos un 90% de
sus sólidos solubles inherentes y en las que se ha incluido un
jarabe con sabor.
Entre las formas de realización se pueden incluir
las siguientes. De la pieza de fruta descaracterizada se han
eliminado aproximadamente entre un 94 y un 98% de los sólidos
solubles inherentes. El jarabe es un sabor de fruta diferente de la
pieza de fruta. El producto alimentario tiene un brix de
aproximadamente 40 o superior. La fruta es arándano. La fruta
descaracterizada está libre de la degradación por enzimas y
mantiene sustancialmente la integridad estructural de la fruta
natural, sin estar tratada con enzimas pectinasas. De la fruta
descaracterizada se ha extraído aproximadamente un 50% o más de su
color original (contenido total de antrocianina medido mediante
extracción con alcohol).
Seguidamente se describen otros aspectos,
características y ventajas.
En primer lugar se describen los dibujos.
La Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un
extractor de contracorriente;
La Fig. 2 es una vista en perspectiva esquemática
de un transportador de tornillo helicoidal;
La Fig. 2a es una vista frontal del transportador
de tornillo helicoidal de la Fig. 2, tomada a lo largo de las
líneas a-a;
La Fig. 3 es un diagrama de flujo de un
procedimiento de extracción/infusión de frutas;
La Fig. 4 es una ilustración en perspectiva de un
producto de fruta sometida a infusión desecada.
Haciendo referencia a la Fig. 1, un aparato en
contracorriente 10 para utilizar, p.ej., como extractor, incluye un
alojamiento en forma de canalón alargado 11 con un transportador de
tornillo helicoidal 2 que se hace rotar intermitentemente mediante
un motor 20, conectado a un árbol 4 en su eje longitudinal. El
alojamiento 11 tiene una tolva de entrada 14 para la introducción
del material a extraer, particularmente arándanos naturales, y en
el otro extremo del alojamiento de canalón se proporciona una salida
15 para la eliminación de las piezas de fruta extraídas. La tolva
14 se dispone por encima del extremo inferior del tornillo que está
ligeramente inclinado de forma ascendente con un ángulo \theta.
El alojamiento 11 se provee de una línea de carga 17 para cargar el
líquido de extracción, normalmente agua, y de una línea de descarga
16 para la descarga del extracto líquido, una mezcla de líquido de
extracción y zumo. La temperatura del canalón puede controlarse
(p.ej, calentando o enfriando con una camisa por la que circula
agua (no mostrada) situada alrededor del canalón), para controlar
la temperatura del proceso. Alternativa o adicionalmente, la
temperatura de la fruta o del líquido de extracción puede
preseleccionarse antes de su introducción en el extractor. El
transportador de tornillo helicoidal se hace funcionar de forma
intermitente invirtiendo la dirección de rotación del tornillo. La
inversión ayuda a que la masa relativamente compactada de materia a
extraer se abra mejorándose la penetración del líquido de
extracción. En el documento U.S. 4.363.264 se describen otros
detalles de un extractor de contracorriente adecuado. Las unidades
de extractores de fruta disponibles comercialmente (p.ej., CCE
modelo 275, Howden Equipment Services Pty, Ltd., Sydney, Australia)
pueden modificarse y hacerse funcionar con resultados beneficiosos
tal como se describe posteriormente.
Haciendo referencia a las Figs. 2 y 2a, el
transportador de tornillo helicoidal 2 incluye una serie de paletas
helicoidales verticales 5, con elementos de alambre o de varillas
longitudinales 8 colocados entre paletas adyacentes y que se
extienden longitudinalmente, generalmente paralelos al árbol del
transportador 4 que tiene un eje A (correspondiente al eje de la
paleta). Como se muestra de forma particular en la Fig. 2a, los
elementos de alambre 8, pueden estar sujetos a las ranuras 7 de las
paletas 5. Normalmente, los alambres están colocados por lo menos a
aproximadamente un 10 por ciento y preferentemente no más de
aproximadamente un 70 por ciento de la distancia desde la periferia
de cada paleta al eje A y de forma equidistante a lo largo de una
circunferencia. Los alambres deben ser suficientemente rígidos para
pasar a través de la masa de fruta sin doblarse excesivamente para
provocar que la fruta voltee de forma uniforme a lo largo de la
longitud entre las paletas del transportador conforme gira el
árbol. En formas de realización particulares, (empleando un CCE
modelo 275), se coloca un conjunto de alambres en d_{s}, a
aproximadamente 3,8 cm (1,5 pulgadas) de la periferia para paletas
de 27,4 cm (10,8 pulgadas) de diámetro (alambres colocados a
aproximadamente un 25% de la distancia desde la periferia al eje),
y se utilizan tres alambres de un diámetro de aproximadamente 0,15
cm (0,06 pulgadas). (El diámetro del árbol 4 es de aproximadamente
7,3 cm (2,9 pulgadas). Puede proporcionarse un segundo conjunto
opcional de alambres 8' (sólo Fig. 2a) a una distancia de
aproximadamente 3 pulgadas desde la periferia (aproximadamente un
50% de la distancia desde la periferia al eje). En algunas formas
de realización, especialmente con paletas mayores, pueden
proporcionarse conjuntos circunferenciales múltiples de alambres a
varios radios entre el eje y la periferia. En algunas formas de
realización, los alambres pueden colocarse más cerca del eje entre
las paletas cercanas a la entrada de la fruta natural 14 que entre
paletas cercanas a la salida de fruta extraída 15. La colocación de
los alambres más lejos del eje dentro del intervalo especificado
tiene un mayor efecto de volteo cerca de la salida de fruta
descaracterizada 15 donde la fruta está normalmente más compactada.
Normalmente, se proporcionan entre aproximadamente 1 y 12 alambres
por pie cuadrado de área de paleta. Preferentemente, los elementos
longitudinales se colocan de forma equidistante tanto radialmente
como a lo largo de la circunferencia. Preferentemente, se
proporcionan elementos longitudinales entre las paletas adyacentes
para la longitud total del transportador.
Tal como se describe posteriormente en los
Ejemplos, se ha encontrado que, empleando elementos que se extienden
longitudinalmente, tales como los alambres 8, puede conseguirse una
eficacia mejorada en la extracción de zumos de frutas, incluso en
el caso de frutas de bayas firmes tales como los arándanos.
Adicionalmente, se ha encontrado que para la infusión de fruta
descaracterizada mediante extracción para proporcionar nuevos
productos alimentarios, puede utilizarse un aparato de
contracorriente como el descrito. En tal caso, la fruta extraída
descaracterizada se coloca en la tolva de entrada 14 y a través de
la línea de carga 17 se introduce un líquido de infusión que lleva
el sabor deseado. El producto de fruta sometida a infusión sale por
el conducto de salida 15. La utilización de los elementos 8 mejora
asimismo la eficacia de la infusión.
Los parámetros preferidos y típicos para el
funcionamiento de un aparato de contracorriente con el
transportador mejorado para la extracción de arándanos se
proporcionan en la Tabla I inferior y los parámetros para la
infusión de arándanos descaracterizados con un transportados
mejorado se proporcionan en la Tabla II inferior. El "nivel de
extracto" y el "nivel de líquido de infusión" se refieren a
la profundidad de dichos líquidos en comparación con la paleta del
tornillo más cercana a la línea de descarga 16. La "temperatura
del proceso" es la temperatura del líquido en el canalón. (La
temperatura del líquido en el canalón se mide normalmente en
aproximadamente la mitad de la longitud del canalón desde la
entrada de fruta y es generalmente la temperatura más alta a lo
largo del canalón en los casos en los que se introducen fruta y
líquido no calentados por cualquiera de los extremos). La rotación
del tornillo es la velocidad a la que gira el tornillo en cualquier
dirección (p.ej. durante una rotación intermitente). La relación de
velocidades de alimentación de agua/fruta y de jarabe de
infusión/fruta es la relación en peso de las velocidades a las que
se introducen dichos componentes en el canalón. Para el
funcionamiento con un aparato de contracorriente preferido, el CCE
modelo 275 modificado tal como se ha descrito, se proporcionan
asimismo el peso de las bayas en el canalón y la velocidad de
alimentación de las bayas. (Se entenderá que las velocidades de
alimentación deseadas del líquido y de la fruta para un aparato de
infusión o de extracción de cualquier tamaño pueden calcularse a
partir de las tablas siguientes, conociendo la capacidad del canalón
de la unidad particular utilizada y el intervalo de velocidades de
alimentación que se especifican seguidamente).
| Variable del proceso | Intervalo | Normalmente |
| Angulo de inclinación \theta (grados) | 2 a 6 | 4 |
| 7 a 24ºC | 18,3ºC | |
| Temperatura del proceso (ºC (ºF)) | (45 a 75) | (65) |
| Tiempo de residencia de la fruta (minutos) | 30 a 180 | 135 |
| Rotación del tornillo (rpm) | 1 a 4 | 2 |
| Relación de velocidades de alimentación del agua/fruta (relación en peso) | 1:1 a 4:1 | 2,5:1 |
| Nivel del extracto (% del diámetro de la paleta en la descarga) | 50 a 70% | 60% |
| Variable del proceso | Intervalo | Normalmente |
| Para el CCE modelo 275 | ||
| Peso de las bayas en el canalón | 31-36 kg | 34 kg |
| (kg (lbs)) | (70-80) | (75) |
| Velocidad de alimentación de las bayas | 10-72 kg/h | 15 kg/h |
| (kg/h (lbs/h)) | (23-160) | (33) |
Para la infusión de arándanos, el aparato de
contracorriente se hace funcionar preferentemente con los
parámetros de la Tabla II siguiente.
| Variable del proceso | Intervalo | Normalmente |
| Angulo de inclinación \theta (grados) | 2 a 6 | 4 |
| Temperatura del proceso (ºC (ºF)) | 37 a 55º | 43ºC |
| (100 a 130) | (110) | |
| Tiempo de residencia de la fruta (minutos) | 120 a 300 | 240 |
| Rotación del tornillo (rpm) | 1 a 4 | 2 |
| Relación de velocidades de alimentación del | 2:1 a 6:1 | 3:1 |
| líquido de infusión/fruta (relación en peso) | ||
| Nivel del líquido de infusión | 50 a 70% | 60% |
| (% del diámetro de la paleta en la descarga) | ||
| Para el CCE modelo 275 | ||
| Peso de fruta descaracterizada en | 29-34 kg | 31 kg |
| el canalón (kg (lbs)) | (67-75) | (70) |
| Velocidad de alimentación de la fruta | 5,9-17,3 kg/h | 7,94 kg/h |
| descaracterizada (kg/h (lbs/h)) | (13-38) | (17,5) |
Haciendo referencia a la Fig. 3, se muestra un
diagrama de flujo de un procedimiento preferido que emplea la
extracción seguida de la infusión y que utiliza preferentemente un
aparato de contracorriente tal como se ha descrito anteriormente
con respecto a las Figs. 1-2a. (Se entenderá que en
el procedimiento pueden utilizarse otros extractores e infusores).
El procedimiento se describirá para su utilización con arándanos,
aunque puede adaptarse para utilizar con otras frutas,
especialmente con una fruta firme.
La fruta natural completa que ha sido congelada
en masa se introduce en una etapa de lavado 40 para eliminar restos
como ramitas, hojas, tierra, etc. y posteriormente se transporta a
una etapa de clasificación 42 que clasifica la fruta de un tamaño
seleccionado, dentro de una desviación seleccionada, y elimina la
fruta podrida o deteriorada. La congelación de la ruta antes del
procesado posterior se considera un aspecto importante de la
invención, debido a que, tras la descongelación, la fruta es
estructuralmente más susceptible a la extracción del zumo. De nuevo,
se evita el efecto nocivo en la calidad del zumo asociado al
tratamiento a elevada temperatura (o la utilización de enzimas). La
fruta congelada está en estado natural, sin haberse hervido o
cocinado de cualquier otra manera antes del procesado. La fruta
congelada (p.ej., inicialmente a aproximadamente -3,8ºC (25ºC) se
descongela de forma natural mediante la exposición al agua del caño
(p.ej. de aproximadamente 12,7ºC (55ºF)) y al canalón de extracción
(p.ej., de aproximadamente 18,3ºC (65ºF)) sin ningún calentamiento
sustancial. Tal como se ha descrito anteriormente, generalmente, la
exposición al calor se evita especialmente antes de y durante la
extracción, de manera que la fruta no se expone a temperaturas
medias del proceso superiores a aproximadamente 23,8ºC (75ºF).
El control sobre el tamaño medio y la desviación
estándar de la fruta natural se cree asimismo un importante
atributo del presente procedimiento en tanto que finalmente se
obtiene como resultado un producto de infusión clasificado según un
tamaño uniforme. En el caso de los arándanos, las bayas
clasificadas son de entre 16 y 20 milímetros (mm) de diámetro con
una desviación estándar de aproximadamente 1 mm. La fruta
seleccionada según tamaño se pasa posteriormente a una etapa de
corte 44 (Modelo RG-6, A.B. Hallde Maskiner, Kista,
Suecia), que corta las bayas para exponer la pulpa interior de la
fruta desprotegida por la piel. Preferentemente todos los arándanos
se cortan por la mitad para proporcionar cortes de entre 8 y 10 mm
de espesor, aunque pueden asimismo utilizarse otros tratamientos de
la piel tales como la escarificación.
La fruta cortada se transporta mediante un caño a
una etapa de separación 46, que incluye un aparato de separación de
rejilla vibradora (Modelo LS24S444, Sweco, Inc., Florence, KY) que
separa la fruta cortada del agua del caño, recirculándose el agua
de nuevo al caño, y elimina las pepitas en una etapa de recogida de
las pepitas 48. La fruta cortada se suministra posteriormente a la
entrada de sólidos 51 de una etapa del extractor 50 que emplea un
extractor de contracorriente que puede ser como el descrito
previamente con respecto a las Figs. 1-2a y que se
hace funcionar dentro de los límites de la Tabla I. La entrada de
líquido 53 en el extractor es el líquido de extracción, normalmente
agua pura sin la adición de enzimas, desde un suministro 52. La
salida de líquido 54 de la etapa del extractor es una mezcla de
extractos de alta calidad libre de enzimas de un líquido de
extracción y zumo de fruta que presenta las calidades deseables
tales como un bajo contenido en taninos. El extractor, que opera a
bajas temperaturas, pero a una elevada eficacia, evita los efectos
perjudiciales sobre la calidad del zumo asociados normalmente a la
extracción a temperatura elevada, tal como características de vida
de almacenamiento reducidas, percepción de quemado en el sabor del
zumo y alto nivel de taninos. El extracto de zumo natural
procedente de la salida de líquido de la etapa del extractor 54 se
trata posteriormente, primero en una etapa de separación 56,
utilizando un separador de rejilla vibradora (Model LS24S444, Sweco,
Inc., Florence, KY) que recoge en la etapa de recogida 66 cualquier
pepita y sólido restantes. El extracto de zumo se trata
posteriormente en una etapa de despectinización 58 en la que se
proporciona enzima pectinasa desde el suministro 60 y se mezcla con
el extracto de zumo. El enzima, en pequeñas cantidades (entre
aproximadamente un 0,01 y un 0,1 por ciento ) deja libre de pectina
el extracto de zumo en la preparación para una etapa de filtración
62. En tanto que el zumo ha sido ya extraído de la fruta, el enzima
no desempeña un papel sustancial en el proceso de extracción global
y por lo tanto sólo se precisa utilizar cantidades pequeñas del
enzima, reconocido como un componente caro del proceso. La etapa de
filtración 62 se consigue mediante un microfiltro de un tamaño de
poro de entre 0,1-0,5 micras. El extracto de zumo
filtrado se trata posteriormente en una etapa de ósmosis inversa
64, (Modelo BRO, Paterson Candy, Inc.) donde el extracto de zumo se
pasa a través de un sistema de membrana bajo presión para
concentrar el producto de zumo final, que se recoge en la etapa 65
al igual que el agua en exceso en la etapa 68. Normalmente, el
producto de zumo final es de aproximadamente 18 brix. Los zumos de
arándanos producidos mediante el procedimiento tienen normalmente un
contenido en taninos inferior a aproximadamente 1900 mg/L, p.ej. de
aproximadamente 1700 mg/L (medidos a 7,5 brix).
Las piezas de arándanos descaracterizadas, que
salen de la salida de sólidos 71 de la etapa de extracción 50, se
caracterizan normalmente por la eliminación de aproximadamente un
96 por ciento de los sólidos solubles y entre aproximadamente un 80
y un 96 por ciento del color. A mayores temperaturas, por ejemplo,
entre 29 a 40ºC (85 y 105ºF) virtualmente se elimina todo el color
de la fruta descaracterizada, si se desea. El tiempo de extracción
puede extenderse para conseguir el mismo fin. La fruta
descaracterizada exempta de todo su color original puede ser
ventajosa para producir productos de fruta sometida a infusión a la
que se le quiere dar otro color diferente al de la fruta original.
De forma similar, para producir un producto de infusión que sea
característico, en apariencia, de un arándano, en la fruta
descaracterizada se mantiene una cantidad del color alusivo al
arándano.
La fruta descaracterizada se suministra a una
etapa de infusión 72 que incluye un aparato de contracorriente
similar al utilizado en la etapa de extracción 50 y como se ha
descrito con respecto a las Figs. 1-2a, que se hace
funcionar en los intervalos proporcionados en la Tabla II. La
entrada de líquido en la etapa de infusión 72 es el líquido de
infusión deseado tal como una solución de azúcar (p.ej., fructosa)
en agua, jarabe de maíz alto en fructosa, zumo de uva blanca, zumo
de fresas, zumo de frambuesa, zumo de mora azul, zumo de manzana y
sus concentrados. Dichos líquidos de infusión pueden incluir
saborizantes, p.ej., especies tales como canela y puede fortalecerse
con vitaminas, p.ej. ácido ascórbico, y/o minerales, p.ej. hierro.
El líquido de infusión tiene normalmente un nivel de azúcar de
aproximadamente 72 brix y se proporciona a partir de un bucle de
proceso continuo que mezcla el líquido de infusión gastado de la
salida de líquido 74 de la etapa de infusión 72 con jarabe de un
suministro 76 que se trata seguidamente en un separador de rejilla
vibradora 78 (Modelo LS24S444, Sweco, Inc., Florence, KY) para
eliminar y recoger pepitas y pequeñas partículas en una etapa de
recogida 80. La mezcla de infusión gastada se concentra
seguidamente en una etapa de concentración 82 que incluye una etapa
de recogida de agua 84 y finalmente, el líquido se trata en una
etapa de mezcla 86 que puede incluir una entrada de un suministro de
azúcar de infusión 88, antes de recircularse a la entrada de
líquido 90 del aparato de infusión 72 como el líquido de infusión.
Tal como se ha descrito anteriormente, el líquido de infusión puede
formularse para incluir una cantidad deseada de un componente de
fruta soluble natural o inherente, igual o superior a la cantidad
presente en la fruta descaracterizada de manera que no se produzca
una extracción neta de componente de fruta soluble inherente en el
medio de infusión durante la infusión. El producto de fruta
sometida a infusión tiene el nivel deseado de componente de fruta
soluble inherente y el líquido de infusión gastado se concentra y
se recircula en su totalidad.
\newpage
El producto de fruta sometida a infusión que sale
de la etapa de infusión en la salida de sólidos 92 se pasa por una
etapa de filtración 94 en la que el producto de fruta sometida a
infusión se separa del líquido de infusión en exceso que recubre el
producto sólido, que se recoge en la etapa de recogida 96. El
jarabe en exceso puede proporcionarse al suministro de jarabe 76
para su recirculación al infusor 72. El producto de fruta sometida
a infusión se suministra a una etapa de secado 98 que hace pasar
aire forzado a través del producto de fruta sometida a infusión para
eliminar el agua en la etapa 100. La temperatura de secado se
encuentra comprendida normalmente en el intervalo entre
aproximadamente 82 y 94ºC (entre 180 y 200ºF) durante
aproximadamente 120 minutos utilizando un secador de fruta de aire
forzado convencional. El producto de fruta sometida a infusión seco
se hace pasar seguidamente a una etapa aceitadora 102 que incluye
un suministro de aceite 104 desde el que se aplica un aceite
vegetal o similar al producto de fruta para aumentar su fluidez.
Para recoger cualquier desecho o finos se utiliza un separador de
rejilla (Model LS24S444, Sweco, Inc., Florence, KY) 106 con una
etapa 108. El producto de infusión seco final, que mantiene una
integridad física sustancial de la fruta original, se recoge en una
etapa de recogida 110 desde la que puede empaquetarse a granel. El
producto seco tiene preferentemente un nivel de azúcar de
aproximadamente 88 brix.
En referencia a la Fig. 4, se ilustra un producto
de fruta de arándanos sometida a infusión desecada según la
invención. El producto de fruta mantiene la integridad estructural
sustancial de los arándanos originales incluyendo la piel 114 y
normalmente una porción del color original del arándano. Sin
embargo, el sabor del producto de fruta es el del jarabe de
infusión que puede ser de muchas variedades incluyendo una cantidad
controlada de un sabor de la fruta original. Puede aplicarse un
recubrimiento que contribuya asimismo al sabor y/o al valor
nutriente.
La invención se describirá además mediante los
siguientes ejemplos.
El procedimiento descrito en la Fig. 3 puede
ponerse en funcionamiento utilizando arándanos naturales congelados
como entrada de fruta. En la etapa de extracción (referida asimismo
en la Tabla I) la temperatura del proceso es de aproximadamente
18,3ºC (65ºF), con un tiempo de residencia de aproximadamente 135
min, una rotación de tornillo de 2 rpm, una relación en peso de
agua/bayas de 2,5:1 y un nivel de líquido de extracción (agua) del
60%. La etapa de extracción produce una fruta descaracterizada con
un 0,3% de componente de fruta inherente soluble. La etapa de
infusión (referida asimismo en la Tabla II) puede emplear una mezcla
acuosa de sacarosa (68,0%) y componentes de fruta de arándano (un
4,0%) como jarabe de infusión y un aparato de contracorriente
idéntico al de la etapa de extracción, puesto en funcionamiento a
una temperatura de aproximadamente 43ºC (110ºF), un tiempo de
residencia de aproximadamente 180 min., una rotación de tornillo de
aproximadamente 2 rpm y una relación en peso de líquido de infusión
respecto a bayas de aproximadamente 4:1. El jarabe gastado puede
recogerse para concentrarse y reformularse tal como se ha descrito
en la presente memoria. Las entradas y salidas objetivo de las
varias etapas se resumen en la Tabla III posterior. Todos los
cálculos están normalizados para 8 libras de sólidos solubles de
fruta por cada 45,3 kg (100 libras) de arándanos.
El producto de zumo de arándano proporcionado por
el procedimiento en la etapa 65 tiene normalmente un contenido en
taninos inferior a aproximadamente 1900 mg/L (a 7,5 brix), y no
tiene ningún sabor extraño perceptible asociado con un exceso de
calor. Tal como indica la tabla, el procedimiento es altamente
eficaz para la producción de zumo de arándanos produciéndose 19,5 kg
(43 lbs) de zumo (a 18 brix) a partir de 45,36 kg (100 libras) de
arándanos. Lo anterior corresponde a una recuperación del 96% en
base al peso (FSP, libras de sólidos solubles de la fruta, es
decir, la recuperación en tanto por ciento de sólidos solubles de la
fruta basado en el peso del sólido soluble de la fruta en la fruta
natural en comparación con el recuperado en el extracto).
Adicionalmente, el procedimiento proporcionó un nuevo producto de
fruta en forma de rodajas de arándanos sometidas a infusión con el
sabor azucarado del jarabe de infusión.
La eficacia de la recuperación de zumo empleando
un extractor mejorado se ilustró mediante una serie de experimentos
comparativos (experimentos 1 a 6) en los que se variaron los
parámetros del procedimiento para la extracción, tal como se resume
en la Tabla IV siguiente.
En el Experimento 1, se utilizó una unidad
extractora de tamaño piloto (capacidad nominal = 30 kilogramos por
hora) para extraer zumo de arándanos, empleando en el líquido de
extracción enzimas eficaces en la descomposición de la pectina
(aproximadamente 0,0318-0,068 kg/45,36 kg
alimentación (aproximadamente 0,07-0,15 libras/100
libras de alimentación)). El extractor era de un tipo disponible
comercialmente (CCE Modelo 275, Howden Equipment Services Pty,
Sydney, Australia). La eficacia de extracción era de aproximadamente
un 75% del FSP con un contenido en taninos relativamente elevado
(2146 mg/L, medidos a 7,5 º brix).
En el Experimento 2, se emplearon unas
condiciones de proceso similares, con la excepción de que no se
introdujo ningún enzima en el líquido de extracción. La eficacia de
la extracción descendió a aproximadamente un 67% del FSP
disponible.
En el Experimento 3, se modificó la unidad
extractora tal como se ha descrito con respecto a las Figs.
1-2a; se proporcionaron una serie de alambres que
se extendían longitudinalmente entre las paletas adyacentes del
tornillo del extractor. Sorprendentemente, empleando una unidad de
contracorriente mejorada, la eficacia de extracción aumentó a
aproximadamente un 84% de recuperación del FSP disponible sin la
utilización de enzimas, lo que representa una mejora significativa
sobre el funcionamiento del extractor convencional (incluso con la
utilización de enzimas).
En el Experimento 4, el aparato de
contracorriente mejorado se hizo funcionar con un tiempo de
residencia ampliado (135 minutos) en comparación con el experimento
3 (90 minutos). Bajo dichas condiciones, la eficacia de extracción
aumentó a aproximadamente un 96% de la recuperación del FSP
disponible.
\newpage
En el Experimento 5, la temperatura de extracción
se redujo a aproximadamente 20-24ºC
(69-75ºF), en comparación con la de entre
aproximadamente 29 y 46ºC (entre 85 y 115ºF) utilizada en los
Experimentos 1 a 4 (aumentándose de forma marginal el tiempo de
residencia). Sorprendentemente, la eficacia de extracción se
mantuvo en aproximadamente un 96% de la recuperación de FSP
disponible y el producto de zumo resultante era de una calidad
mejorada frente a la de los experimentos 1 a 4, en cuanto a que el
zumo presentaba unos niveles de tanino significativamente
inferiores.
En el Experimento 6, se investigó la eficacia de
extracción de una unidad de extracción a escala comercial mucho
mayor (CCE modelo 500, capacidad nominal = 500 kilogramos por hora)
y los resultados se compararon con los obtenidos con la unidad
inferior a escala piloto utilizada en los experimentos anteriores.
La unidad empleó un tornillo extractor modificado de manera que
incluyera alambres extendidos longitudinalmente entre paletas
adyacentes y se hizo funcionar a una temperatura de extracción de
18ºC (65ºF), con tiempos de residencia de aproximadamente 135
minutos. La eficacia de extracción fue similar a la obtenida en la
unidad menor.
Otras formas de realización de la invención se
encuentran comprendidas en el alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (14)
1. Método para procesar fruta, que
comprende:
suministrar fruta natural,
penetrar dicha fruta para exponer el interior de
dicha fruta, desprotegida de la piel,
extraer dicha fruta con un líquido de extracción
para proporcionar fruta descaracterizada que presenta un nivel
deseado de componente de fruta soluble inherente,
recoger el extracto de dicha fruta,
recoger la fruta descaracterizada,
formular un líquido de infusión que presenta un
componente de fruta soluble inherente a un nivel igual o mayor que
dicha fruta descaracterizada,
infundir dicha fruta descaracterizada con dicho
líquido de infusión sin realizar una extracción neta de dicho
componente de fruta soluble inherente, a partir de dicha fruta
descaracterizada,
recoger el líquido de infusión gastado después de
dicha infusión,
concentrar dicho líquido gastado,
reciclar dicho líquido de infusión gastado
concentrado para una próxima infusión, y recoger dicha fruta
infundida.
2. Método según la reivindicación 1, que incluye
la reformulación de dicho líquido de infusión mediante la adición
de un componente soluble no inherente a dicho líquido gastado
concentrado.
3. Método según la reivindicación 1, que incluye
reformular dicho líquido de infusión mediante la adición de un
componente de fruta soluble inherente a dicho líquido gastado
concentrado.
4. Método según la reivindicación 3, en el que
dicha infusión incluye someter a infusión en contracorriente.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
dicho líquido de extracción es agua libre de enzimas pectinasa.
6. Método según la reivindicación 1 ó 5, que
comprende congelar dicha fruta natural antes de dicha etapa de
suministro.
7. Método según la reivindicación 6, que
comprende mantener una temperatura de proceso de aproximadamente
75ºF o inferior durante dicha etapa de extracción.
8. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 7, en el que dicha fruta es arándano y dicho
extracto tiene un contenido en taninos inferior a aproximadamente
1900 mg/L medidos a 7,5 brix.
9. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha fruta es arándano.
10. Producto alimentario de fruta de arándano
natural, que comprende:
una pieza de fruta de arándano descaracterizada
de la que se ha eliminado, en una etapa del método de extracción,
por lo menos aproximadamente un 90% de sus sólidos solubles
inherentes y que incluye en su interior un líquido saborizante,
infundido sin llevar a cabo una extracción neta de dichos sólidos
solubles inherentes, presentando dicho producto un brix de
aproximadamente 40 o superior.
11. Producto alimentario según la reivindicación
10, en el que se han extraído aproximadamente entre un 94 y un 98%
de sólidos solubles.
12. Producto alimentario según la reivindicación
10, en el que el jarabe es un sabor de fruta diferente de la pieza
de fruta.
13. Producto alimentario según la reivindicación
10, en el que dicha fruta descaracterizada está libre de la
degradación por adición de enzimas, anteniendo sustancialmente la
integridad estructural de la fruta natural, sin estar tratada con
enzimas pectinasa.
\newpage
14. Productos alimentarios según la
reivindicación 10, en el que se han extraído aproximadamente un 50%
o más del color original de dicha fruta descaracterizada.
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