ES2267025T3 - Procedimiento de reduccion controlada del nivel de azucar en zumos de frutas y dispositivo para la practica de dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la reducción controlada del contenido en azúcares de los zumos de frutas, en particular de los zumos de uva, caracterizado porque consiste en someter una parte (PJC) al menos del zumo de fruta original, eventualmente preclarificado, a una ultrafiltración selectiva sensiblemente permeable a los azúcares, y después a una nanofiltración selectiva sensiblemente impermeable a los azúcares, y en mezclar el permeado doblemente filtrado (PNF) con el retentado o concentrado de ultrafiltración (PUF) y, eventualmente, con la parte de zumo de fruta original no sometido a tratamiento (PJON), siendo sometido el permeado de ultrafiltración (PUF) a un tratamiento en vistas a eliminar o a limitar los fenómenos de cristalización o cristalizaciones o de formación de trastornos en el retentado o concentrado de la nanofiltración (PNF).
Description
Procedimiento de reducción controlada de nivel
de azúcar en zumos de frutas y dispositivo para la puesta en
práctica de dicho procedimiento.
La presente invención hace referencia al
tratamiento del líquidos alimenticios, especialmente en vistas a la
modificación al menos parcial de su composición, en particular para
ajustar el contenido en relación con uno de sus elementos
constitutivos, y tiene por objeto un procedimiento para la reducción
controlada del contenido en azúcar de los zumos.
En efecto, es sabido que determinados zumos de
frutas, en particular los zumos de uva, pueden contener cantidades
muy importantes de azúcares. Esta circunstancia limita sus
posibilidades de consumo como zumos de fruta y complica
considerablemente la eventual transformación de los mismos en vino.
La fermentación alcohólica completa de estos zumos sumamente
azucarados resulta difícil y requiere un buen dominio enológico y
aparece a menudo acompañada de desviaciones microbiológicas
indeseables (importantes contenidos en ácido acético).
Además, los vinos obtenidos a partir de los
indicados zumos presentan contenidos en alcohol etílico
frecuentemente superiores al 15% en volumen, lo que dificulta su
distribución. Por lo general, los consumidores, aprecian poco los
vinos, especialmente los vinos tintos, que contengan más de un 13%
de alcohol.
Por ello, determinados productores de vino,
especialmente en los EE.UU., se ven obligados a desalcoholizar
parcialmente sus vinos para poder venderlos. Las técnicas utilizadas
adolecen de importantes inconvenientes. En efecto, prescindiendo
incluso de su grado de complejidad (filtración sobre membranas muy
densas + destilación), estas técnicas pueden alterar profundamente
la calidad y el gusto del vino.
Resulta bien evidente que sería preferible
retirar azúcar del mosto de la uva antes de su fermentación, en
lugar de retirar alcohol después de la fermentación, pero en la
actualidad no existe ninguna técnica industrial conocida que permita
llevar a cabo esta operación con unos costos aceptables.
Existe, pues, un interés en poner a punto una
técnica simple que permita retirar una cantidad predeterminada de
azúcar al zumo de fruta de una manera general, y, en particular, al
zumo de uva. Unas técnicas con esta misma finalidad aparecen
descritas en los documentos US 5 403 604 y US 5 510 125.
Con objeto de responder a la indicada demanda,
la presente invención propone un procedimiento para la reducción
controlada del contenido en azúcar de los zumos de frutas, en
particular zumos de uva, caracterizado porque consiste en someter
una parte al menos del zumo de fruta original, eventualmente
preclarificado, a una ultrafiltración selectiva sensiblemente
permeable a los azúcares, y después a una nanofiltración selectiva
sensiblemente impermeable a los azúcares y en mezclar el producto
doblemente filtrado con el producto concentrado de la
ultrafiltración y, eventualmente, con la parte del zumo de fruta
original no sometido a tratamiento, estando sometido el producto de
la ultrafiltración a un tratamiento en vistas a eliminar o limitar
los fenómenos de cristalización o cristalizaciones en el producto
retenido en la nanofiltración.
La invención podrá ser mejor comprendida, merced
a la descripción que sigue, la cual se refiere a una forma
preferente de realización, que se da a título de ejemplo, y que se
explica haciendo referencia al dibujo esquemático anexo cuya figura
única constituye una representación esquemática de un dispositivo
para la puesta en práctica del procedimiento que constituye objeto
de la invención, ilustrando igualmente las principales etapas que lo
integran.
Tal como se ha indicado precedentemente, el
procedimiento que constituye objeto de la invención consiste
principalmente en someter una parte PJO al menos del zumo de fruta
original, eventualmente preclarificado, a una ultrafiltración
selectiva sensiblemente permeable a los azúcares, y después a una
nanofiltración selectiva sensiblemente impermeable a los azúcares y
en mezclar el producto doblemente filtrado PNF con el concentrado
procedente de la ultrafiltración RUF y, eventualmente, con la parte
del jugo de fruta original no sometido a tratamiento PJON, siendo
sometido el producto de la ultrafiltración PUF a un tratamiento en
vistas a eliminar o limitar los fenómenos de cristalización o
cristalizaciones o de formación de perturbaciones en el concentrado
de la nanofiltración RNF.
El indicado tratamiento permite prevenir los
problemas relacionados con la modificación de los contenidos en
sustancias disueltas después de la ultrafiltración que podrían
llegar a engendrar fenómenos de taponamiento y/o de obturación de
los medios de nanofiltración.
De una manera más precisa, el procedimiento en
cuestión puede esencialmente comprender las etapas consistentes
en:
- -
- separar una parte PJO del zumo original, eventualmente preclarificado;
- -
- someter la indicada parte separa de zumo PJO a una ultrafiltración selectiva que proporciona un producto retenido o concentrado RUF y un filtrado PUF, siendo la ultrafiltración realiza da sensiblemente permeable a los azúcares y notablemente impermeable a las otras sustancias cualitativas del zumo, que se hallen en suspensión y/o disueltas en el mismo;
- -
- someter el producto procedente de la ultrafiltración PUF, después de su tratamiento preventivo contra los fenómenos de cristalización o de formación de perturbaciones, a una nanofiltración selectiva que genera un producto rete nido o concentrado RNF y un filtrado PNF, utilizándose un medio NF de nanofiltración intensamente impermeable a los azúcares y sensiblemente permeable a las restantes sustancias cualitativas, que se hallen en suspensión y/o se hallen disueltas en el producto procedente de la ultrafiltración PUF;
- -
- mezclar el concentrado procedente de la ultrafiltración RUF con el procedente de la nanofiltración PNF y con la parte de zumo original, no separada, PJON, para constituir un zumo de fruta tratado JFT que presenta un contenido en azúcares reducido.
De una manera práctica y para determinados
tipos de medios de ultrafiltración UF y de nanofiltración NF, la
cantidad de azúcares eliminada y, consecuentemente, la reducción de
azúcares experimentada por el zumo de fruta después del tratamiento,
puede ventajosamente controlarse mediante la regulación del volumen
de producto procedente de la ultrafiltración PUF.
El tratamiento del producto de la
ultrafiltración PUF al que se ha hecho anteriormente referencia,
puede consistir por ejemplo, en una etapa operativa elegida dentro
del grupo constituido por: la precipitación preventiva de uno al
menos de los compuestos que intervienen en el fenómeno o en cada
uno de los fenómenos de cristalización o de cristalizaciones o de
formación de perturbaciones mediante la adición controlada de al
menos una sustancia adecuada al producto de la ultrafiltración PUF;
la inhibición del o de los fenómenos de cristalización o
cristalizaciones o de formación de perturbaciones mediante la
adición controlada de al menos un producto estabilizador en el
producto de ultrafiltración; el impedimento de la o de las
cristalizaciones o de trastornos mediante la adición controlada de
al menos un producto gelificante y el empobrecimiento, por ejemplo,
mediante el tratamiento por medio de resinas intercambiadores de
iones o por electrodiálisis, del permeado de ultrafiltración PUF
con respecto de uno al menos de los compuestos que intervienen en el
fenómeno o en cada uno de los fenómenos de cristalización o de
formación de trastornos de que se trate.
El referido al menos un producto adicionado,
por ejemplo, por inyección eventualmente seguida de una agitación,
puede consistir en un producto estabilizador coloidal, tal como,
por ejemplo, el ácido metatártrico, un derivado celulósico, goma
arábiga, goma xantano o análogos, o puede asimismo tratarse de un
producto gelificante elegido entre el grupo constituido por las
gelatinas, los alginatos y análogos.
En vistas a una valorización de las substancias
eliminadas mediante el procedimiento que constituye objeto de la
invención, puede por otra parte preverse someter a una operación
suplementaria de tratamiento y/o a una operación de
acondicionamiento al concentrado o retentado RNF proveniente de la
operación de nanofiltración selectiva.
De acuerdo con una primera variante de
realización de la invención, el procedimiento puede llevarse a cabo
de una manera continua, efectuándose de una manera simultánea al
menos dos de las diferentes fases operativas y realizándose la
extracción durante un periodo de tiempo determinado.
Según una segunda variante de realización de la
invención, el procedimiento puede llevarse a cabo de una manera
secuencia], realizándose las diferentes fases operativas unas a
continuación de las otras y aplicándose a una parte del volumen del
zumo inicial extraído al principio del ciclo operativo del
procedimiento.
Tal como se desprende del desarrollo que se
inserta a continuación, el procedimiento propuesto por la invención
utiliza dos etapas de filtraciones sucesivas:
- -
- primera etapa: ultrafiltración UF de una parte del volumen de zumo de uva sometido a tratamiento, eventualmente preclarificado. Se obtiene un permeado de UF muy simplificado (la mayor parte de los coloides y de los compuestos fenólicos queda retenida) cuyo contenido en azúcar depende del contenido en azúcares del zumo de uva y de la membrana de UF que en cada caso se utilice. El volumen de permeado extraído debe corresponder a la cantidad de azúcares que deba ser eliminada (véase más adelante el cálculo del volumen de permeado UF).
- -
- segunda etapa: nanofiltración NF del permeado UF obtenido en la primera etapa, después de su tratamiento preventivo contra las cristalizaciones y/o las formaciones de trastornos. Se obtiene un concentrado o retentado de NF rico en azúcares y un permeado de NF empobrecido en azúcares y relativamente rico en ácidos y otros elementos constitutivos cualificados del zumo inicial. El límite de la concentración NF depende de las membranas y de las condiciones operativas. Resulta difícil sobrepasar 500 g de azúcares por litro. El permeado NF es reincorporado a la cuba de zumo de uva sometido a tratamiento. El concentrado NF corresponde a los azúcares eliminados de la cuba.
La puesta en práctica del procedimiento a nivel
industrial no presenta ninguna dificultad especial. Son ya
conocidas y amplia mente utilizadas en la industria agroalimentaria
unas gamas de filtros que aceptan los módulos de ultrafiltración o
de nanofiltración.
La eficacia del procedimiento depende de la
calidad de las membranas que se utilicen, es decir, de su grado de
selectividad con respecto a los diferentes elementos constitutivos
del zumo de fruta sometido a tratamiento. Esta selectividad queda
expresada por el porcentaje de desperdicios correspondientes a cada
uno de los elementos constitutivos.
La membrana de UF debe tener un reducido
porcentaje de rechazo para los azúcares y un elevado porcentaje de
rechazo para los restantes elementos constitutivos; el objetivo
consiste en extraer preferentemente los azúcares.
La membrana de NF debe presentar un elevado
porcentaje de rechazo para los azúcares y unos modestos porcentajes
de rechazo para los restantes elementos constitutivos; el objetivo
estriba en extraer preferentemente todo lo que no sea azúcar.
La estimación de los volúmenes de permeado de
UF y de concentrado NF puede realizarse tal como sigue:
- Si W es el volumen de zumo sometido a tratamiento, X la cantidad de azúcares que deben retirarse, e Y y Z son los contenidos en azúcares en g/l, respectivamente, de los permeados UF y NF, el volumen V de permeado UF es aproximadamente igual a:
V =
XxW/(Y-Z)
- Ejemplo: W = 1000 l, X = 25 g/l, Y = = 180 g/l, Z = 50 g/l V = 25000/130 = 192 l;
- Si el contenido en azúcares del con centrado NF al final del tratamiento es igual a 500 g/l el volumen de concentrado será igual a XxV/500
- o sea, para el ejemplo anterior: 25000/500 = 50 l.
En el cuadro que figura a continuación se ha
representado, a título de ejemplo, un tipo de rendimiento para un
zumo de uva.
UF: módulo espiral referencia PW de la sociedad
Desal Osmónica
NF: módulo espiral referencia DK de la sociedad
Desal Osmónica
\vskip1.000000\baselineskip
| Volumen | Azúcares | Acidez total | PH | Potasio | Índice compuestos | |
| l | g/l | g/l H_{2}SO_{4} | mg/l | fenólicos totales | ||
| Zumo inicial | 1000 | 250** | 4,8 | 3,84 | 1619 | 12,9 |
| (PJO) | ||||||
| UF concentrado | 800 | 251 | 4,85 | 3,84 | 1660 | 12,6 |
| (RUF) | ||||||
| UF permeado | 200 | 245 | 4,7 | 3,83 | 1611 | 8,8 |
| (PUF) | ||||||
| NF concentrado | 92 | 500 | 5,87 | 3,92 | 2460 | 10,7 |
| (RNF) | ||||||
| NF permeado | 108 | 26 | 3,2 | 3,70 | 1081 | 1,4 |
| (PNF) | ||||||
| Zumo tratado | 908 | 224*** | 4,7 | 3,84 | 1538 | 13 |
| (JFT) | ||||||
| * \hskip0,25cm Estabilizado a la CMC, véase más adelante | ||||||
| ** \hskip0,08cm Grado alcohólico correspondiente: 15% | ||||||
| *** Grado alcohólico correspondiente: 13,5% |
- -
- el grado alcohólico potencial del mosto se ha rebajado desde 15 a 13,5
- -
- los análisis de los restantes elementos constitutivos del mosto ponen de manifiesto una reducida diferencia entre las composiciones del mosto antes y después del tratamiento. En consecuencia, la calidad del mosto no parece que haya sido afectada por la disminución del grado alcohólico potencial.
- -
- los azúcares eliminados (concentrado NF) corresponden a una pérdida de volumen del mosto igual a un 9,2%. Estos azúcares pueden ser valorados y representan 46 kg para los 1000 l de mosto sometidos a tratamiento.
Conviene hacer notar que el notable aumento de
los contenidos en potasio y en ácido tártrico del concentrado de NF
en ocasión del tratamiento puede provocar una cristalización de
bitartrato de potasio que puede perturbar y limitar la concentración
por NF, a causa del riesgo de taponamiento de las membranas de
NF.
Para prevenir el indicado fenómeno de
cristalización de sales tártricas, el procedimiento preconiza
varias técnicas.
En función de las reglamentaciones locales
sobre los tratamientos o sobre los productos susceptibles de ser
utilizados, resulta posible, por ejemplo:
- -
- hacer precipitar preventivamente las sales de potasio acidificando, con ácido tártrico, el permeado UF y refrigerándolo. La separación de los cristales puede llevarse a cabo con un simple tamiz fino, por ejemplo, con un tamiz de 50 \mum.
- -
- inhibir la cristalización mediante la adición de ácido metatártrico o de derivados celulósicos, carboximetilcelulosa (CMC) por ejemplo, o cualquier otro producto (o asociación de productos) que se hallen dotados de unas propiedades equivalentes,
- -
- impedir la cristalización mediante la adición de un producto gelificante del tipo gelatina, alginato o cualquier otro producto (o asociación de productos) que presenten unas propiedades equivalentes,
- -
- empobrecer el permeato de UF en iones K+ tratándolo por medio de resinas intercambiadoras catiónicas, o por electrodiálisis,
Todos estos tratamientos son perfectamente
conocidos por los técnicos en la materia.
Los productos estabilizadores y/o gelificantes
que se utilicen no pueden atravesar la membrana NF.
Consecuentemente, estos productos quedan concentrados en el jarabe
de azúcar (concentrado NF) eliminado.
La presente invención tiene igualmente por
objeto, tal como muestra de una manera esquemática la figura del
dibujo anexo, un dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento que se ha descrito anteriormente.
El referido procedimiento se caracteriza porque
comprende principalmente un módulo de ultrafiltración UF
sensiblemente permeable a los azúcares y un módulo de nanofiltración
NF sensiblemente impermeable a los azúcares, montados en cascada,
así como medios para el tratamiento del permeado de ultrafiltración
PUF en vistas a la eliminación o, como mínimo, a la limitación de
los fenómenos de cristalización o cristalizaciones o de formación
de trastornos en el retentado de nanofiltración PNF, siendo
alimentado el módulo de ultrafiltración UF por unos medios de
suministro del zumo que debe ser sometido a tratamiento, y
hallándose provistos los módulos de ultrafiltración UF y de
nanofiltración NF de medios de vertido, respectivamente, del
concentrado o del retentado de ultrafiltración RUF y del permeado
de nanofiltración PNF.
Claims (10)
1. Procedimiento para la reducción controlada
del contenido en azúcares de los zumos de frutas, en particular de
los zumos de uva, caracterizado porque consiste en someter
una parte (PJC) al menos del zumo de fruta original, eventualmente
preclarificado, a una ultrafiltración selectiva sensiblemente
permeable a los azúcares, y después a una nanofiltración selectiva
sensiblemente impermeable a los azúcares, y en mezclar el permeado
doblemente filtrado (PNF) con el retentado o concentrado de
ultrafiltración (PUF) y, eventualmente, con la parte de zumo de
fruta original no sometido a tratamiento (PJON), siendo sometido el
permeado de ultrafiltración (PUF) a un tratamiento en vistas a
eliminar o a limitar los fenómenos de cristalización o
cristalizaciones o de formación de trastornos en el retentado o
concentrado de la nanofiltración (PNF).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende esencialmente las etapas que
consisten en:
- -
- separar una parte (PJC) del zumo de fruta original, eventualmente preclarificado;
- -
- someter a la indicada parte de zumo (PJC) extraída a una ultrafiltración selectiva que engendra un retendado o concentrado (RUF) y un permeado (PUF), siendo la ultrafiltración utilizada sensiblemente permeable a los azúcares y notablemente impermeable a las restan tes substancias cualitativas del zumo, que se hallen en suspensión y/o disueltas en este último;
- -
- someter al permeado de ultrafiltración (PUF), después de su tratamiento preventivo contra los fenómenos de cristalización o cristalizaciones o de formación de trastornos, a una nanofiltración selectivas que genera un retentado o concentrado (RNF) y un permeado (PNF), siendo el medio (NF) de nanofiltración utilizado notablemente impermeable a los azúcares y sensiblemente permeable a las restantes substancias cualitativas disueltas del permeado de ultrafiltración (PUF);
- -
- mezclar el retentado o concentrado de ultrafiltración (PUF) y el permeado de nanofiltración (PNF) con la parte del zumo original no extraída (PJON) en vistas a la obtención de un sumo de fruta tratado (JFT) con un contenido reducido de azúcares.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque, para unos determinados tipos de medios
de ultrafiltración (UF) nanofiltración (NF), la cantidad de azúcares
eliminada y, consecuentemente, la reducción de azúcares en el zumo
de fruta después del tratamiento, puede ser regulada a través de la
regulación del volumen de permeado de la ultrafiltración (PUF).
4. Procedimiento según una cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tratamiento
del permeado de ultrafiltración (PUF) consiste en una etapa
operatoria elegida entre el grupo constituido por: la precipitación
preventiva de uno al menos de los compuestos que intervienen en el
fenómeno o en cada uno de los fenómenos de cristalización o de
cristalizaciones o de formación de trastornos mediante la adición
controlada de al menos una substancia adecuada en el permeado de
ultrafiltración (PUF); la inhibición del o de los fenómenos de
cristalización o de cristalizaciones o de formación de trastornos
mediante la adición controlada de al menos una substancia adecuada
al permeado de ultrafiltración; la limitación del o de los
fenómenos de cristalización o de formación de trastornos mediante la
adición controlada de al menos un producto gelificante y el
empobrecimiento, por ejemplo mediante el tratamiento por medio de
resinas intercambiadoras de iones o mediante electrodiálisis, del
permeado de ultrafiltración (PUF) con respecto a al menos uno de los
compuestos que intervienen en cada uno de los fenómenos de
cristalización de de formación de trastornos de que se trate.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el referido al menos un producto
estabilizador que se añade al permeado de ultrafiltración (PUF) es
un producto estabilizador coloidal, tal como, por ejemplo, el ácido
metatártrico, un derivado celulósico, la carboximetilcelulosa, goma
arábiga, goma xantano o un producto análogo.
6. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el referido al menos un producto
gelificante que se añade al permeado de ultrafiltración (PUF) se
elige dentro del grupo constituido por las gelatinas, los alginatos
o productos análogos.
7. Procedimiento según una cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque consiste en
someter a una operación de tratamiento suplementario y/o de
acondicionamiento al concentrado o retentado (RNF) proveniente de
la operación de nanofiltración selectiva.
8. Procedimiento según una cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se lleva a cabo
de una manera continua, realizándose de una manera simultánea al
menos dos de las diferentes fases operativas y efectuándose la
extracción durante un determinado periodo de tiempo.
9. Procedimiento según una cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se lleva a cabo
de una manera secuencia], ejecutándose las diferentes fases
operativas unas a continuación de otras y siendo aplicadas a una
parte del volumen del zumo original extraída al iniciarse el cito
operativo correspondiente al procedimiento.
10. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento según una cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque comprende un módulo de ultrafiltración
(UF) sensiblemente permeable a los azúcares y un módulo de
nanofiltración (NF) sensiblemente impermeable a los azúcares,
montados en cascada, así como medios para el tratamiento para el
tratamiento del permeado de ultrafiltración (PUF) en vistas a la
eliminación o, como mínimo, a la limitación, de los fenómenos de
cristalización o de cristalizaciones o de formación de tras tornos
en el retentado de nanofiltración (RNF), siendo alimentado el módulo
de ultrafiltración (UF) a través de unos medios de extracción del
zumo sometido al tratamiento y hallándose provistos los módulos de
ultrafiltración (UF) y de nanofiltración (NF) de medios de vertido,
respectivamente, del concentrado o del retentado de ultrafiltración
(RUF) así como del permeado de nanofiltración (PNF).
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