ES2269952T3 - Procedimiento de tratamiento de aguas de vegetacion de frutos oleaginosos adicionados con biopolimero y polvo de atomizacion obtenido. - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de las aguas de vegetación de frutos oleaginosos que contienen unas sustancias orgánicas de interés constituidas por unos compuestos polifenólicos con efecto antioxidante, caracterizado porque se realizan las etapas en las que: a) se añade a dichas aguas de vegetación un biopolímero de naturaleza polisacaridica (PS) de origen vegetal o animal, y un agente emulsionante, y b) se somete la mezcla obtenida a un procedimiento de atomización que permite obtener un atomizado en forma de polvo que contiene la totalidad de la materia orgánica o mineral comprendida en dichas aguas de vegetación, encapsulada en el seno de una matriz protectora de dicho biopolímero, comprendiendo dichos compuestos polifenólicos que no son degradados.
Description
Procedimiento de tratamiento de aguas de
vegetación de frutos oleaginosos adicionados con biopolímero y polvo
de atomización obtenido.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de tratamiento de aguas de vegetación generadas por la
transformación de los frutos oleaginosos que contienen unas
sustancias orgánicas de interés, que consiste en unos compuestos
polifenólicos de efecto antioxidante. Más particularmente, la
presente invención se refiere al tratamiento de unos alpechines
obtenidos de las aguas de vegetación de la aceituna.
La presente invención se refiere también a un
procedimiento de preparación de un producto alimenticio intermedio
que contiene unos compuestos polifenólicos de efecto antioxidante
así como a unos productos alimenticios intermedios obtenidos y unos
productos alimenticios que contienen dichos productos alimenticios
intermedios.
Los alpechines constituyen un coproducto de la
elaboración de aceites de oliva, salido de las aguas de vegetación
de las aceitunas a las que se les ha añadido una cantidad de agua
potable. El contenido en agua de las aceitunas que han llegado a la
madurez es del orden del 50%. Si se considera que la cantidad de
agua añadida es del orden de 50 kg por 100 kg de aceitunas, la
cantidad de alpechines es del orden de 70 kg. El déficit aparente
de agua se explica por la gran retención de agua de los orujos. Los
orujos están, a su vez, constituidos por unos detritus sólidos
obtenidos del triturado de las aceitunas; estos detritus están
compuestos de huesos y de tejidos diversos representando
aproximadamente 30% de la materia seca de las aceitunas pero se
encuentran hidratados hasta casi el 100%, lo que lleva a
aproximadamente 60 kg de orujos húmedos.
La tabla 1 siguiente da la composición media de
las aceitunas y la tabla 2 siguiente la composición media de los
alpechines.
| Constitución de las aceitunas en % en peso | |
| Agua | 50 |
| Huesos | 28 |
| Aceite | 22 |
Tradicionalmente, los alpechines eran esparcidos
sobre el suelo. Pero estos esparcidos son considerados ahora como
una fuente de contaminación importante y ya no son autorizados.
Es por eso que desde hace más de 50 años, se han
propuesto numerosas soluciones para desembarazarse total y
astutamente de los alpechines. Desgraciadamente ninguna solución,
hasta el presente, ha sido satisfactoria debido a su elevado coste
de aplicación.
Se puede citar por ejemplo la utilización de los
alpechines como medio de cultivo de microorganismos para la
fabricación de enzimas pectinolíticas con la cepa Crytococcus
albidus (Hamdi M. "Industrial microbiology is useful in the
re-use and treatment of olive mill wastewater",
Olivae, 1993, 46, 20-25) o como medio de cultivo
para la producción de proteínas de organismos unicelulares como las
de Torulopsis utilis (Carola C.,
By-products, In Olive Oil Technology, JM Moreno
Martinez, ed. FAO Roma, 1975, 77-87).
Para el cultivo de levaduras es necesario añadir
una fuente de nitrógeno como el sulfato de amonio.
También se ha propuesto la utilización de los
alpechines como abono para los olivares pero parece que dicha
utilización plantea problemas agronómicos, riesgos de contaminación
y modificaciones mecanicofisicoquímicas de los suelos (Ranalli A.
"The effluent from olive mills: proposals for
re-use and purification with reference to italian
legislation. Part I ", Olivae, 1991, 37, 30-35;
Paredes M.J,Moreno A., Cormenzance R. y Martinez J.
"Characteristic of soil after pollution with waste waters from
olive oil extactions plants" Chemosphere, 1987, 16,
1557-1563).
Se puede citar finalmente la introducción de los
alpechines en el hogar de una caldera adaptada para la producción
de vapor; las materias orgánicas proporcionan poca energía pero las
materias minerales obligan a utilizar unos quemadores especiales si
no estos últimos se degradan en escorias con las sales minerales
(Ranalli A. "The effluent from olive mills: proposals for
re-use and purification with reference to italian
legislation, part II", Olivae, 1991, 38,
26-31).
En conclusión, se constata que todos los
procedimientos propuestos hasta hoy son unos procedimientos
complicados, económicamente onerosos y que para algunos revisten
otros inconvenientes diferentes a los de los alpechines
iniciales.
Por otra parte, se sabe que la aceituna es un
fruto particularmente interesante en el sentido que contiene
numerosas especies moleculares del tipo fenol. Estos compuestos son
renombrados por sus actividades biológicas potenciales que
comprenden la actividad antioxidante (Visioli F. et Galli C.
"Olive oil phenols and their potentials effects on human
health" J. Agric. Food Chem., 1998, 46, 4292-4296
y "The effect of minor constituents of olive oil on
cardiovascular disease: new findings" Nutr. Rev., 1998, 56,
142-147).
Debido al coeficiente de repartición aceite/agua
ampliamente a favor de la fase acuosa y de las importantes
cantidades de agua aportadas al medio, los fenoles presentes
inicialmente en la aceituna son encontrados de nuevo
mayoritariamente en los alpechines y así se pierden. En la tabla 3,
se da, a título indicativo, la lista de los compuestos fenólicos
principales con su concentración según su concentración según los
trabajos de Visioli F., Romani A., Molinacci N., Zarine S., Conte
D., Vicienri F. y Galli C."Antioxidant and other biological
activities of olive mill waste waters.", J. Agric. Food Chem.,
1999, 47, 3397-3401.
\vskip1.000000\baselineskip
| Compuesto | g/100 g de materia seca |
| Hidroxitirosol | 1,56 |
| Tirosol | 0,85 |
| Ácido elenólico | 4,30 |
| Derivados de la oleuropeina | 0,50 |
| Luteolina 7-Glucósido | 0,22 |
| Quercetina | 0,13 |
| Derivados del ácido cinnámico | 0,56 |
| Polifenoles totales | 8,11 |
\vskip1.000000\baselineskip
Más particularmente las aceitunas contienen dos
moléculas fenólicas bioactivas, el tirosol y el hidroxitirosol.
Estas moléculas son unos antioxidantes de los que se conoce el
interés para la salud humana. Los antioxidantes son en efecto
reconocidos como unos agentes que capturan las entidades radicales
(radicales libres) con oxígeno activo; estos radicales libres están
implicados en la etiología de diversas enfermedades en el hombre
(Aruoma C. I. "Extratcs as antioxydants prophylactic agents"
Int. News Fats, Oil Relat. Matter, 1997, 8,
1236-1242). Estos radicales libres son también
responsables de la degradación de los productos alimenticios y de
los productos cosméticos.
Un problema básico de la invención es por lo
tanto también proporcionar un procedimiento que permita recuperar y
valorar estos compuestos biológicamente activos que son los
compuestos fenólicos antioxidantes de los alpechines.
Más particularmente, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un procedimiento que permita recuperar
unos compuestos polifenólicos muy sensibles por su susceptibilidad a
la oxidación, a la volatilidad y/o a cualquier otra perturbación
que altere el contenido en unas soluciones acuosas, en particular
unas aguas de vegetación generadas durante la transformación de los
frutos oleaginosos.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de recuperación de compuestos
polifenólicos biológicamente activos que sea sencillo de realizar y
económicamente ventajoso.
En efecto, muy a menudo cuando se desean
recuperar unos compuestos polifenólicos biológicamente activos en
este tipo de extractos acuosos, se utilizan unos procedimientos de
separación complejos y costosos que generan cada vez perdidas más
importantes en compuestos que precisamente se querrían
recuperar.
Para llevar a cabo dicha recuperación, la
presente invención proporciona un procedimiento de tratamiento de
un extracto acuoso de origen vegetal que contiene unos compuestos
polifenólicos con efecto antioxidante, caracterizado porque se
realizan las etapas como se han definido en la reivindicación 1c a d
en las que:
- a)
- se añade en dichas aguas de vegetación un biopolímero de naturaleza polisacárida (PS) de origen vegetal o animal, y un agente emulgente, y
- b)
- se somete la mezcla obtenida a un procedimiento de atomización que permite obtener un atomizado en forma de polvo que contiene la totalidad de la materia orgánica o mineral comprendida en dichas aguas de vegetación encapsulada en el seno de una matriz protectora de dicho biopolímero, incluyendo dichos compuestos polifenólicos que no han sido degradados.
Más particularmente, en el procedimiento según
la invención, en la etapa a), la relación ponderal de dicho
biopolímero respecto al mencionado extracto seco utilizado en el
procedimiento está comprendida entre 2 y 8, preferentemente entre 3
y 6.
Por lo tanto los inventores han descubierto que
era posible más bien que separar directamente los compuestos
polifenoles biológicamente activos, realizar un procedimiento que
consiste esencialmente en añadir una carga orgánica protectora en
una solución acuosa, en el ejemplo un medio acuoso de origen vegetal
pero que también puede ser una emulsión en fase acuosa continua, y
seguidamente atomizar el producto resultante.
Por este procedimiento de atomización, se
evaporan por lo tanto el agua y los compuestos polifenólicos
biológicamente activos, a saber las sustancias orgánicas de interés
que se encuentran encapsuladas en una matriz protectora de
biopolímeros que preservan dicha sustancia orgánica de interés de
cualquier alteración, en particular que tiene un efecto protector
contra su oxidación.
Los inventores han descubierto también que, no
únicamente estos compuestos polifenoles son protegidos en el seno
de la matriz de biopolímeros mediante el procedimiento de
encapsulado según la presente invención, sino que además su
contenido es estable a lo largo del tiempo.
La invención es particularmente ventajosa cuando
dicha sustancia orgánica de interés está constituida por unos
compuestos polifenólicos con efecto antioxidante obtenidos de los
alpechines.
A título de dichos biopolímeros, se pueden citar
los biopolímeros polisacáridos escogidos entre las maltodextrinas,
los almidones y los quitosanos.
El procedimiento de encapsulación por
atomización (también conocido por el experto en la materia bajo la
denominación de "spray drying") es bien conocido por el
experto en la materia y consiste en encerrar unas sustancias
orgánicas y minerales constitutivas de extractos secos de una
solución acuosa en una matriz polimérica suscitando la evaporación
de los solventes de una dispersión de dicho polímero en mezcla con
el mencionado extracto acuoso que encierra dichas sustancias. El
procedimiento consiste en pulverizar la mezcla acuosa a atomizar en
finas gotitas para formar una niebla que es vehiculizada por el
aire caliente, y seguidamente realizar la evaporación del agua para
así transformar las pequeñas gotas en polvo seco denominado
"atomizado".
El procedimiento de atomización según la etapa
b) de la invención es particularmente ventajoso puesto que es
simple de llevar a cabo y poco costoso. Por otra parte, los
inventores han descubierto que, de manera sorprendente, las
condiciones de temperatura empleadas en este tipo de procedimiento
de atomización no inducen la destrucción de las sustancias
polifenólicas como el tirosol o el hidroxitirosol.
En efecto, en un modo de realización del
procedimiento de atomización según la invención, la horquilla de
temperaturas de entrada en el atomizador está comprendida entre 150
y 250ºC y la temperatura de salida comprendida entre 60 y
100ºC.
Como se ha mencionado anteriormente, en un modo
de realización ventajoso, dicho extracto acuoso está constituido
por el alchepín obtenido de las aguas de vegetación de la aceituna,
y las mencionadas sustancias orgánicas antioxidantes que comprenden
unos compuestos polifenólicos que consisten en el tirosol y el
hidroxitirosol.
La presente invención tiene también, por lo
tanto, por objeto un polvo de atomización obtenido por el
procedimiento según la invención, caracterizado porque comprende
una matriz de dicho biopolímero que encierra dicha materia orgánica
o mineral constitutiva de dicho extracto seco del extracto acuoso y
comprende un contenido de dicha sustancia polifenólica de interés
no degradada y estable a lo largo del tiempo.
En el caso del tratamiento de alpechines, un
molino que trata 800 kg por hora, es decir 8 toneladas al día o aún
720 toneladas en tres meses, lo que representa la estación, es
susceptible de producir 500 toneladas de alpechines es decir
aproximadamente 370 toneladas de polvos estabilizados según la
invención que contienen, por ejemplo, aproximadamente de 2 a 3% de
polifenoles para el caso de los alpechines tratados y utilizables
en cualquier momento en formulaciones diversas.
Estos polvos según la invención pueden
constituir unos productos alimenticios intermedios del tipo
"alicamentos" o "nutracéuticos" o unos productos
cosméticos teniendo en cuenta el hecho de que las sustancias
polifenólicas conservan, en caso necesario, sus propiedades
organolépticas debido al efecto protector de los biopolímeros de
encapsulación.
Los ensayos realizados demuestran que es
posible, tratando los alpechines inmediatamente, a la salida de la
centrifugadora, encapsular los polifenoles que comprenden en su
materia seca, y preservarlos así de la oxidación. Teniendo en
cuenta el caudal aleatorio de salida de la centrifugadora trifásica,
los alpechines son almacenados preferentemente en un recinto de
acero con doble envoltura, y el depósito tampón entre la
centrifugadora y la torre de atomización es mantenido refrigerado
sobre los 10ºC o bien en una atmósfera de nitrógeno, o bien en
forma de un deposito de techo flotante, es decir sin espacio de
cabeza.
El procedimiento según la invención permite
también encapsular unos ácidos clorogénicos sin perdidas, es decir
conservando una concentración estable en el tiempo con unos
carbohidratos tales como los almidones, las maltodextrinas y los
quitosanos.
Un polvo de atomización obtenido por el
procedimiento según la invención se caracteriza porque dicho polvo
es muy fluido y presenta una dispersabilidad en el agua muy
homogénea. Se entiende aquí por "muy fluido" que el polvo se
comporta como un líquido en términos de flujo.
Más particularmente, un polvo según la invención
comprende un porcentaje ponderal de dicho biopolímero comprendido
entre 20 y 95%, preferentemente entre 80 y 90%.
Los productos obtenidos según la presente
invención constituyen excelentes productos intermedios en el ámbito
de la alimentación, pudiendo ser las sustancias polifenoles de
interés unos aromas o unos nutrientes.
La presente invención permite por lo tanto
elaborar unos productos alimenticios intermedios por atomización de
unas soluciones acuosas, en particular unas aguas de vegetación,
unos extractos, unos condensados o permeatos, adicionados con una
carga orgánica constituida por un biopolímero, para la recuperación,
estabilización y valorización de sustancias tales como unos
antioxidantes pero también unos aromas o unos micronutrientes. Mas
precisamente, la presente invención tiene por objeto un
procedimiento de preparación de un producto alimenticio que
contiene unos compuestos polifenólicos con efecto antioxidante,
caracterizado porque se trata un extracto acuoso de origen vegetal
mediante un procedimiento de tratamiento de extractos acuosos según
la invención y se recupera un polvo de atomización según la
invención a título del mencionado producto alimenticio
intermedio.
Por lo tanto la presente invención tiene también
por objeto un producto alimenticio intermedio que contiene unos
compuestos polifenólicos con efecto antioxidante, caracterizado
porque comprende un polvo de aromatización según la invención.
La presente invención tiene también por objeto
un procedimiento de preparación de un producto alimenticio que
contiene unos compuestos polifenólicos con efecto antioxidante,
caracterizado porque se mezcla un producto alimenticio intermedio
que contiene unos compuestos polifenólicos con efecto antioxidante
según la presente invención con una composición alimenticia.
En un modo preferido de realización, el
contenido ponderal en polvo de atomización no sobrepasa 20%,
preferentemente 10%, en dicha composición alimenticia o
cosmética.
Debe observarse que si, preferentemente, el
procedimiento de tratamiento según la invención es aplicado sobre
la materia fresca, a la salida de la centrifugadora, en particular a
la salida de la centrifugadora de la almazara en caso de
tratamiento del alpechín, se puede también aplicar este
procedimiento sobre un extracto acuoso congelado. Esta posibilidad
de conservación por congelación del extracto acuoso permite diferir
el tratamiento de atomización según la presente invención.
Otras características y ventajas de la presente
invención aparecerán a la luz de los siguientes ejemplos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
I
500 ml de alpechines frescos, que contienen 10%
de Maltodextrina Glucidex 2B de Roquete Frères SA y 2% de caseinato
de sodio son introducidos en un atomizador Büchi provisto de un
nebulizador con tobera de secado a cocorriente de flujo paralelo
(190 minispray drying).
- -
- Tiempo de tratamiento: 80 minutos
- -
- Temperatura de entrada: 160ºC.
- -
- Temperatura de salida: 95ºC.
Se obtiene un polvo muy fluido ligeramente
coloreado, que desprende aroma de aceituna a temperatura ambiente
(15 a 30ºC). Esta propiedad se conserva en el tiempo y el contenido
de polifenoles es constante; el del tirosol y del hidroxitirosol es
invariable, a condición de conservar el producto en envases
estancos.
Los análisis realizados por absorción en UV
demuestran que los polifenoles presentes no se oxidan.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
II
Se realiza una atomización de alpechín según el
ejemplo I, pero se utiliza 10% de Maltodextrina Glucidex 6 de
Roquete Frères SA.
Se obtienen los mismos resultados que en el
ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
III
Se realiza una atomización de alpechín según el
ejemplo 1, pero se utiliza un atomizador piloto NIRO con una
solución que contiene 60% de almidón soluble de maíz de Roquette
Frères SA.
La temperatura del nebulizador es de 200ºC y la
de la salida 80ºC.
Se obtienen unos resultados idénticos al ejemplo
I.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
IV
Se realiza una atomización de alpechín según el
ejemplo III, pero con 50% de Maltodextrina 2B de Roquette Frères
SA.
Se obtienen unos resultados idénticos al ejemplo
I.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
V
Se ha atomizado un extracto de café comercial
utilizando una carga compuesta de maltodextrinas con sin la adición
de almidón de arroz o de maíz.
Los resultados muestran que los ácidos
clorogénicos resisten bien a la atomización (TºC de entrada =
180-200ºC, TºC de salida = 70-80ºC)
y conservan sus propiedades antioxidantes(medidas por el test
del 2,2
difenil-1-picril-hidrazil
(DPPH) (Brand-Williams et al., Lebensm,
Wiissen Technol., 1995, 28, 25-30).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
VI
Fabricación de pan que contiene unos alpechines
de almazara.
Los alpechines son recuperados en estado líquido
tal como son emitidos por la centrifugadora de la almazara. Son
conservados a -20ºC hasta el momento de su empleo. Después de la
descongelación durante 24 horas a +4ºC, estos últimos son
calentados a la temperatura ambiente (20-25ºC) con
la ayuda de un baño maría.
Se obtiene un polvo atomizado a partir de una
mezcla de alpechín descongelado y calentado con maltodextrinas.
Los alpechines en estado líquido contienen
aproximadamente de 5 a 10% de materia seca. El polvo atomizado
secado, obtenido de conformidad con los ejemplos 1 a 4, está
constituido en peso por aproximadamente 50% de materia seca de
alpechines y 50% de maltodextrinas. La humedad del polvo atomizado
es del orden del 3%. Este polvo atomizado, obtenido según los
ejemplo 1 a 4, ha sido utilizado en diferentes fabricaciones de pan
según las técnicas panaderas utilizadas por el experto en la
materia en panadería añadiendo diferentes proporciones de 5 a 30%
en peso de alpechín atomizado en diferentes harinas.
Las diferentes fabricaciones son todas
realizadas sobre la base de un kilogramo de harina pura o en mezcla
con el polvo atomizado y diferentes aditivos tales como sal, gluten
y levadura.
\vskip1.000000\baselineskip
La fabricación de pan con estas harinas que
contienen unos atomizados de alpechín, es posible y no presenta
ninguna dificultad particular.
La fabricación de panes con el atomizado de
alpechines es posible a condición de no sobrepasar, preferentemente,
del 20% de atomizado. De todas formas, más allá del 20% de
atomizados, se pueden fabricar unos productos más densos tales como
unos pasteles.
Después de la degustación organoléptica, los
resultados son totalmente satisfactorios. La amargura no es
detectable, o apenas detectable, y el olor de aceituna está bien
presente aunque ligero.
Claims (11)
1. Procedimiento de tratamiento de las aguas de
vegetación de frutos oleaginosos que contienen unas sustancias
orgánicas de interés constituidas por unos compuestos polifenólicos
con efecto antioxidante, caracterizado porque se realizan
las etapas en las que:
- a)
- se añade a dichas aguas de vegetación un biopolímero de naturaleza polisacaridica (PS) de origen vegetal o animal, y un agente emulsionante, y
- b)
- se somete la mezcla obtenida a un procedimiento de atomización que permite obtener un atomizado en forma de polvo que contiene la totalidad de la materia orgánica o mineral comprendida en dichas aguas de vegetación, encapsulada en el seno de una matriz protectora de dicho biopolímero, comprendiendo dichos compuestos polifenólicos que no son degradados.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas aguas de vegetación comprenden
unos alpechines de aceituna.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dicho biopolímero es escogido entre las
maltodextrinas, los almidones y los quitosanos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa a),
la relación ponderal de dicho biopolímero respecto a dicho extracto
seco utilizado en el procedimiento está comprendida entre 2 y 8,
preferentemente entre 3 y 6.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa b),
la horquilla de temperatura de entrada en el atomizador está
comprendida entre 150 y 250ºC y la temperatura de salida
comprendida entre 60 y 100ºC.
6. Polvo de atomización obtenido por el
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende
una matriz de dicho biopolímero que contiene la mencionada materia
orgánica o mineral constitutiva de dichas aguas de vegetación y
comprende una proporción de dicha sustancia orgánica de interés no
degradada estable a lo largo del tiempo, caracterizado
porque dicho polvo es muy fluido y presenta una dispersabilidad en
el agua muy homogénea.
7. Polvo según la reivindicación 6,
caracterizado porque comprende un porcentaje ponderal del
mencionado biopolímero comprendido entre 20 y 95%, preferentemente
entre 80 y 90%.
8. Producto alimenticio intermedio aromatizado
que contiene unos compuestos polifenoles con efecto antioxidante,
caracterizado porque comprende un polvo de atomización según
una de las reivindicaciones 6 ó 7.
9. Producto alimenticio según la reivindicación
8, caracterizado porque está constituido por una harina de
pan que contiene el mencionado polvo según una de las
reivindicaciones 6 ó 7.
10. Harina de pan según la reivindicación 9,
caracterizada porque el mencionado polvo es obtenido a partir
de alpechines obtenidos de las aguas de vegetación de la
aceituna.
11. Procedimiento de preparación de un producto
alimenticio que contiene unos compuestos polifenólicos con efecto
antioxidante, caracterizado porque se mezcla un producto
alimenticio intermedio según la reivindicación 9 con una
composición alimenticia.
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