ES2273228T3

ES2273228T3 - Procedimiento para la produccion de azuzar y productos que contienen azuzar a partir de materias primas vegetales que contienen azuzar.

Info

Publication number: ES2273228T3
Application number: ES04716984T
Authority: ES
Inventors: Gunter Pollach
Original assignee: Zuckerforschung Tulln GmbH
Current assignee: Zuckerforschung Tulln GmbH
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: BRPI0408163B1; EP1606421B1; WO2004081236A1; DK1606421T3; DE502004001488D1; US20060157051A1; JP2006519596A; JP4485519B2; BRPI0408163A; US7575640B2; JP2010029222A; ZA200507305B; AT502601A1; ATE339524T1; US20090236561A1; MXPA05009591A; EP1606421A1

Abstract

Procedimiento para la producción de azúcar o subproductos que contienen azúcar de la producción industrial de azúcar, como piensos de pulpa de remolacha, cal carbonatada, sirope y melaza, a partir de materias primas vegetales que contienen azúcar, caracterizado porque la producción se lleva a cabo al menos parcialmente en presencia de ácidos grasos añadidos o sus jabones, aldehídos y alcoholes.

Description

Procedimiento para la producción de azúcar y productos que contienen azúcar a partir de materias primas vegetales que contienen azúcar.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de azúcar o subproductos que contienen azúcar de la producción industrial de azúcar a partir de materias primas vegetales que contienen azúcar.

El azúcar (sacarosa) y productos de azúcar se obtienen principalmente de las materias primas vegetales remolacha azucarera y caña de azúcar, triturando mecánicamente estas plantas y extrayendo o prensando las soluciones que contienen azúcar de las partes de las plantas.

Todos los medios que contienen azúcar, especialmente aquellos que se obtienen directamente de materias primas agrícolas, están expuestas dentro determinados intervalos de temperatura, valores de pH y límites de concentración a un deterioro microbiológico por bacterias, levaduras y mohos. El peligro de la infección con microorganismos se traduce siempre en un riesgo considerable en un proceso de la industria alimentaria, tanto en operación continua como también en un almacenamiento de productos brutos e intermedios. Los microorganismos pueden descomponer en las materias primas los azúcares contenidos en ácidos y productos del metabolismo en estado gaseoso, parcialmente incluso explosivos o provocar un contenido excesivamente elevado de gérmenes en productos finales. En el proceso de la obtención de azúcar a partir de remolacha y caña de azúcar se da el peligro de una escisión microbiana del disacárido sacarosa en la glucosa y fructosa monosacáridos que, junto con la pérdida inmediata de sacarosa, está relacionada también con otras desventajas, ya que, por ejemplo, con esto se provocan una coloración fuerte del jarabe, un mayor peligro de agentes de alcalinización y una mayor tendencia a melazas.

A las temperaturas de hasta 50ºC, que se usan en una obtención de licor con apertura mecánica de células, se echan a perder las soluciones de extracción que contienen azúcar mediante todos los microorganismos mencionados, es decir, levaduras, mohos y bacterias. Por el contrario, en una obtención de licor con apertura térmica de células, que tiene lugar a temperaturas superiores a 50ºC, sólo son capaces de multiplicarse bacterias termófilas. Un ejemplo de un procedimiento de extracción térmico de este tipo es la extracción realizada generalmente en la actualidad de remolachas azucareras con la finalidad de la producción de azúcar.

Es habitual por tanto luchar contra las bacterias termófilas en dispositivos de extracción, de modo que a la corriente de licor o a los productos intermedios nocivos se añaden de forma discontinua o continua coadyuvantes de inhibición o de eliminación de gérmenes. Por ejemplo, son habituales en la industria del azúcar para este fin, formalina, ditiocarbamato, ácido peracético, bisulfito de amonio, bases de amonio cuaternario y similares.

Recientemente se usan en algunas fábricas azucareras como agentes naturales para la lucha contra microorganismos también productos de lúpulo, si no se desea o está prohibida por la legislación una adición de agentes químicos (documento EP-0 681029A; Pollach y col., Zuckerindustrie 124(8) (1999), 622 a 637; Pollach y col., Zuckerindustrie 121(2) (1996), 919 a 926; Hein y col., Zuckerindustrie 122(12) (1997), 940 a 949) y productos de resina (documento WO 01/88205 A1; Pollach y col., Zuckerindustrie 127 (2002) 921 a 930). Desgraciadamente con el uso de estos agentes naturales se observa una selección de cepas de bacterias resistentes o una adaptación de bacterias con más frecuencia que con agentes químicos como, por ejemplo, formalina. Esta última ataca proteínas inespecíficamente (Weinberg E.D., J. Soc. Cosmet. Chem. 13 (1962) 89 a 96) y muestra menor adaptación de bacterias, pero están ahora bajo discusión debido al ataque inespecífico sobre proteínas.

Se conoce del campo de la medicina que se puede conseguir con el efecto deficitario de un antibiótico mediante un cambio del agente, de nuevo un efecto inhibidor de gérmenes, sin que sin embargo se garantice este. Las cepas de bacterias, que son resistentes y por tanto están especializadas contra un determinado agente, se acostumbran este uso, pero muy probablemente no son igual de resistentes contra agentes alternativos. Una amplia elección en agentes inhibidores de gérmenes alternativos conlleva en todo caso una mayor probabilidad de efecto.

En el documento US 5.434.182 A se describe el uso de distintos ácidos grasos (C4-C22) y sus ésteres para la lucha contra bacterias y virus en organismos animales, incluyendo humanos. Pero a este respecto según esta patente de Estados Unidos, se limita el uso de estos ácidos grasos exclusivamente al ámbito médico-farmacéutico. Sin embargo, no es conocido con detalle por el especialista en la técnica un uso de los ácidos grasos y sus ésteres descritos en la patente de Estados Unidos en la producción de azúcar, ya que los requerimientos de sustancias anti-microbianas en el ámbito medicinal se sabe que difieren sustancialmente de los de la industria alimentaria, especialmente de la producción de azúcar.

A pesar de ello se usan ésteres de ácido graso en una pluralidad de procedimientos de producción en la industria alimentaria. A este respecto se persigue cambiar las propiedades físicas de soluciones o limitar el deterioro micro-
biano.

De este modo en el documento US 4.427.454 A se da a conocer la adición de ésteres de glicerina y ácido graso para la reducción de la viscosidad y del contenido en espuma durante la producción de azúcar. Por el contrario el documento JP59063199 A se refiere a la separación de almidón de distintas soluciones de azúcar mediante éster de glicerina y ácido graso, que se compone de ácidos grasos C8-C22. No puede preverse en modo alguno por un especialista en la técnica el uso de ésteres de ácido graso para estos fines, presentando a este respecto los compuestos de ácidos grasos propiedades anti-microbianas.

En los documentos JP10070971 A y JP 62163678 A se describe el uso de ésteres de ácido graso y sacarosa, compuestos por ácidos grasos con 8 a 22 átomos de carbono, y/o de ésteres de poliglicerina y ácido graso. Estos ésteres se usan para conservar alimentos líquidos puros como, por ejemplo, zumos o sopas. La composición de soluciones y suspensiones que se tratan en el marco de la producción de azúcar es más compleja que en líquidos puros limpios, sobre todo si se tiene en cuenta la elevada concentración de azúcar, las elevadas temperaturas y la presencia de sustancias turbias y sustancias sólidas. Por este motivo no se sugiere por parte del especialista en la técnica ni a partir de la solicitud JP10070971 ni a partir del documento JP 62163678 A, usar compuestos de ácido graso como sustancias anti-microbianas en la producción de azúcar o soluciones que contienen azúcar de materias primas vegetales que contienen azúcar.

Además se dan a conocer en el documento DE 10136260 A composiciones de agentes gelantes que comprenden además de azúcar, ácido y agentes gelantes otras sustancias, que tienen efectos positivos para la salud sobre el organismo humano. Estos aditivos comprenden sustancias lipófilas como, por ejemplo, ácidos grasos \Omega-3, especialmente ácido eicosapentaenoico (C_{19}H_{39}COOH) y el ácido docosahexaenoico (C_{21}H_{31}COOH), vitaminas, sustancias internas de las plantas secundarias como polifenoles, inmunoestimulantes, sustancias conservantes y profilácticos vasculares. Las sustancias lipófilas usadas sirven a este respecto sobre todo para la reducción de la formación de espuma.

Sin embargo, al mismo tiempo se ha mostrado también que muchos agentes para los que se ha descrito o propuesto un posible efecto inhibidor de gérmenes en algunos ámbitos no muestran en el marco del proceso de producción de azúcar industrial este efecto. Esto podría atribuirse por una parte al material que se trata en el marco de la producción de azúcar y a las condiciones de proceso necesarias, por otra parte también podría ser un motivo del escaso éxito en la producción de azúcar, por ejemplo, la composición -muy variable minuto a minuto- de los microorganismos contaminantes.

Por tanto la presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento del tipo indicado al principio, con el que se pueda restringir el crecimiento de microbios indeseados en el marco de los procesos de producción industrial de azúcar con agentes naturales, sobre todo también en presencia de microorganismos que son insensibles a productos de lúpulo y/o resinas.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención con un procedimiento para la producción de azúcar o subproductos que contienen azúcar de la producción industrial de azúcar, como pienso de pulpa de remolacha, cal carbonatada, sirope y melaza, a partir de materias primas vegetales que contienen azúcar, que se caracteriza porque se lleva a cabo la producción al menos parcialmente en presencia de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención, que comprenden ácidos grasos y/o sus jabones, aldehídos y alcoholes.

De forma sorprendente se podría proporcionar con la adición de compuestos de ácido graso de este tipo en el transcurso del proceso de producción industrial, una posibilidad eficiente y económica, con la que se puede contener de forma efectiva el crecimiento de microbios indeseables. Se pueden inactivar especialmente microorganismos termófilos que representan especialmente fuentes de alteración persistentes y difíciles contra las que luchar en el proceso de producción de azúcar, con la adición según la invención de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención.

A este respecto no es condición necesaria que estos compuestos de ácido graso estén presentes durante todos los procesos de producción. De acuerdo con la invención, el uso de los compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención también se realiza sólo en procesos parciales seleccionados. La presencia parcial y/o temporal de los compuestos de ácido graso añadidos merece la pena de acuerdo con la invención sobre todo en aquellas condiciones en las que se favoreciesen especialmente bien microorganismos termófilos débiles.

Evidentemente como materias primas vegetales se tienen en cuenta de acuerdo con la invención sobre todo remolacha azucarera y caña de azúcar. Pero el procedimiento de acuerdo con la invención es principalmente aplicable a todas las materias de partida vegetales posibles como, por ejemplo, en la producción de azúcar partiendo de palmas de azúcar, dátiles, mijo azucarero, maíz azucarero, savias de árbol como, por ejemplo, savia de arce, y similares.

Preferiblemente, se usan de acuerdo con la invención jabones grasos, sin embargo estos pueden disolverse también en disolventes de ácido graso, se dosifican en forma fundida o en forma sólida mediante vertido en dispositivos de extracción en cuba. Los compuestos de ácido graso según la presente invención pueden ser también alcoholes de ácido graso, aldehídos de ácido graso. A este respecto los compuestos de ácido graso también pueden estar modificados, por ejemplo mediante la inclusión de grupos funcionales como -OH, -SH, -NH_{2}, -F, -Cl, -Br, -I y similares (excepto aquellos derivados, que son tóxicos o no son de utilidad para la industria alimentaria); también son posibles cadenas laterales alifáticas y/o uno o varios (especialmente dos o tres) enlaces dobles (insaturados), en tanto puedan mantener las propiedades físico-químicas de la cadena base (alifática), especialmente la solubilidad en concentraciones anti-microbianas, así como la estructura en el átomo C_{1}.

En el uso de ácidos carboxílicos alifáticos o jabones de ácidos carboxílicos alifáticos como compuestos de ácido graso se han evidenciado en el ensayo en el contexto de relaciones para producción industrial de azúcar longitudes de cadena (principal) mayores de 6, preferiblemente mayores de 8, especialmente mayores de 10, y menores de 22, preferiblemente menores de 21, especialmente menores de 20, como efectivas en dosis aceptables, de modo que se consideran los siguientes ácidos así como sus jabones como especialmente preferidos: ácido heptanoico, caprílico, pelargónico, cáprico, undecanoico, láurico, tidrecanoico, mirístico, pentadecanoico, palmítico, heptadecanoico, esteárico, nonadecanoico, araquidónico, heneicosanoico así como los jabones asociados, especialmente compuestos de ácido graso C_{10}, C_{12}, C_{14}, C_{16} y C_{18} (compuestos de ácido cáprico, láurico, mirístico, palmítico y esteárico (sobre todos los ácidos, jabones y alcoholes), que están disponibles económicamente en cantidades para uso industrial o (como los alcoholes) se pueden obtener fácilmente a partir de los mismos. Los productos de ácido graso de este tipo representan sustancias bien definidas, que esencialmente se componen sólo de una sustancia activa.

De acuerdo con la invención merece la pena especialmente el ácido mirístico y/o jabón de ácido mirístico, sobre todo en lo que atañe a su actividad antimicrobiana. En algunos casos los ésteres mirísticos pueden mostrar concretamente también efecto anti-microbiano, en donde no obstante sólo el miristato de metilo, no así miristato de etilo y de propilo, se puede considerar con una concentración de inhibición de aproximadamente 100 mg/ml como equivalente a los compuestos de acuerdo con la invención. Sin embargo los compuestos de miristina tienen también otras ventajas; el ácido mirístico se funde a temperaturas inferiores a las de resinas naturales comparables (por ejemplo, colofonia) o del lúpulo, a saber a 54ºC, lo que en el uso es una ventaja desde el punto de vista técnico o bien hace prescindible un uso de vapor como medio de calentamiento. El bajo punto de fusión del ácido mirístico frente a resina y lúpulo es también una ventaja técnica para su uso, ya que aporta un menor peligro de escaldadura y se tiene bastante con calor residual de la industria azucarera (agua caliente). Sin embargo, por otra parte el punto de fusión de 54ºC no es demasiado bajo, ya que lleva a adhesión, por ejemplo, apelmazamiento de mercancías a granel en sacos a temperaturas habituales del ambiente (o superiores). Por tanto, el ácido miristínico (C_{14}) es también ideal para uso industrial. (Observación: C_{11} tiene, por ejemplo, un punto de fusión de 30ºC, C_{10} uno de 31ºC. Estos productos no son líquidos ni deslizables y para el uso industrial no son tan ventajosos como compuestos C_{14}). Por lo general los experimentos han mostrado que los ácidos grasos libres y sus jabones según la presente invención presentan una mejor actividad antimicrobiana que sus aldehídos y sus ésteres.

Además el ácido mirístico no tiene (al contrario que, por ejemplo, el lúpulo) ningún sabor propio (amargo). Finalmente, el ácido mirístico presenta una elevada precipitabilidad con Ca, de modo que se puede asegurar una elevada separación en la purificación del licor. También el alcohol mirístico (1-tetradecanol) es efectivo a concentraciones de 10 ppm o incluso inferiores (al contrario que el alcohol estearílico, con el que se deben usar concentraciones claramente superiores -principalmente en caso de proceso industrial-). Por tanto, de acuerdo con la invención, los compuestos de ácido graso que se usan son efectivos ya preferiblemente a 100 ppm, preferiblemente a 50 ppm, aún más preferiblemente a 10 ppm, especialmente de 1 a 10 ppm, por ejemplo, a 55 o 65ºC.

Se han demostrado como no adecuados para la industria azucarera -al menos en mezcla de reacción industrial- compuestos de ácido sórbico u otros compuestos de cadena corta ((ácido caproico) C_{6} o inferior) o de cadena larga ((ácido behénico) C_{22} o superior). Tampoco son de utilidad industrial compuestos tóxicos o bases de amonio cuaternario, resinas alcoxiladas y similares.

En muchos compuestos de ácido graso se trata de productos naturales fisiológicamente inocuos. Debido a que en el proceso de producción de azúcar se deben considerar sobre todo productos inocuos de este tipo, son también preferidos por estos motivos especialmente ácido(s) láurico, mirístico, palmítico y esteárico así como sus jabones. Evidentemente son de utilidad también aquellas combinaciones de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención.

La posibilidad de un efecto inhibidor de gérmenes de ácidos grasos es ciertamente conocida en algunos ámbitos o se ha postulado en el pasado (ácido sórbico, un ácido graso dos veces insaturado con 6 átomos de C, se usa como tal y como sal de potasio para la conservación de alimentos y se cataloga como inofensivo; además es de mencionar el ácido undecilénico como principio activo microbiológico (Wallhäuser, Praxis der Sterilisation - Desinfektion - Konservierung, quinta edición, Thieme Stuttgart, 1995, página 520)) y se encontró incluso una actividad en cepas de cultivo puras de ácidos grasos libres superiores (por ejemplo, LIH-LING y col., Applied and Evironm. Microbiol., 58, 1992, páginas 624 a 629), sin embargo estos ácidos grasos no merecen la pena en la práctica como agentes de desinfección para cultivos mixtos. Frecuentemente se designan también concentraciones de hasta 1 g de ácido graso por litro como efectivas (Kabara y col., Lipids, 12 (1977) 753 a 759), lo que sería completamente insuficiente para la fabricación de azúcar (a mayores dosis son propiamente el azúcar y sal inhibidoras de bacterias, sin embargo evidentemente no son adecuados azúcar y/o sal para conseguir en el marco del proceso de producción de azúcar los efectos de acuerdo con la invención).

Se muestra también que el efecto inhibidor de gérmenes postulado de los compuestos de ácido graso se revela como no evidenciado históricamente y hasta la actualidad nunca se dio o estimó como de utilidad industrial: en la tercera edición de Ullmanns Ezyclopädie der technischen Chemie (1954, tomo 5, Desinfektion und Sterilisation, página 753) aún se hace referencia a ácidos grasos como agentes de desinfección (en los años 40 se era relativamente optimistas en relación al efecto desinfectante de ácidos grasos en medicina), este capítulo en la cuarta edición (1975, tomo 10, páginas 47 a 48 en el capítulo "Desinfectantes" se abrevia sustancialmente ("El efecto máximo de ácidos grasos debe encontrarse en C_{11} a C_{15}…" o "sobre bactericidas de jabones se encuentran hallazgos relevantes de…") y en la quinta edición (1987, volumen A8) ya no se hace indicación alguna en el capítulo "Desinfectantes". Además es manifiesto que a temperaturas normales se dan muchas cepas de microorganismos insensibles a ácidos grasos y que hoy en día los ácidos grasos ya no se consideran en los desinfectantes.

Si se inyecta a 35-45ºC, por tanto a temperaturas tales en las que se trabaja normalmente en microbiología, un medio nutritivo con licor bruto no estéril de una extracción de remolacha azucarera, entonces es difícil en la mayoría de los casos detener una formación de ácido reconocible por la caída del pH mediante adición de ácidos grasos (especialmente en cultivos mixtos, en los que pueden penetrar microorganismos insensibles). Por el contrario la formación de ácido se bloquea a 55ºC y 65ºC mediante ácidos grasos según cada longitud de cadena a concentraciones de 4 a 40 mg/l durante un periodo de tiempo de 1 a 10 horas. Mientras que para los efectos observados a temperatura normal se fija un máximo con C_{11} - C_{12} (Ullmann, 1975), para microorganismos termófilos el efecto máximo se encuentra a temperaturas elevadas con C_{14} (ácido mirístico). Se sabe que en ácidos conservantes orgánicos, como el ácido sórbico, es efectiva la forma no disociada (Wallhäuser, Praxis der Sterilisation - Desinfektion - Konserservierung, quinta edición, Thieme Stuttgart, 1995, página 507). Es válido lo mismo para ácidos grasos con mayor longitud de cadena (Ullmann, 1954). Sin embargo, en medios acuosos ácidos los ácidos grasos con mayor longitud de cadena no pueden desempeñar efecto alguno cuando la solubilidad se encuentra por debajo de la concentración inhibidora mínima de los microorganismos. Mediante uso frente a microorganismos termófilos a temperaturas elevadas pueden ser muy efectivos ácidos grasos poco solubles con mayor longitud de cadena (C_{14}) en medios ácidos.

Se muestra de acuerdo con la invención que los compuestos de ácido graso reivindicados se deberían usar en una cantidad de 0,1 a 100 mg/l, preferiblemente de 5 a 40 mg/l, especialmente de 10 a 25 mg/l. A este respecto los compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención presentan una concentración inhibidora mínima inferior a 50 mg/l, aún más preferiblemente inferior a 40 mg/l, con especial preferencia inferior a 30 mg/l, especialmente inferior a 20 mg/l. La presencia al menos parcialmente o al menos temporalmente de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención en esta cantidad en la fase líquida durante el proceso de producción de azúcar se ha revelado como favorable o en todo caso suficiente para el efecto inhibidor de gérmenes deseado. Sin embargo está claro que según cada realización del proceso de producción de azúcar (continuo/continuo) puede variar la concentración en compuestos de ácido graso, especialmente, si los productos se añaden de forma intermitente al proceso de producción, por ejemplo, a la solución de extracción. Niveles de concentración especialmente preferidos de compuestos de ácido graso que se usan de acuerdo con la invención durante el proceso de producción se encuentran en 5 a 40 mg/l, especialmente de 10 a 25 mg/l.

Preferiblemente se añaden los ácidos grasos como jabones grasos. A este respecto resultan bien soluciones alcalinas o alcalinotérreas (excepto de calcio), preferiblemente soluciones de sal de potasio, especialmente en concentración de 0,5 a 30%. Los ácidos grasos se pueden añadir también como soluciones o suspensiones alcohólicas, especialmente como una solución de etanol de 1 a 100%, preferiblemente como una de 1 a 95%, especialmente como una de 10 a 80%. Se ha mostrado que el uso de acuerdo con la invención de compuestos de ácido graso es adecuado especialmente para la combinación con otros agentes antimicrobianos en el transcurso del proceso de producción. Preferiblemente se usan en el marco de una combinación de este tipo otros agentes antimicrobianos compatibles con alimentos.

En esto es especialmente preferida la combinación de acuerdo con la invención con lúpulo, derivados de lúpulo y resinas compatibles con alimentos. Se describen procedimientos de producción de azúcar, en los que se usan tal lúpulo o derivados de lúpulo, por ejemplo, en el documento EP 0681029 B1. Se describen procedimientos en los que se usan resinas compatibles con alimentos solas y en combinación con lúpulo y derivados de lúpulo en el documento WO 01/88205 A1. La combinación de otros agentes antimicrobianos con compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención se puede realizar de acuerdo con la invención tanto parcialmente como también en serie. De este modo se puede realizar, por ejemplo, el proceso de producción de azúcar de forma temporal en presencia de compuestos de ácido graso añadidos, de forma temporal con uso de resinas y de forma temporal en presencia de productos de lúpulo, por ejemplo, ácidos \beta de lúpulo, y en concreto tanto sucesivamente como también unos con otros.

La adición de acuerdo con la invención de ácidos grasos se puede realizar concretamente en cualquier punto de la producción de azúcar, pero más preferiblemente están presentes los compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención al menos en la extracción térmica de partes de plantas que contienen azúcar, especialmente remolacha azucarera o caña de azúcar. A este respecto se puede añadir, por ejemplo, jabón mirístico a las partes de plantas que se van a extraer tras la trituración mecánica de las materias primas vegetales que contienen azúcar.

Condiciones de temperatura preferidas para el uso de acuerdo con la invención de los compuestos de ácido graso son de 50 a 80ºC, especialmente de 55 a 70ºC.

Según una forma de realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención se usan los compuestos de ácido graso reivindicados en la obtención del licor bruto. Una representación del proceso de producción habitual para azúcar está incluido, por ejemplo, en Ullmann’s Encyklopädie der Technischen Chemie, cuarta edición, tomo 24, páginas 703 a 748, en donde se puede emprender la adición de acuerdo con la invención de compuestos de ácido graso en todas las etapas (parciales) ahí indicadas.

Más preferiblemente se añaden los compuestos de ácido graso reivindicados de acuerdo con la invención a la solución de extracción, con la que se extrae el azúcar de las plantas que contienen azúcar en las materias primas.

Según una forma de realización especialmente preferida se llevan a cabo los procedimientos de tratamiento con membrana o procedimientos de intercambio iónico en el transcurso del proceso de producción de azúcar en presencia de los compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención.

Preferiblemente se usan los compuestos de ácido graso reivindicados a una concentración de azúcar de 0,1 a 80%, especialmente a temperaturas elevadas, aproximadamente a temperaturas de 50 a 80ºC.

El peligro de incorporación de sustancias con sabor amargo en los productos de azúcar, que se encuentran en los productos de lúpulo, no se da por tanto en el caso de compuestos de ácido graso, ya que los compuestos de ácido graso usados preferiblemente no tienen sabor amargo. Por tanto los compuestos de ácido graso sin o con sabor propio despreciable son ventajosos.

El tratamiento con un compuesto de ácido graso de acuerdo con la invención se lleva a cabo con especial ventaja de forma alterante con un tratamiento con un agente inhibidor de microorganismos basado en lúpulo o basado en resina de pino, para luchar contra una adaptación de los microorganismos al preparado de lúpulo o resina de pino o contra una selección de microorganismos resistentes al lúpulo o resina de pino.

Si en un proceso no se observa selección o adaptación alguna, se puede usar un agente combinado, por ejemplo, de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención y resinas de pino y/o productos de lúpulo, para conseguir una actividad especialmente alta de un agente de combinación único.

Si se incuba un sustrato que contiene azúcar, por ejemplo, un medio de cultivo líquido que contiene azúcar, como se habitual en microbiología, ya sea no esterilizado o tras inoculación de una cepa bacteriana, se llega a una formación de ácido, que se puede reconocer de la forma más sencilla en una caída del pH. Se da el mismo fenómeno en la incubación de licores vegetales normales que contienen azúcar, por ejemplo, licores de remolacha. Una caída del pH por descomposición de azúcar significa en un proceso industrial, por ejemplo, la obtención de licor de azúcar a partir de remolachas azucareras, una pérdida de azúcar y una necesidad en agente alcalinizante. Además una caída del pH con un aumento del contenido en gérmenes en el sustrato va unido frecuentemente a una formación no deseada de gas y nitrito. Esta disposición forma también un sistema eficiente para la determinación del efecto inhibidor de gérmenes de sustancias en el marco del proceso de producción de azúcar.

En tanto que durante la formación de ácido provocada a temperaturas elevadas por microorganismos termófilos, por ejemplo, se añada una solución de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención, se llega a partir de una determinada concentración de 10 ppm a la detención de la formación de ácido y con ello a la caída a pH viable. Por tanto las desventajas relacionadas con la formación de ácido se pueden evitar mediante adición de, por ejemplo, ácido mirístico a un sustrato que contiene azúcar. Preferiblemente se trabaja, por tanto, a temperaturas elevadas, ya que los compuestos de ácido graso en sistemas acuosos fríos son menos solubles que en sistemas calientes. Por tanto estos se pueden usar debido a la mejor solubilidad especialmente buena a temperaturas elevadas frente a microorganismos termófilos. Además la flora de microorganismos de algunos tipos de bacterias se encuentra limitada a temperaturas elevadas.

Frente a las levaduras, los compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención, por ejemplo, el ácido mirístico, presentan de forma sorprendente una actividad claramente inferior que frente a bacterias termófilas. Además son poco solubles en las condiciones de pH y de temperatura del crecimiento de las levaduras, de modo que las propiedades conocidas de productos de lúpulo y resina de pino, que provocan en primer lugar una inhibición de bacterias, tienen lugar también con compuestos de ácido graso. Con un uso de compuestos de ácido graso en la zona de extracción de remolacha, por tanto antes de la purificación del licor con cal y ácido carbónico, se separan estos compuestos de ácido graso en gran medida. Los ácidos grasos forman con iones de Ca jabones insolubles, que se separan junto con carbonato de calcio de la corriente de proceso. Esto representa una ventaja de los ácidos grasos como agentes inhibidores de bacterias para la extracción de remolacha azucarera, ya que mediante la precipitabilidad con Ca se reducen decisivamente las cantidades que permanecen en la melaza y las trazas adheridas al azúcar preparado. Esas cantidades residuales en ácidos grasos, que no precipitan en la purificación del licor como sales de calcio y van a parar a la melaza, que son destinadas a la valorización mediante levaduras, se pueden considerar por tanto como inocuas en comparación con agentes químicos principales, como bases de amonio
cuaternario.

Según un aspecto adicional la presente invención se refiere también a un líquido de extracción para la extracción de materias primas vegetales que contienen azúcar, que contiene además de los constituyentes habituales de este líquido de extracción (es decir, no presentes de forma natural (en esta cantidad)) compuestos de ácido graso añadidos. Líquidos de extracción de este tipo contienen además del azúcar extraído (sacarosa), glucosa y fructosa en trazas, así como constituyentes que son característicos de la materia prima vegetal correspondiente, por ejemplo betaína (en caso de remolachas azucareras) o ácido aconítico (en caso de caña de azúcar). Otras sustancias contenidas pueden ser aminoácidos, como alanina, ácido aspárgico y ácido glutámico, isoleucina, leucina, treonina o valina (en el intervalo de 10 a 200 mg/l de licor bruto), oxalato, citrato, lactato o maleato (10 a 5000 mg/l de licor bruto) o ácido shikímico o flavonoides o componentes fenólicos como ácido cafeínico, ácido 3,4-dihidroxibenzoico, ácido clorogénico, apigenina, swertisina, luteolina o tricina (Schneider, "Technologie des Zuckers". Editorial Schaper, Hannover (1968), 247 a 253; van de Poel y col., "Sugar Technology", editorial Dr. Bartens, Berlín (1998), 152 a 157; van der Poel y col., "Zuckertechnologie", editorial Dr. Bartens, Berlín (2000), 163 a 168).

Según una forma de realización preferida el líquido de extracción de acuerdo con la invención contiene adicionalmente también lúpulo, derivados de lúpulo y/o resinas compatibles con alimentos adicionado(s).

Según un aspecto adicional la presente invención se refiere también a azúcar o subproductos que contienen azúcar de la producción industrial de azúcar a partir de materias primas vegetales, que se obtienen según el procedimiento de acuerdo con la invención y en consecuencia contienen un contenido residual en compuestos de ácido graso adicionados. Este contenido se puede detectar sin más con procedimientos analíticos conocidos, como cromatografía de gases etc. Azúcar o subproductos que contienen azúcar preferidos de acuerdo con la invención de la producción industrial de azúcar presentan un contenido en compuestos de ácido graso, desde el límite de detección hasta 1 ppm. Sin embargo son también productos preferidos acordes con la invención todos los azúcares y subproductos del azúcar que se originan en la producción industrial de azúcar como, por ejemplo, piensos de pulpa de remolacha, cal carbonatada, sirope y melaza. El pienso de pulpa de remolacha que se proporciona, por ejemplo, como producto prensado, representa un medio de crecimiento especialmente favorable para microorganismos no deseados. Naturalmente una invasión de este tipo puede perjudicar de forma determinante la calidad del pienso de estos productos. La presencia de compuestos de ácido graso añadidos no sólo reduce daños de este tipo al producto, sino también la generación de molestias por olores indeseados.

Según un aspecto adicional la presente invención se refiere también al uso de compuestos de ácido graso de acuerdo con la invención en la producción de azúcares. A este respecto se prefiere especialmente el uso para la inhibición de microorganismos termófilos, especialmente para la inhibición de Bacillus, Thermus y Clostridium.

La invención se aclarará más detalladamente a partir de los siguientes ejemplos con los que evidentemente no se limita la misma.

Ejemplo 1

Se esteriliza un medio nutritivo líquido, como es habitual en microbiología, y que se compone de 10 g de Bacto-peptona, 5 g de extracto de carne, 5 g de extracto de levadura, 1 g de glucosa, 1 g K_{2}HPO_{4}, 0,1 g de MgSO_{4}*7H_{2}O y 0,01 g de FeSO_{4}*7H_{2}O por litro de agua destilada, se esteriliza en la forma habitual durante 20 minutos a 120ºC y se inyecta a un recipiente aclimatado térmicamente a 65ºC con 20 ml de licor bruto de una extracción de remolacha azucarera a gran escala, en donde el valor del pH se registra en un aparato registrador. Después de esto el crecimiento de bacterias termófilas reduce el valor del pH progresivamente. Esto indica una formación de ácido provocada por microorganismos.

En el presente ejemplo tales microorganismos provocan a partir de aproximadamente 4 horas de incubación una caída del pH fuertemente creciente (\DeltapH/h). Mediante adición de 1 ml de solución alcohólica al 1% de ácido mirístico por litro de líquido de cultivo se detiene la caída del pH después de 5 horas de forma repentina y continuada. Resulta una actividad de al menos 14 horas a una concentración de 10 mg de ácido mirístico por litro de líquido de cultivo. El efecto es debido al ácido graso ya que en primer lugar cantidades de 40 a 60 ml de alcohol por litro de líquido de cultivo conducen a un perjuicio de un cultivo de este tipo.

1

Adición de 10 mg/l de ácido mirístico a pH 6,47.

Ejemplo 2

En un cultivo mixto según el ejemplo 1 se manifiesta la presencia de bacterias termófilas con una caída de pH fuertemente creciente (\DeltapH/h). Mediante adición de 1 ml de solución alcohólica al 1% de ácido palmítico por litro de líquido de cultivo, que corresponde a 10 mg/l, se detiene por completo inmediatamente la caída del pH después de 5 horas, pero ya tras 1,5 a 2 horas se llega al contrario que el ejemplo 1 a una nueva caída del pH en el cultivo. Una nueva adición de ácido palmítico hasta una concentración total de 50 mg/l hace que esta caída del pH ya no se detenga, sino que la ralentiza de 0,13 a 0,07 unidades de pH por hora. El ejemplo muestra un efecto principal del ácido palmítico (C_{16}), que sin embargo es de muy corta duración. El ácido esteárico (C_{18}) y el ácido oleico (C_{18:2}) se comportan de forma muy parecida mientras que el ácido behénico (C_{22}) no muestra efecto alguno en un ejemplo de este tipo.

2

Adición de 10 mg/l de ácido palmítico a pH 6,52 y 4 x 10 mg/l entre pH 6,49 y 6,36.

Ejemplo 3

En un cultivo mixto según el ejemplo 1 se da una caída de pH por bacterias termófilas. Una adición en dos veces de 1 ml de solución alcohólica al 1% de ácido láurico (C_{12}), que corresponde a una concentración de 20 mg/l, no conduce a efecto alguno. Ya una tercera adición de 1 ml de solución, que corresponde a una concentración total de 30 mg/l, detiene la caída del pH. Con ácido undecanoico (C_{11}) se consigue en un ejemplo de este tipo ya a 40 mg/l un efecto. Con ácido sórbico (C_{6:2}), un agente conservante conocido, no se consigue efecto alguno de forma sorprendente a 150 mg/l. Esto muestra que el efecto de ácidos grasos a temperaturas elevadas no se puede derivar de las indicaciones de la bibliografía sobre microorganismos mesófilos.

3

Adición de 3 x 10 mg/l de ácido láurico entre pH 6,74 y 6,49.

Ejemplo 4

Se inyecta un medio nutritivo líquido como en el ejemplo 1 a una cepa de cultivo puro DSMZ 457 de Deutschen Sammlung für Mikroorganismen y Zellkuturen GmbH. Se puede detener una caída del pH que se produce después de 1 hora mediante adición dos veces de 0,2 ml de solución alcohólica al 1% de ácido mirístico (C_{14}), que corresponde a una concentración de sólo 4 mg/l. Después de 4 horas se produce una nueva caída de pH, que se puede detener otras 7 horas mediante una adición más de 2 mg/l, por tanto en total 6 mg/l. Este ejemplo demuestra que se pueden conseguir también efectos similares en cultivos puros, incluso con concentraciones muy bajas.

4

Adición de 2 x 2 mg/l de ácido mirístico entre pH 6,81 y 6,51 y otros 2 mg/l a pH 6,39.

Ejemplo 5

Se genera un cultivo mixto según el ejemplo 1, se incuba sin embargo a 35ºC. No se puede detener una caída del pH establecida tras 5 horas mediante 11 adiciones sucesivas de 1 ml de solución alcohólica al 1% de ácido mirístico por litro de cultivo, que corresponde a 110 mg/l, y una adición más de 4 ml, por tanto en total 150 mg/l. Este ejemplo muestra la diferencia característica en comportamiento entre cultivos mixtos mesófilos y termófilos.

5

Adición de 11 x 10 y 1 x 40 mg/l de ácido mirístico entre pH 6,55 y 6,30.

Ejemplo 6

Se genera un cultivo mixto según el ejemplo 1. Se puede detener de forma inmediata y persistente una caída del pH que se produce tras 4 horas mediante adición de 1 ml de solución acuosa al 1% de ácido mirístico como sal de potasio por litro de líquido de cultivo. Resulta una actividad de al menos 12 horas a una concentración de 10 mg de ácido mirístico (como sal de potasio) por litro de cultivo líquido.

6

Adición de 10 mg/l de ácido mirístico como sal de potasio a pH 6,46.

Ejemplo 7

Se opera un dispositivo de extracción de remolachas para el procesamiento continuo de 12.000 t de remolachas por día, compuesto por una torre de extracción y estrujado de trozos, sin adición de agentes conocidos para la reducción de la actividad bacteriana, como formalina, ditiocarbamatos, productos de lúpulo y de resina. En el licor bruto hay un contenido de ácido láctico de 630 a 790 mg/l. Mediante dosificación triple de una solución de jabones con ácido mirístico al 20% en una cantidad cada vez de 200 l a las 9, 13 y 17 horas, que corresponde a una dosificación de 10 g/t de remolacha, se puede reducir el contenido en ácido láctico durante el día a 450-550 mg/l. Se pretendería una dosificación automática con dosificación distribuida simultáneamente durante 24 horas.

Ejemplo 8 Determinación de valores de CIM: efecto de ácidos grasos o sus alcoholes en comparación con los ésteres de ácido graso

Como concentración inhibidora mínima (CIM) de una sustancia anti-microbiana se considera la concentración mínima con la que esta sustancia muestra efecto, es decir cuanto menor sea este valor menos sustancia anti-microbiana se debe añadir para detener el crecimiento de microorganismos. Para ilustrar el efecto anti-microbiano en el marco de la producción de azúcar se llevan a cabo experimentos a modo de ejemplo con compuestos de miristina.

Se esteriliza de forma habitual un medio nutritivo líquido como es habitual en la microbiología y que se compone de 10 g de Bacto-peptona, 5 g de extracto de carne, 5 g de extracto de levadura, 1 g de glucosa, 1 g de K_{2}HPO_{4}, 0,1 g de MgSO_{4}\cdot7H_{2}O y 0,01 g de FeSO_{4}\cdot7 H_{2}O por litro de agua destilada, durante 20 minutos a 120ºC y se inyecta a un recipiente aclimatado térmicamente a 65ºC con 20 ml de licor bruto de una extracción de remolacha azucarera a gran escala, con lo que el valor del pH se registra en un aparato registrador. Tras el aumento de bacterias termófilas cae progresivamente el valor del pH. Esto indica una formación de ácido provocada por micro-
organismos.

La determinación de los valores de CIM se realiza mediante adición paulatina de compuestos de ácido graso en etapas de 10 mg/l hasta la estabilización del valor del pH, lo que denota el final del crecimiento de microorganismos, o hasta la consecución de una concentración máxima de 150 mg/l que estaría excluida totalmente de un uso industrial por motivos económicos. Los resultados se representan en la siguiente tabla:

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Producto (disuelto en etanol)	Concentración inhibidora mín. - (CIM) [mg/l]
Miristato de propilo	Ningún efecto en la concentración máxima (> 150)
Miristato de etilo	Ningún efecto en la concentración máxima (> 150)
Alcohol miristílico	10
Ácido mirístico	10

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Los experimentos muestran que el ácido graso libre (aquí ácido mirístico) y su alcohol presentan un valor de CIM respectivamente de 10 mg/l, sin embargo los correspondientes ésteres son ineficaces en el intervalo de concentración ensayado.

Ejemplo 9 Determinación de valores de CIM: ácido mirístico y láurico

La determinación de valores de CIM se realiza, comparativamente al ejemplo 8, mediante adición paulatina de compuestos de ácido graso en etapas de 2 mg/l hasta la estabilización del valor de pH, lo que denota el final del crecimiento de microorganismos. Los compuestos de ácido graso usados en este ejemplo son ácido mirístico y ácido láurico o sus sales de potasio. A este respecto se usaron los ácidos tanto individualmente como también en una mezcla 1:1, las sales exclusivamente en una mezcla 1:1. Los resultados se representan en la siguiente
tabla:

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Producto (disuelto en etanol)	Concentración inhibidora mín. (CIM) [mg/l]
Ácido mirístico	6
Ácido mirístico y láurico (1:1)	8
Miristato y laurato de potasio (1:1)	8
Ácido láurico	18

Los experimentos muestran que se puede usar con éxito el ácido mirístico (6 mg/ml) en una concentración esencialmente inferior a la de ácido láurico (18 mg/ml). De forma sorprendente se podría comprobar con una mezcla 1:1 de ambos ácido (8 mg/ml) una CIM similar como a la de la adición subsiguiente de ácido mirístico. Una mezcla 1:1 de ambas sales de potasio (8 mg/ml) eran similarmente eficientes.

Claims

1. Procedimiento para la producción de azúcar o subproductos que contienen azúcar de la producción industrial de azúcar, como piensos de pulpa de remolacha, cal carbonatada, sirope y melaza, a partir de materias primas vegetales que contienen azúcar, caracterizado porque la producción se lleva a cabo al menos parcialmente en presencia de ácidos grasos añadidos o sus jabones, aldehídos y alcoholes.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes presentan una longitud de cadena mayor que 8, especialmente mayor que 10, y menor que 21, especialmente menor que 20.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se usan ácido heptanoico, caprílico, pelargónico, cáprico, undecanoico, láurico, tridecanoico, mirístico, petadecanoico, palmítico, heptadecanoico, esteárico, nonadecanoico, araquidónico, heneicosanoico o los jabones asociados como compuestos de ácido graso.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usan los ácidos, jabones o alcoholes de compuestos de ácido graso C_{10}, C_{12}, C_{14}, C_{16} y C_{18}.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se usan los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes en una cantidad de 0,1 a 100 mg/l, preferiblemente de 5 a 40 mg/l, especialmente de 10 a 25 mg/l.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se añaden los compuestos de ácido graso como jabones, preferiblemente como soluciones o suspensiones de sal alcalina o alcalinotérrea, especialmente como solución de sal potásica, especialmente como solución de sal potásica de 0,5 a 35%.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se añaden como solución o suspensión alcohólica, preferiblemente como una solución de etanol de 1 a 95%, especialmente de 10 a 80%.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se usan en combinación con otros agentes antimicrobianos compatibles con alimentos, especialmente en combinación con resinas compatibles con alimentos naturales, lúpulo o derivados de lúpulo o combinaciones de los mismos.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se usan al menos en la extracción térmica de partes de plantas que contiene azúcar, especialmente de remolacha azucarera o caña de azúcar.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se añaden a la solución de extracción con la que se extrae el azúcar de las materias primas vegetales que contienen azúcar.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se usan al menos durante el procedimiento de tratamiento con membrana y/o durante el procedimiento de intercambio iónico.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se usan a una concentración de azúcar de 0,1 a 80%, especialmente de 60 a 70%, especialmente a una temperatura de 50 a 80ºC.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes se usan durante la obtención del azúcar del sirope.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la materia prima vegetal es remolacha azucarera o caña de azúcar.

15. Líquido de extracción para la extracción de materias primas vegetales que contienen azúcar, caracterizado porque contiene adicionalmente ácidos grasos añadidos o sus jabones, aldehídos y alcoholes.

16. Líquido de extracción según la reivindicación 15, caracterizado porque contiene adicionalmente resinas compatibles con alimentos naturales añadidas, especialmente colofonia o derivados de colofonia, lúpulo o derivados de lúpulo.

17. Azúcar o subproducto que contiene azúcar de la producción industrial de azúcar a partir de materias primas vegetales, que se obtienen según un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14 con un contenido en ácidos grasos añadidos o sus jabones, aldehídos y alcoholes.

18. Subproducto que contiene azúcar de la producción industrial de azúcar según la reivindicación 17, seleccionado del grupo compuesto por pienso de pulpa de remolacha, cal carbonatada, sirope y melaza.

19. El uso de ácidos grasos o sus jabones, aldehídos y alcoholes en la producción de azúcar.

20. El uso según la reivindicación 19 para la inhibición de microorganismos termófilos, especialmente para la inhibición de tipos de Bacillus, Thermus y Clostridium.