ES2600207T3 - Composiciones espumantes y métodos para prepararlas - Google Patents

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ES2600207T3 ES07864783.1T ES07864783T ES2600207T3 ES 2600207 T3 ES2600207 T3 ES 2600207T3 ES 07864783 T ES07864783 T ES 07864783T ES 2600207 T3 ES2600207 T3 ES 2600207T3
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Abstract

Un método para preparar una composición espumante que comprende: poner en contacto un flujo continuo de un fluido supercrítico con un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transición vítrea por encima de la temperatura ambiente a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea del ingrediente particulado, en donde el fluido supercrítico es dióxido de carbono, óxido nitroso, o un hidrocarburo halogenado, en donde el fluido supercrítico tiene una temperatura crítica de al menos 10°C y en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos; albergando el ingrediente particulado a la temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea del ingrediente particulado durante un período de tiempo eficaz para permitir la transferencia del fluido supercrítico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; reducir la temperatura por debajo de la temperatura de transición vítrea del ingrediente particulado, atrapando de ese modo al menos una parte del fluido supercrítico en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; y reducir adicionalmente la temperatura por debajo de la temperatura crítica de tal manera que los fluidos supercríticos atrapados formen una mezcla de gas y gas licuado en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones espumantes y metodos para prepararlas Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a composiciones espumantes, y, en particular, a composiciones espumantes solubles que comprenden un fluido supercntico atrapado, y metodos para prepararlas.
Antecedentes de la invencion
Diversos productos alimenticios preparados convencionalmente, por ejemplo, capuchino, batidos de leche, y ciertas sopas, deseablemente incluyen burbujas o espuma. Con el fin de acomodar una demanda creciente a la conveniencia del consumidor que prepara alternativas de alimentos instantaneos, los fabricantes han desarrollado una variedad de productos alimenticios instantaneos que proporcionan a los consumidores los productos alimenticios que desean a partir de un producto alimenticio instantaneo conveniente que tiene las mismas o similares caractensticas que los productos alimenticios preparados convencionalmente. Un reto para los fabricantes es como producir un producto alimenticio instantaneo que tenga burbujas o espuma deseables.
Una tecnica utilizada para la fabricacion de un producto alimenticio instantaneo con espuma es a traves del uso de composiciones espumantes en polvo que producen espuma tras la reconstitucion en un lfquido. Se han utilizado composiciones espumantes en polvo para conferir textura de burbujas o de espuma a una amplia variedad de alimentos y bebidas. Por ejemplo, se han utilizado composiciones espumantes para conferir textura de burbujas o de espuma a capuchino y otras mezclas de cafe instantaneos, mezclas de bebidas refrescantes instantaneas, mezclas para sopas instantaneas, mezclas de batidos de leche instantaneas, coberturas para postres instantaneas, salsas instantaneas, cereales calientes o fnos, y similares, cuando se combinan con agua, leche, u otro lfquido adecuado.
Algunos ejemplos de sustitutivos lacteos espumantes inyectados con gas que pueden ser utilizados para conferir la espuma o burbujas se describen en las Patentes de Estados Unidos Num. 4.438.147 y en el documento EP 0 458 310. Mas recientemente, la Patente de Estados Unidos Num. 6.129.943 describe un sustitutivo lacteo espumante producido por la combinacion de un carbohidrato gasificado con protemas y lfpidos. Utilizando esta tecnologfa, fue posible eliminar la inyeccion de gas de la composicion de sustitutivo lacteo lfquido antes del secado por pulverizacion.
El documento EP 0 813 815 B1 describe una composicion de sustitutivo lacteo espumante que es o bien un sustitutivo lacteo espumante con gas inyectado o bien un sustitutivo lacteo que contiene ingredientes de carbonatacion qmmicos que contiene mas de 20% en peso de protema. El polvo descrito tiene, como ingredientes esenciales, protemas, lfpidos y material de carga, siendo la carga especialmente un carbohidrato soluble en agua. Se necesita el alto contenido de protemas para obtener una espuma compacta de tipo crema batida, que se pueda tomar con cuchara.
Otra composicion espumante se describe en la Patente de Estados Unidos Num. 6.713.113 que describe un ingrediente espumante soluble en polvo que comprende una matriz que contiene carbohidratos, protema, y gas a presion atrapado. Sin embargo, los ingredientes en polvo que contienen tanto carbohidratos como protemas son susceptibles de reacciones de pardeamiento no oxidativas que pueden afectar negativamente a la apariencia, el sabor, y la vida util de los productos alimenticios envasados. Estas reacciones qmmicas complejas se producen entre las protemas y los carbohidratos, especialmente azucares reductores, para formar pigmentos polimericos que pueden producir decoloracion severa y disminucion de la calidad del sabor de los productos alimenticios. Las Publicaciones de las Solicitudes de Patente de Estados Unidos Num. 2006/0040033 y 2006/0040034 describen composiciones espumantes no carbohidratas y composiciones espumantes no proteicas, respectivamente, que proporcionan resistencia al pardeamiento no deseado y problemas de calidad del sabor.
Las desventajas de las composiciones espumantes existentes y los metodos de fabricacion de las mismas incluyen los tiempos de elaboracion relativamente largos requeridos para introducir el gas en la estructura de la composicion espumante y los altos costes de la materia prima que resultan del gas y otros materiales perdidos. Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad de composiciones espumantes para uso en productos alimenticios y de bebidas instantaneos que exhiban caractensticas de formacion de espuma deseables despues de su reconstitucion y que puedan prepararse por medio de metodos que reduzcan deseablemente los tiempos de elaboracion y los costes de las materias primas. La presente invencion proporciona estos y otros beneficios, como resultara evidente a partir la siguiente descripcion de las realizaciones de la presente invencion.
Compendio de la invencion
Por lo tanto, en un aspecto, la presente invencion proporciona un metodo para preparar una composicion espumante
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que comprende poner en contacto un flujo continuo de un fluido supercntico con un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente a una temperatura superior a la temperatura de transicion vftrea del ingrediente concreto, en donde el fluido supercntico es dioxido de carbono, oxido nitroso, o un hidrocarburo halogenado, en donde el fluido supercntico tiene una temperatura cntica de al menos 10°C y en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos, albergando el ingrediente particulado a la temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado durante un penodo de tiempo eficaz para permitir la transferencia del fluido supercntico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado, reduciendo la temperatura por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, atrapando de ese modo al menos una parte del fluido supercntico en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; y reduciendo adicionalmente la temperatura por debajo de la temperatura cntica de tal manera que los fluidos supercrfticos atrapados formen una mezcla de gas y gas licuado en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado.
Una composicion espumante que comprende un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente y que tiene una pluralidad de espacios internos que contienen una mezcla de gas y el gas licuado de un fluido supercntico, en donde el fluido supercntico es dioxido de carbono, oxido nitroso, o un hidrocarburo halogenado, en donde el fluido supercntico tiene una temperatura cntica de al menos 10°C y en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos, el gas y el gas licuado que estan atrapados en los espacios internos.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama de flujo de acuerdo con un aspecto de la invencion;
La FIG. 2 es un perfil de tiempo-temperatura-presion representativo compilado a partir de los
experimentales obtenidos en el Ejemplo 1; y
La FIG. 3 es un grafico que muestra el estado fluido y la densidad de fluido de dioxido de
funcion de la temperatura a una presion manometrica constante de 100 bares.
Descripcion detallada
La presente invencion proporciona composiciones que contienen fluidos supercrfticos atrapados y metodos para prepararlas para su uso en productos alimenticios y bebidas, incluyendo, por ejemplo, capuchino y otras mezclas de cafe instantaneos, mezclas de bebidas refrescantes instantaneas, mezclas de sopa instantaneas, mezclas de batidos de leche instantaneas, coberturas de postres instantaneas, salsas instantaneas, cereales calientes o fnos, y similares. La composicion espumante se prepara atrapando un fluido supercntico dentro de la estructura de poros de un ingrediente particulado poroso. Segun se utiliza en la presente memoria, "estructura de poros" se refiere a una pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado, y "espacios internos" se refiere a los huevos internos sellados, tambien conocidos como poros cerrados, del ingrediente particulado que no estan abiertos a la atmosfera circundante. Una descripcion mas detallada de los espacios internos, el metodo utilizado para medir el volumen de los espacios internos, y los intervalos de volumen de los espacios internos adecuados para su uso con esta invencion se proporcionan en las Publicaciones de Patente de Estados Unidos Num. 2006/0040033, 2006/0040034 y 2006/0040038.
De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para preparar una composicion espumante que comprende poner en contacto un fluido supercntico que tiene una temperatura cntica de al menos aproximadamente 10°C con un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente a una temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos; albergando el ingrediente particulado a la temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado durante un penodo de tiempo eficaz para transferir al menos una porcion del fluido supercntico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; y reduciendo la temperatura por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, atrapando de ese modo al menos una parte del fluido supercntico en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado.
De acuerdo con otro aspecto de la invencion, se proporciona una composicion espumante que comprende un ingrediente particulado que tiene una pluralidad de espacios internos que contienen un fluido supercntico atrapado que tiene una temperatura cntica de al menos aproximadamente 10°C.
De acuerdo con otro aspecto mas de la invencion, se prepara una composicion espumante mediante un metodo que comprende poner en contacto un fluido supercntico que tiene una temperatura cntica de al menos aproximadamente 10°C con un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente a una temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos; albergando el ingrediente particulado a la temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado durante un penodo de
datos
carbono como una
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tiempo eficaz para permitir la transferencia del fluido supercntico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; y reduciendo la temperatura por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, atrapando de ese modo al menos una parte del fluido supercntico en el ingrediente particulado.
En una realizacion preferida, dicho metodo comprende adicionalmente las etapas de elevar la temperatura del fluido supercntico para elevar la temperatura del ingrediente particulado por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado; y reducir la temperatura del fluido supercntico para reducir la temperatura del ingrediente particulado por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado.
Preferiblemente, el metodo comprende adicionalmente poner en contacto el ingrediente particulado con un flujo continuo del fluido supercntico.
El fluido supercntico puede comprender al menos uno de dioxido de carbono, oxido nitroso, un gas noble, un hidrocarburo halogenado, y un hidrocarburo. Ademas, o alternativamente, el fluido supercntico puede tener una densidad en el intervalo de 0,1 g/cc a aproximadamente 1,6 g/cc.
El fluido supercntico atrapado puede comprender al menos 0,5 por ciento en peso de la composicion espumante y, opcionalmente, al menos una parte del fluido supercntico atrapado puede comprender un gas licuado.
En realizaciones preferidas, se incorpora al menos un aditivo soluble en el fluido supercntico.
El ingrediente particulado comprende preferiblemente al menos uno de un polvo sustancialmente libre de carbohidratos, un polvo sustancialmente libre de protemas, y un polvo de cafe soluble.
El ingrediente particulado debe ser comestible y tener una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente (es decir, 0°C o mas). Preferiblemente, la temperatura de transicion vftrea esta en el intervalo de 30°C a 150°C y mas preferiblemente 50°C a 130°C. Preferiblemente, el contenido de humedad del ingrediente particulado (tanto antes como despues de atrapar cualquier fluido supercntico en los espacios internos (del mismo) esta en el intervalo de 0-20% en peso, mas preferiblemente 1-10%, y aun mas preferiblemente 2-5%. Preferiblemente, el tamano de partmula del ingrediente particulado (tanto antes como despues de atrapar cualquier fluido supercntico en los espacios internos del mismo) es de 1-5000 micras, preferiblemente de 5-2000 micras, y mas preferiblemente de 10-1000 micras. El ingrediente particulado puede ser de varias formas, incluyendo carbohidratos, protemas, y/o mezclas de los mismos. El ingrediente particulado puede incluir opcionalmente una grasa dispersa ademas de carbohidratos y/o protemas.
Los carbohidratos adecuados incluyen, por ejemplo, azucares (tales como glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa, manosa, y maltosa), alcoholes polihidroxilados (tales como glicerol, propilenglicol, poligliceroles, y polietilenglicoles), alcoholes de azucares (tales como sorbitol, manitol, maltitol, lactitol, eritritol, y xilitol), oligosacaridos, polisacaridos, productos de hidrolisis del almidon (tales como, maltodextrinas, jarabes de glucosa, jarabes de mafz, jarabes con alto contenido de maltosa, y jarabes con alto contenido de fructosa), gomas (tales como xantano, alginatos, carragenanos, guar, gelano, algarroba, y gomas hidrolizadas), fibras solubles (tales como inulina, goma guar hidrolizada, y polidextrosa), almidones modificados (tales como, almidones modificados ffsica o qmmicamente que son solubles o dispersables en agua), celulosas modificadas (tales como metilcelulosa, carboximetilcelulosa, e hidroxipropilmetilcelulosa) y/o mezclas de los mismos.
Las protemas adecuadas incluyen, por ejemplo, protemas de leche, protemas de soja, protemas de huevo, gelatina, colageno, protemas de trigo, protemas hidrolizadas (tales como gelatina hidrolizada, colageno hidrolizado, casema hidrolizada, protema de suero de leche hidrolizada, protema de la leche hidrolizada, protema de soja hidrolizada, protema de huevo hidrolizada, protema de trigo hidrolizada, y aminoacidos), y/o mezclas de los mismos.
Las grasas adecuadas incluyen, por ejemplo, grasas, aceites, aceites hidrogenados, aceites interesterificados, fosfoftpidos y acidos grasos derivados de fuentes vegetales, lacteas, o animales, y fracciones o mezcla de los mismos. La grasa tambien se puede seleccionar entre ceras, esteroles, estanoles, terpenos, y fracciones o mezclas de los mismos.
Opcionalmente, el ingrediente particulado puede estar sustancialmente libre de carbohidratos y/o sustancialmente libre de protemas (tal como un polvo de cafe soluble, por ejemplo). Los ingredientes particulados sustancialmente libres de carbohidratos y/o sustancialmente libres de protemas preferidos incluyen los descritos en la Publicacion de la Solicitud de Patente de Estados Unidos Num. 2006/0040033, 2006/0040034 y 2006/0040038. Ejemplos de tales ingredientes particulados se exponen a continuacion en la Tabla 1 con sus respectivas temperaturas de transicion vftrea. En la presente memoria, las composiciones espumantes libres de carbohidratos de esta invencion contienen menos de aproximadamente 1%, preferiblemente menos de aproximadamente 0,5%, y mas preferiblemente menos de 0,1% de carbohidratos. Las composiciones libres de carbohidratos especialmente preferidas de esta invencion estan desprovistas de carbohidratos. Las composiciones espumantes libres de protemas de esta invencion
contienen menos de aproximadamente 1%, preferiblemente menos de aproximadamente 0,5%, y mas preferiblemente menos de aproximadamente 0,1% de protema. Las composiciones libres de protemas especialmente preferidas de esta invencion estan desprovistas de protemas.
5 Tabla 1
Sustancialmente libre de protemas
Tg (°C)
Maltodextrina 10 DE
65
Glucosa SS 33 DE al 92%
74
Almidon modificado al 8%
Maltodextrina 18 DE al 92%
100
Almidon modificado al 8%
Glucosa SS 33 DE al 98,5%
Polisorbato 20 al 1%
Alginato de propilenglicol (PGA) al 0,5%
68
Glucosa SS 33 DE al 82%
Almidon modificado al 8%
Aceite de soja hidrogenado al 10%
65
Sustancialmente libre de carbohidratos
Tg (°C)
Gelatina hidrolizada
70
Caseinato de sodio hidrolizado
69
Mezcla de carbohidratos y protemas
Tg (°C)
Lactosa al 52% y Glucosa SS 33 DE
Leche desnatada en polvo al 47%
Fosfato disodico al 1%
61
Cafe soluble
Tg (°C)
Secado mediante pulverizacion
51
Con gas inyectado Atomizados
74
Secado mediante pulverizacion con gas inyectado
73
Liofilizado
60
• Las composiciones se expresan como % en peso seco; SS = Solidos de Jarabe; las proporciones exactas de los componentes ingredientes se pueden variar; la Tg puede variar sustancialmente y es una funcion de la composicion y del nivel de humedad; las propiedades ffsicas pueden variar enormemente y estan determinadas por los metodos de procesamiento y las condiciones utilizadas para la fabricacion de ingredientes; esta lista de ejemplos no es limitante.
Preferiblemente, el ingrediente particulado comprende un ingrediente o mezcla de ingredientes seleccionados de tal manera que la estructura de la composicion espumante es suficientemente fuerte para retener el fluido supercntico 10 atrapado. La temperatura de transicion vftrea (Tg) marca un cambio de fase de segundo orden caracterizado por la transformacion de la composicion en polvo de un estado solido particulado vftreo ngido a un estado solido particulado de goma blanda. Este estado solido particulado de goma blanda se distingue claramente de un estado fundido licuado (en el que todas las partmulas calentadas se uninan para proporcionar un fluido viscoso homogeneo). En general, la solubilidad del gas y las velocidades de difusion son mas altas en los materiales a, o por 15 encima de, la Tg. La Tg depende de la composicion qmmica y el nivel de humedad y, en general, un peso molecular medio mas bajo y/o una mayor humedad reduciran la Tg. La Tg se puede elevar o reducir deliberadamente simplemente disminuyendo o aumentando, respectivamente, el contenido de humedad del polvo utilizando cualquier procedimiento adecuado conocido para un experto en la tecnica. La Tg se puede medir utilizando tecnicas de calorimetna diferencial de barrido o de analisis termico mecanico establecidas.
Los ingredientes opcionales adicionales incluyen, por ejemplo, edulcorantes artificiales, emulsionantes,
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estabilizantes, espesantes, agentes antiapelmazantes, colores, sabores, aromas, y similares. Los edulcorantes artificiales adecuados incluyen sacarina, ciclamatos, acesulfamo, edulcorantes a base de L-aspartil, tales como aspartamo, y mezclas de estos. Los emulsionantes adecuados incluyen monogliceridos, digliceridos, lecitina, esteres de monodigliceridos de acido diacetiltartarico (DATEM), estearoil-lactilatos, almidones alimentarios modificados, polisorbatos, PGA, esteres de sacarosa, y mezclas de los mismos. Los estabilizadores adecuados incluyen fosfato dipotasico y citrato de sodio. Los agentes antiapelmazantes adecuados incluyen, por ejemplo, sodio silicato de aluminio, dioxido de silicio, y fosfato de tri-calcio.
Los fluidos supercnticos adecuados para su uso con la presente invencion pueden incluir, por ejemplo, dioxido de carbono supercntico, oxido nitroso supercntico, gases nobles supercnticos tales como xenon, hidrocarburos halogenados supercnticos tales como Freones, e hidrocarburos supercnticos tales como etano, propano, butano, etileno, y similares. Se prefieren dioxido de carbono supercntico, oxido nitroso supercntico, y gases nobles supercnticos. El fluido supercntico tiene una temperatura critica de al menos 10°C, preferiblemente en el intervalo de 10°C a 175°C, mas preferiblemente en el intervalo de 25°C a 150°C. El fluido supercntico tiene preferiblemente una presion critica en el intervalo de 20 atm a 100 atm, mas preferiblemente en el intervalo de 30 atm a 80 atm, y una densidad en el intervalo de 0,1 g/cc a 1,6 g/cc, mas preferiblemente en el intervalo de 0,15 g/cc a 1,4 g/cc, y lo mas preferiblemente en el intervalo de 0,2 g/cc a 1,2 g/cc. Los fluidos supercnticos que tienen temperaturas cnticas por debajo de 10°C (por ejemplo, N2 con una temperatura critica de -147°C) no son adecuados para su uso con la presente invencion.
Un fluido supercntico es una sustancia a una temperatura y presion por encima tanto de su temperatura critica como de su presion cntica. La combinacion de temperatura y presion cnticas define el punto critico termodinamico en el que el estado ftquido deja de existir. Segun se utiliza en la presente memoria, fluido supercntico se refiere a un gas que ha alcanzado una temperatura y presion por encima de su punto critico termodinamico. Fluido supercntico atrapado se refiere a tal fluido supercntico que esta presente en los espacios internos de un ingrediente particulado poroso. Se contempla que, dependiendo de la temperatura cntica y de la presion del fluido supercntico y la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, la temperatura y la presion requeridas para atrapar el fluido supercntico dentro de la estructura de poros del ingrediente particulado pueden dar como resultado que el fluido supercntico no se encuentre ya en un estado supercntico cuando este atrapado. Por ejemplo, un fluido supercntico atrapado en los espacios internos de un ingrediente particulado poroso a una temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado podna ser convertido posteriormente en un gas o mezcla de gas y ftquido cuando el ingrediente particulado se enfne por debajo de su temperatura de transicion vftrea y el fluido supercntico atrapado se enfne por debajo de su temperatura critica. Segun se utiliza en la presente memoria, fluido supercntico atrapado abarca tambien tales sustancias. La Tabla 2 proporciona datos para la temperatura critica (°C), presion cntica (bares), densidad critica (g/cc), y densidad del ftquido (g/cc) aproximadas para una serie de gases adecuados.
Tabla 2
Gas
Temperatura critica (°C) Presion critica (bar) Densidad critica (g/cc) Densidad del ftquido (g/cc)
Dioxido de carbono
31 73 0,46 1,1
Oxido nitroso
36 72
Etano
32 49
Propano
97 42 0,5
Butano
152 38 0,6
Etileno
10 51
Freon 12
112 41 0,56 1,3
Freon 13
29 39 0,58 1,3
Freon 22
96 49 0,52 1,2
Freon 23
26 48 0,52 0,7
Freon 41
45 59
Freon 116
20 30 0,61 1,6
Freon C318
115 28
Xenon
17 58
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En una forma, una composicion espumante se prepara atrapando un fluido supercntico dentro de los espacios internos de un ingrediente particulado haciendo pasar un flujo continuo de fluido supercntico a traves del lecho de partfculas. Preferiblemente, la temperatura del ingrediente particulado se eleva por encima de la temperatura de transicion vftrea (Tg) del ingrediente particulado por contacto directo con el fluido supercntico a medida que el fluido supercntico calentado se hace pasar a traves del lecho de partfculas. Ademas, o como alternativa, la temperatura del ingrediente particulado puede elevarse por encima de la Tg utilizando una variedad de metodos conocidos por los expertos en la tecnica para la aplicacion de calor directo o indirecto (p. ej., recipiente de mezclado calentado con camisa, calentamiento por microondas, calentamiento con infrarrojos ("IR°), y similares).
Una vez que la temperatura del ingrediente particulado se eleva por encima de la Tg, el ingrediente particulado se mantiene a una temperatura por encima de la Tg durante un penodo de tiempo eficaz para transferir al menos una porcion del fluido supercntico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado, preferiblemente en el intervalo de 1 minuto a 30 minutos, mas preferiblemente, en el intervalo de 5 minutos a 20 minutos. Posteriormente, la temperatura del ingrediente particulado se reduce por debajo de la Tg del ingrediente particulado, preferiblemente hasta al menos 10°C por debajo de la Tg, mas preferentemente, al menos 20°C por debajo de la Tg, y lo mas preferiblemente, al menos 30°C por debajo de la Tg. Preferiblemente, la temperatura del ingrediente particulado se reduce por debajo de la Tg del ingrediente particulado por contacto directo con el fluido supercntico, o mas preferiblemente, con un lfquido como fluido supercntico o el lfquido se hace pasar a traves del lecho de partfculas a una temperatura por debajo de la Tg. Ademas, o como alternativa, la temperatura del ingrediente particulado se puede reducir por debajo de la Tg utilizando una variedad de metodos conocidos por los expertos en la tecnica. Preferiblemente, el ingrediente particulado se enfna rapidamente a una velocidad mayor de 2°C/min, mas preferiblemente, a una velocidad mayor de 4°C/min, incluso mas preferiblemente, a una velocidad de mas de 8°C/min y lo mas preferiblemente, a una velocidad de mas de 12°C por minuto. La velocidad de enfriamiento se refiere a la tasa media de enfriamiento del ingrediente particulado desde una temperatura por encima de la Tg hasta la temperatura de al menos 10°C mas baja que la Tg. Se reconoce que la velocidad de enfriamiento del ingrediente particulado cambiara en el transcurso del procedimiento de enfriamiento en funcion de la diferencia de temperatura entre el ingrediente particulado y la temperatura del fluido que entra en el lecho de partfculas. Preferiblemente, la presion se mantiene a, o por encima de, la presion cntica del fluido supercntico durante todo el procedimiento.
Este procedimiento da como resultado el atrapamiento del fluido supercntico dentro de los espacios internos del ingrediente particulado. Preferiblemente, el fluido supercntico atrapado comprende al menos 0,5 por ciento en peso de la composicion espumante resultante.
Cuando la composicion espumante se incluye como parte de un producto alimenticio o de bebida en polvo o granulados, el gas se libera rapidamente despues de la reconstitucion con agua caliente o fna. La composicion espumante libera preferiblemente al menos 2 cc, y mas preferiblemente al menos 5 cc, de gas por gramo de la composicion cuando se disuelve en un lfquido en condiciones ambientales. A temperatura ambiente, la presion del fluido supercntico atrapado dentro de los espacios internos de la composicion espumante es mayor que la presion atmosferica (1 bar), preferiblemente mayor de 5 bares, mas preferiblemente mayor de 10 bares, y mas preferiblemente mayor de 20 bares. La rapida liberacion de gas proporciona una capa de espuma de apariencia similar a la espuma de capuchino autentico.
Se han encontrado que las composiciones espumantes preparadas como se ha descrito anteriormente proporcionan una serie de ventajas sorprendentes sobre las composiciones espumantes convencionales preparadas por medio de sistemas estaticos, en los que no hay flujo continuo de fluido a traves del recipiente mientras esta bajo presion. Mas espedficamente, los autores de la presente invencion han encontrado que el paso de un flujo continuo de fluido supercntico a traves del lecho de partfculas da como resultado menos aglomeracion indeseable del ingrediente particulado que se encuentra en las composiciones espumantes convencionales preparadas en los sistemas estaticos. Aunque no se desea estar limitado por la teona, se cree que el paso de un flujo continuo de fluido supercntico inhibe la aglomeracion de partfculas, reduciendo al mmimo el tiempo de contacto entre las partfculas y secando el ingrediente particulado durante el calentamiento inicial, especialmente de la humedad absorbida en la superficie. Los autores de la presente invencion han encontrado que la aglomeracion de partfculas da como resultado un producto que tiene un tamano medio de partfcula indeseablemente grande (es decir, mayor de 500 pm), tamano de burbuja mas grande, y sorprendentemente, solubilidad relativamente escasa. De este modo, las partfculas aglomeradas a menudo se deben retirar de producto acabado, lo que da como resultado tiempos de procesamiento mas largos y desperdicio de materiales.
Con referencia a la FIG. 1, se ilustra un sistema que permite la produccion por lotes de una composicion espumante de acuerdo con un aspecto de la presente invencion. Segun se ilustra, se carga un ingrediente particulado (tal como un polvo poroso secado por pulverizacion) en un recipiente a presion. El dioxido de carbono se introduce en la parte inferior del recipiente a temperatura ambiente hasta que se alcanza una presion deseada preferiblemente, mayor de 20 bar (2 MPa), mas preferiblemente, mas de aproximadamente (5 MPa). Una vez que se alcanza la presion deseada, se introduce un flujo continuo de dioxido de carbono supercntico a traves del ingrediente particulado. El dioxido de carbono se calienta a una temperatura superior a la temperatura de transicion vftrea (Tg) del ingrediente
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particulado antes de ser introducido en el recipiente, y la presion en el recipiente se mantiene a, o por encima de, la presion cntica del dioxido de carbono supercntico.
Una vez que la temperatura del ingrediente particulado en el recipiente supera la Tg, esta se mantiene a, o por encima de, esa temperatura durante un penodo de tiempo eficaz para transferir al menos una porcion del fluido supercntico a los espacios internos del ingrediente particulado. Despues de eso, el ingrediente particulado se enfna rapidamente mediante la introduccion de dioxido de carbono lfquido a 30°C o a una temperatura mas baja, o mediante la introduccion de dioxido de carbono supercntico a una temperatura superior a su punto cntico (31°C) pero inferior a la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, en el recipiente. En general, cuanto menor es la temperatura del dioxido de carbono introducido en el recipiente, y mas rapida sea la velocidad de introduccion de dioxido de carbono en el recipiente, mas rapida es la velocidad de enfriamiento del ingrediente particulado. Una vez que la temperatura del ingrediente particulado esta por debajo de 40°C, se puede despresurizar el recipiente y descargar la composicion espumante.
Opcionalmente, una pluralidad de recipientes a presion se puede conectar en serie y/o aislar en diferentes etapas del procedimiento para permitir la produccion continua o semi-continua de la composicion espumante de acuerdo con la invencion. Tal disposicion puede reducir beneficiosamente la perdida adicional de gas, los costes de materia prima, y el tiempo de procesamiento.
En otra forma, al menos una parte del fluido supercntico atrapado comprende un gas licuado, que puede estar en contacto con un gas a presion. Esto puede conseguirse, por ejemplo, reduciendo de forma rapida la temperatura del fluido supercntico hasta por debajo de la temperatura cntica y manteniendo una presion a, o por encima de, la presion cntica para atrapar el gas licuado condensado dentro de los espacios internos del ingrediente particulado. En tal caso, el fluido supercntico atrapado puede comprender un mayor porcentaje en peso de la composicion espumante resultante (preferiblemente al menos 1,0 por ciento en peso), lo que permite que una cantidad deseablemente mayor de gas sea liberada despues de la reconstitucion de la composicion espumante ya que el licuado gas atrapado se convertira rapidamente en gas cuando el ingrediente particulado se reconstituya.
En otra forma mas, se pueden incorporar uno o mas aditivos solubles, que incluyen, por ejemplo, ingredientes de sabor o aroma volatiles, agua, plastificantes, extractos botanicos, nutrientes, y/o vitaminas al fluido supercntico. Como resultado, al menos una parte del aditivo o los aditivos solubles tambien sera atrapada dentro de los espacios internos del ingrediente particulado junto con el fluido supercntico. En una forma, por ejemplo, despues de la reconstitucion con un lfquido, la composicion espumante puede liberar una explosion deseable de sabor y/o aroma, ademas de la liberacion de gas y la entrega de una capa de espuma.
En una forma, el ingrediente de sabor y/o aroma comprende un componente lfquido o solido volatil de un ingrediente de sabor o aroma susceptible de repartirse, disolverse o dispersarse, en parte o en su totalidad, en el fluido supercntico. El ingrediente de sabor o aroma soluble en fluido supercntico, volatil, que puede ser de origen natural o sintetico, se compone preferiblemente de al menos un componente qmmico volatil oloroso miscible con el fluido supercntico o soluble en el fluido supercntico que es predominantemente lfquido o solido a 25°C y presion atmosferica en su forma pura. Preferiblemente tiene un punto de ebullicion por debajo de 300°C, mas preferiblemente por debajo de 200°C, y lo mas preferiblemente por debajo de 150°C. Segun se utiliza en la presente memoria, punto de ebullicion se refiere a la temperatura a la cual el ingrediente sabor o aroma soluble en fluido supercntico volatil se vaporiza o se descompone termicamente a presion atmosferica. Oloroso se refiere a cualquier componente lfquido o solido volatil de un ingrediente de sabor o aroma capaz de ser percibida a traves del sentido del olfato. Los ingredientes de sabor y aroma solubles en fluidos supercnticos volatiles adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, vainillina, canfeno, benzoato de bencilo, cinamaldehndo, decanoato de etilo, decanal, 2- heptilfurano, acetato de nonilo, octanoato de etilo, linalol, 1-octanol, acetato de heptilo, benzaldehndo, d-limoneno, hexanoato de etilo, mirceno, heptanal, 2-heptanona, pentanoato de metilo, 2-etilfurano, 2,3-butanodiona, y mezclas de los mismos.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente diversas caractensticas de la invencion, pero no se pretende que limiten el alcance de la invencion que se expone en las reivindicaciones adjuntas. A menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes y proporciones son en peso. Todas las referencias citadas en la presente memoria se incorporan como referencia.
Ejemplo 1
El siguiente ejemplo demuestra los beneficios de la presente invencion en las mezclas de capuchino instantaneo reconstituido con 150 ml de agua caliente (88°C) en un vaso de precipitados de 250 ml que tiene un diametro interno de 65 mm.
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Se preparo una composicion espumante de acuerdo con los siguientes procedimientos. En primer lugar, 300 g de un polvo poroso secado por pulverizacion (que tema un tamano medio de partfcula (D50) de 130 pm medido mediante difraccion laser con 0% > 500 micras) que contema una pluralidad de espacios internos y que consistfa en almidon sustituido con 92% de maltodextrina y 8% de octenilsuccinato sodico (peso seco) se cargo en un recipiente a presion de acero inoxidable de 2 L. Este polvo de carbohidrato libre de protema tema una temperatura de transicion vftrea (Tg) de 100°C y un volumen del espacio interno de aproximadamente 70 por ciento en volumen. Se introdujo gas dioxido de carbono en la parte inferior del recipiente a temperatura ambiente (22°C) y se comprimio hasta que la presion en el recipiente alcanzo una presion manometrica de 57 bares (5,7 MPa). Una cantidad adicional de gas de dioxido de carbono se calento progresivamente a una temperatura maxima de 129°C (por encima de su temperatura cntica) y se introdujo en la parte inferior del recipiente hasta que la presion en el recipiente alcanzo una presion manometrica de 102 bares (10,2 MPa) (por encima de la presion cntica de 74 bar (7,4 MPa). En estas condiciones de calentamiento y compresion, el dioxido de carbono se transformo de un gas a un fluido supercntico.
Una vez que la presion alcanzo una presion manometrica de 102 bares (10,2 MPa), se inicio un flujo continuo de dioxido de carbono supercntico a traves del lecho de polvo a una velocidad de aproximadamente 10 L/h segun se midio en la salida de la bomba de alta presion. Cabe senalar que el dioxido de carbono se calento a una temperatura por encima de la Tg del polvo antes de ser introducido en el recipiente y la presion en el recipiente se mantuvo a una presion manometrica de 102 (10,2 MPa) (por encima de la presion cntica de 74 bares (7,4 MPa).
Una vez que la temperatura del polvo en el recipiente supero la Tg, el polvo se mantuvo a esa temperatura durante aproximadamente 10 minutos. En este Ejemplo, el tiempo necesario para presurizar el recipiente y calentar el polvo, segun se midio cerca de la parte inferior del recipiente, a 101°C fue de 30 minutos.
El polvo se enfrio rapidamente a una temperatura por debajo de la Tg a una presion manometrica de 102 bares (10,2 MPa) mediante la introduccion de dioxido de carbono supercntico a 40°C en el recipiente a una velocidad de 10 L/h. Con referencia a la FIG. 2, en este Ejemplo, el enfriamiento y despresurizacion generales (a aproximadamente 40°C y bares (0 MPa) tomo 41 minutos; el tiempo para enfriar el polvo, segun se mide cerca de la parte inferior del recipiente, de 105°C a 71°C fue de 3 minutos, y el tiempo para enfriar de 105°C a 45°C fue de 7 minutos. Esto equivale a una velocidad media de enfriamiento de mas de 11°C/min desde una temperatura por encima de la Tg a una temperatura 30°C por debajo de la Tg y, por lo tanto, una velocidad media de enfriamiento mayor de 11°C/min desde una temperatura por encima de la Tg a una temperatura de 10°C por debajo de la Tg. Con referencia a la FIG. 2, el enfriamiento del polvo se produjo mucho mas rapidamente que el calentamiento del polvo debido a que el dioxido de carbono supercntico de temperatura inferior (40°C) utilizado para enfriar el polvo tema una densidad (aproximadamente 0,65 g/cc) y una capacidad calonfica mayores que el dioxido de carbono supercntico de temperatura superior (Tg del polvo anterior) utilizado para calentar el polvo. Con referencia a la FIG. 3, los fluidos supercnticos a ambas temperaturas, y a las temperaturas intermedias alcanzadas durante el calentamiento y el enfriamiento, teman una densidad y una capacidad calonfica beneficiosamente mayor que el dioxido de carbono gaseoso a temperatura ambiente. Una vez que la temperatura del polvo alcanzo 40°C, el recipiente se despresurizo y se descargo el polvo.
Cuando se anadieron 3 g de esta composicion espumante que contema gas dioxido de carbono supercntico atrapado a 11,5 g de una mezcla de capuchino instantaneo que comprendfa cafe soluble, sustitutivo lacteo espumante en polvo convencional, y azucar, y se reconstituyeron como se describio anteriormente, la altura de la espuma (medida entre la superficie del lfquido y la parte superior de la espuma) fue de mas de 30 mm. Por el contrario, la altura de la espuma creada sin la adicion del polvo a presion fue de 10 mm. El conocimiento de la densidad de la espuma y del volumen de espuma incremental se utilizo para estimar la cantidad (corregida a temperatura y presion ambientes) de gas liberado por la composicion espumante hasta al menos 15 cc por gramo de polvo a temperatura ambiente (25°C) y presion, que corresponde a un contenido de gas estimado de al menos 2,7 por ciento en peso. La composicion espumante tema un volumen del espacio interno de 18 por ciento en volumen, que corresponde a una medida de volumen del espacio interno de 0,16 cc/g.
Estos datos indican que si todo el dioxido de carbono supercntico atrapado estuviera presente en forma de gas dentro de los espacios internos de la composicion espumante cuando se enfna a temperatura ambiente, la presion de gas estimada (95 bares (9,5 MPa) a 25°C; 93 bares ( 9,3 MPa) a 20°C; 90 bares (9,0 MPa) a 10°C; 87 bares (8,7 MPa) a 0°C) dentro de los espacios internos excedena significativamente el lfmite de presion de vapor saturado conocido (64 bares (6,4 MPa) a 25°C; 57 bares (5,7 MPa) a 20°C, a 45 bares (4,5 MPa) a 10°C; 35 bares (3,15 MPa) a 0°C) de gas dioxido de carbono en contacto con dioxido de carbono lfquido. Este hallazgo indica una porcion significativa, suficiente para evitar la formacion de la presion del gas que exceda el lfmite de presion de vapor saturado, de dioxido de carbono supercntico atrapado condensado a un estado lfquido dentro de los espacios internos de la composicion espumante durante el enfriamiento. En consecuencia, esto indica que una mezcla de dioxido de carbono gaseoso y licuado esta presente dentro de los espacios internos de la composicion espumante enfriada, incluso cuando se permite la posibilidad de que una pequena parte del dioxido de carbono se pueda disolver en la fase solida de la composicion espumante. Se obtuvo este resultado beneficioso debido a que el dioxido de carbono supercntico se atrapo intencionalmente dentro de los espacios internos del polvo a una
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temperatura de (Tg; 100°C) y presion (102 bares (10,2 MPa) muy superiores a la temperatura critica (31°C) y presion crftica (74 bares (7,4 MPa) enfriando el polvo a una temperatura por debajo de la Tg antes de despresurizar el recipiente y enfriar el polvo a una temperatura por debajo de la temperatura critica (a temperatura ambiente).
La presion del gas de 95 bares dentro de los espacios internos a 25°C se calculo dividiendo el contenido de gas de la composicion espumante (15 cc/g) por el volumen del espacio interno (0,16 cc/g y a continuacion convirtiendo la presion del gas de 94 atmosferas obtenida en unidades de bares (1 atmosfera es igual a 1,01325 bary que es igual a 0,101325 MPa). La presion del gas estimada enumerada para temperaturas mas bajas se obtuvieron mediante la aplicacion de la ley de los gases ideales.
Sin embargo, no se necesitan metodos de estimacion para confirmar la presencia de una mezcla de dioxido de carbono gaseoso y licuado dentro de los espacios internos de la composicion espumante enfriada ya que, segun la teona establecida, a medida que el fluido supercntico atrapado se enfna a una temperatura inmediatamente por debajo de la temperatura crftica, una porcion se condensara para proporcionar una fase ftquida en contacto en equilibrio con una fase de vapor saturado (gas) a una presion inmediatamente por debajo de la presion critica. Cuando la composicion espumante se enfna adicionalmente a temperaturas mas bajas, la presion de vapor saturado del espacio disminuira a medida que se condense una porcion creciente de la fase gaseosa para aumentar la proporcion de la fase ftquida en la mezcla de equilibrio. Este procedimiento de enfriamiento rastreara generalmente el ftmite de la fase gas-ftquido bien establecido del diagrama de fases de dioxido de carbono cuando la presion se represente como una funcion de la temperatura. En general, cuanto mayor sea la presion de fluido supercntico atrapado dentro de los espacios internos de la composicion espumante antes de la refrigeracion a una temperatura inmediatamente por debajo de la temperatura crftica, mayor es la porcion que se condensa a ftquido en equilibrio con vapor saturado, y cuanto mas se reduzca adicionalmente la temperatura por debajo de la temperatura crftica, mayor es la porcion de vapor saturado que se condensa a ftquido. En consecuencia, el uso de presiones de fluido supercntico relativamente altas proporcionara generalmente porciones relativamente grandes de dioxido de carbono licuado atrapado en equilibrio con el dioxido de carbono gaseoso dentro de los espacios internos de la composicion espumante enfriada a temperaturas por debajo de la temperatura crftica.
Ejemplo 2
El siguiente Ejemplo demuestra las ventajas de un sistema de flujo continuo de acuerdo con la presente invencion sobre un sistema estatico con respecto a la inhibicion de la aglomeracion indeseable de partfculas. Una primera composicion espumante (Muestra 1) se preparo de acuerdo con los procedimientos descritos anteriormente en el Ejemplo 1, en la que se introdujo un flujo continuo de dioxido de carbono supercntico en la parte inferior del recipiente para calentar y enfriar el polvo.
Se prepararon tres composiciones de comparacion de la formacion de espuma (Muestras 2-4) en sistemas cerrados, o estaticos. En cada muestra de comparacion, el polvo secado mediante pulverizacion poroso del Ejemplo 1 y el dioxido de carbono supercntico se cargaron en un recipiente calentado con camisa. La presion inicial en cada recipiente se fijo entre 36 y 64 bares (3,6 y 6,4 MPa), cargando el recipiente con dioxido de carbono desde un cilindro presurizado. Los recipientes se sellaron y se calentaron hasta que la temperatura estuvo por encima de la temperatura de transicion vftrea del polvo. La presion maxima en cada recipiente fue de 101 bares (10,1 MPa) en la Muestra 2, 88 bares 3 (8,8 MPa) en la Muestra 3 y 50 bares (15,0 MPa) en la Muestra 4.
Se determino el grado de aglomeracion de las cuatro muestras como el porcentaje de producto > 500 pm [tamano de partfcula], segun se determino mediante tamizado. Los resultados se muestran en la Tabla 3 a continuacion. La Muestra 1, preparada en un sistema de flujo continuo de acuerdo con la presente invencion, tema ventajosamente efectivamente 0% del producto > 500 micras. En comparacion, las Muestras 2-4, preparadas en sistemas cerrados, o estaticos, teman, respectivamente, 40%, 50% y 40% del producto > 500 micras. Por lo tanto, se observo que el sistema de flujo continuo inhibia ventajosamente la aglomeracion de partfculas.
Tabla 3
Muestra
Presion maxima (Bares) Temperatura Flujo Continuo/Estatico Grado de Aglomeracion (% del producto > 500 pm)
1
102 V —1 (Q Flujo continuo 0
2
101 V —1 (Q Estatico 40
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88 V —1 (Q Estatico 50
4
50 V —1 (Q Estatico 50
Ejemplo 3
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El siguiente Ejemplo demuestra los beneficios de la presente invencion en un polvo de cafe instantaneo y mezcla de capuchino instantaneo reconstituidos con 200 ml de agua caliente (88°C) en un vaso de precipitados de 250 ml que tiene un diametro interno de 65 mm.
Se preparo una composicion espumante de acuerdo con los siguientes procedimientos. En primer lugar, se cargaron 1200 g de un polvo de cafe soluble poroso secado mediante pulverizacion (que tema un tamano medio de partfcula (D50) de 192 pm medido mediante difraccion laser con 0% > 500 micras) que contema una pluralidad de espacios internos en un recipiente de presion de acero inoxidable de 8 L. Este polvo de cafe soluble tema una temperatura de transicion vftrea (Tg) de aproximadamente 60°C y un volumen del espacio interno de aproximadamente 55 por ciento en volumen. El dioxido de carbono se introdujo en la parte inferior del recipiente a temperatura ambiente (22°C) y se comprimio hasta que la presion en el recipiente alcanzo 55 bares (5,5 MPa) de calibre. Una cantidad adicional de gas de dioxido de carbono se calento progresivamente a una temperatura maxima de aproximadamente 85°C (por encima de su temperatura cntica) y se introdujo en la parte inferior del recipiente hasta que la presion en el recipiente alcanzo una presion manometrica de 100 bares (10,0 MPa) (por encima de la presion cntica de 74 bares (7,4 MPa). En estas condiciones de calentamiento y compresion, el dioxido de carbono se transformo de un gas a un fluido supercntico.
Una vez que la presion alcanzo una presion manometrica de 100 bares (10,0 MPa), se inicio un flujo continuo de dioxido de carbono supercntico a traves del lecho de polvo a una velocidad de aproximadamente 10 L/h (medida en la salida de la bomba de alta presion). El dioxido de carbono se calento a una temperatura por encima de la Tg del polvo antes de ser introducido en el recipiente y la presion en el recipiente se mantuvo a una presion manometrica de 100 bares (10,0 MPa) (por encima de la presion cntica de 74 bares (7,4 MPa).
Una vez que la temperatura del polvo en el recipiente supero la Tg, el polvo se mantuvo a esa temperatura durante aproximadamente 10 minutos. En este ejemplo, el tiempo necesario para presurizar el recipiente y calentar el polvo, tal como se mide cerca de la salida del recipiente, a una temperatura de 60°C fue de 50 minutos. El tiempo necesario para calentar el polvo a una temperatura superior a la temperatura de transicion vftrea en este Ejemplo fue mas largo que el tiempo necesario en el Ejemplo 1, debido a la mayor cantidad de polvo presente, y el mayor tamano del recipiente de presion en este Ejemplo con respecto a la velocidad de flujo del dioxido de carbono. La ubicacion en la que se midio la temperatura tambien fue diferente de la ubicacion del Ejemplo 1, debido a consideraciones practicas. El tiempo necesario para calentar el polvo por encima de la temperatura de transicion vftrea puede ser facilmente alterado por un experto en la tecnica, mediante el ajuste de la temperatura y/o la velocidad de flujo del dioxido de carbono supercntico en el recipiente.
Despues de la despresurizacion del recipiente, el separador se vacio, y se observo que estaban presentes aproximadamente 1,3 g de una sustancia acuosa de color pardo muy aromatica. Aunque no se desea estar limitado por la teona, se cree que esta sustancia comprendfa agua y componentes aromaticos extrafdos de la superficie del polvo de cafe soluble. Con referencia a la FIG. 1, el separador comprende un tanque presurizado en el que se hace pasar el flujo de dioxido de carbono del recipiente que contiene el polvo de cafe soluble. Puesto que la presion y la temperatura en el separador se mantienen a una presion y temperatura a las que el dioxido de carbono puede existir en un estado tanto ftquido como de vapor, el dioxido de carbono que entra en el separador es por lo tanto separado en una porcion ftquida (que se acumula en la parte inferior de la separador) y una porcion gaseosa, que se toma desde la parte superior del separador y posteriormente se condensa, se calienta y luego hace pasar a traves del recipiente que contiene el polvo de cafe soluble. Los componentes cualesquiera presentes en la corriente de dioxido de carbono que entran en el separador que son solubles en el dioxido de carbono ftquido, pero no en el dioxido de carbono gaseoso, son retenidos en el separador.
El polvo se enfrio rapidamente a una temperatura por debajo de la Tg a una presion manometrica de 100 bares (10,0 MPa) mediante la introduccion de un flujo de dioxido de carbono enfriado a una temperatura tan baja como 30°C en el recipiente a una velocidad de aproximadamente 10 L/h. En este ejemplo, el dioxido de carbono se enfrio hasta por debajo de la temperatura cntica del dioxido de carbono de 31°C, por lo tanto, transformando el dioxido de carbono de un fluido supercntico a una forma ftquida. Con referencia a la FIG. 3, esto aumento beneficiosamente la velocidad de enfriamiento del polvo con respecto al uso de dioxido de carbono supercntico a la misma presion (pero a una temperatura por encima de la temperatura cntica), debido a un aumento de la diferencia de temperatura entre el fluido y el polvo, y tambien debido a que el dioxido de carbono ftquido a la misma presion y 30°C tiene una densidad (aproximadamente 0,77 g/cc) y capacidad calonfica mas alta que el dioxido de carbono supercntico a la misma presion (pero a una temperatura por encima de la temperatura cntica). Con referencia a la FIG. 3, el dioxido de carbono utilizado tanto para el calentamiento como para la refrigeracion tema densidad y capacidad de calor beneficiosamente mayor que el dioxido de carbono gaseoso a temperatura ambiente. Una vez que la temperatura del polvo alcanzo aproximadamente 35°C, el recipiente se despresurizo y se descargo el polvo. En este ejemplo, el tiempo necesario para enfriar el polvo desde una temperatura de 60,7°C (por encima de la Tg) a 49,8°C (por debajo de la Tb) fue solo de 5 minutos, y el tiempo necesario para enfriar y despresurizar el recipiente (a una presion manometrica de 0 bares (0 MPa)) fue de 26 minutos.
Cuando 3 g de esta composicion espumante que contema de dioxido de carbono supercntico atrapado se anadio a 8,0 g de una mezcla de capuchino instantanea que comprend^a sustitutivo lacteo espumante en polvo convencional y el azucar, y se reconstituyeron como se describio anteriormente, la altura de la espuma (medida entre la superficie del Kquido y la parte superior de la espuma) fue de mas de 18 mm. Por el contrario, la altura de la espuma creada 5 sin la adicion del polvo a presion fue de aproximadamente 8 mm. Del mismo modo, cuando se reconstituyeron 3 g de la composicion espumante que contema dioxido de carbono supercntico atrapado (sin la adicion de otros ingredientes cualesquiera) para proporcionar una bebida de cafe instantaneo, la altura de la espuma (medida entre la superficie del lfquido y la parte superior de la espuma) fue de mas de 10 mm. Por el contrario, la altura de la espuma creada cuando se reconstituyo el polvo de cafe soluble presurizado (sin dioxido de carbono supercntico 10 atrapado), fue solo de 1,5 mm. El conocimiento de la densidad de la espuma y el volumen de espuma incremental se utilizo para estimar la cantidad (corregida a temperatura y presion ambiente) de gas liberado por la composicion espumante a al menos 7 cc por gramo de polvo a temperatura (25°C) y presion ambientes, que corresponde a un contenido de gas estimado de al menos 1,2 por ciento en peso. La composicion espumante tema un volumen del espacio interno de 9 por ciento en volumen, que corresponde a una medida de volumen del espacio interno de 15 aproximadamente 0,07 cc/g.
Al aplicar los mismos calculos que en el Ejemplo 1, con el fin de determinar la presion de fluido supercntico atrapado presente dentro de los espacios internos de la composicion espumante enfriada, los datos indican que esta presente una mezcla de dioxido de carbono gaseoso y licuado dentro de los espacios internos del polvo en este ejemplo, con 20 una proporcion ligeramente mayor de dioxido de carbono licuado presente que en los espacios internos del polvo que comprende la composicion espumante del Ejemplo 1.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para preparar una composicion espumante que comprende:
    poner en contacto un flujo continuo de un fluido supercrftico con un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente a una temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, en donde el fluido supercrftico es dioxido de carbono, oxido nitroso, o un hidrocarburo halogenado, en donde el fluido supercrftico tiene una temperatura crftica de al menos 10°C y
    en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos;
    albergando el ingrediente particulado a la temperatura por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado durante un penodo de tiempo eficaz para permitir la transferencia del fluido supercrftico a la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado;
    reducir la temperatura por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado, atrapando de ese modo al menos una parte del fluido supercrftico en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado; y
    reducir adicionalmente la temperatura por debajo de la temperatura crftica de tal manera que los fluidos supercrfticos atrapados formen una mezcla de gas y gas licuado en la pluralidad de espacios internos del ingrediente particulado.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1 que comprende adicionalmente:
    elevar la temperatura del fluido supercrftico para elevar la temperatura del ingrediente particulado por encima de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado; y
    reducir la temperatura del fluido supercrftico para reducir la temperatura del ingrediente particulado por debajo de la temperatura de transicion vftrea del ingrediente particulado.
  3. 3. El metodo de la Reivindicacion 1 o 2, en donde el contacto con un flujo continuo de un fluido supercrftico con un ingrediente particulado es eficaz para inhibir la aglomeracion de partfculas en el ingrediente particulado que tiene la mezcla de gas y gas licuado en la pluralidad de espacios internos.
  4. 4. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el fluido supercrftico tiene una densidad en el intervalo de 0,1 g/cc a 1,6 g/cc.
  5. 5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la mezcla de gas y gas licuado atrapada comprende por ciento al menos 0,5 en peso de la composicion espumante
  6. 6. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente la incorporacion de al menos un aditivo soluble en el fluido supercrftico.
  7. 7. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el ingrediente particulado comprende al menos uno de un polvo sustancialmente libre de carbohidratos, un polvo sustancialmente libre de protemas, y un polvo de cafe soluble.
  8. 8. Una composicion espumante que comprende:
    un ingrediente particulado que tiene una temperatura de transicion vftrea por encima de la temperatura ambiente y que tiene una pluralidad de espacios internos que contienen una mezcla de gas y gas licuado de un fluido supercrftico, en donde el fluido supercrftico es dioxido de carbono, oxido nitroso, o un hidrocarburo halogenado, en donde el fluido supercrftico tiene una temperatura crftica de al menos 10°C y en donde el ingrediente particulado comprende una pluralidad de espacios internos, siendo atrapados el gas y el gas licuado en los espacios internos.
  9. 9. La composicion espumante de la reivindicacion 8, en donde el fluido supercrftico tiene una densidad en el intervalo de 0,1 g/cc a 1,6 g/cc.
  10. 10. La composicion espumante de la reivindicacion 8 o 9, en donde la mezcla de gas y gas licuado atrapada comprende al menos 0,5 por ciento en peso de la composicion espumante.
  11. 11. La composicion espumante de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde se incorpora al menos un aditivo soluble en el fluido supercrftico.
  12. 12. La composicion espumante de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde los ingredientes particulados tienen una temperatura de transicion vftrea de al menos 30°C y comprenden al menos uno de un polvo
    sustancialmente libre de carbohidratos, un polvo sustancialmente libre de protemas, y un polvo de cafe soluble.
  13. 13. La composicion espumante de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el ingrediente particulado que ha sido expuesto a un flujo continuo del fluido supercntico es eficaz para inhibir la aglomeracion de partfculas en
    5 el ingrediente particulado que tiene la mezcla de gas y gas licuado en la pluralidad de espacios interinos.
  14. 14. Un metodo para preparar una composicion espumante de acuerdo con la Reivindicacion 1 o 3, en donde el fluido supercntico es dioxido de carbono supercntico.
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