PROCEDIMIENTO PARA ELIMINAR INGREDIENTES CELULARES QUE FORMAN ACRILAMIDA Y/O MELANOIDINA DE MATERIAL VEGETAL QUE CONTIENE ALMIDON, ASI COMO MATERIAL VEGETAL CON UNA CANTIDAD REDUCIDA DE ACRILAMIDA Y/O MELANOIDINA.
Procedimiento para la eliminación de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina,
en particular de sustancias del grupo constituido por asparagina, glucosa y fructosa, a partir de material vegetal que contiene almidón, preferentemente de material vegetal de la familia de solanáceas, prefiriéndose en particular raíces tuberosas de Solanum tuberosum, que comprende las etapas siguientes:
- proporcionar el material vegetal preferentemente lavado y pelado,
- someter el material vegetal a una electroporación irreversible,
- obtener un material vegetal con una cantidad reducida de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina,
- si se desea, desmenuzar el material vegetal, y
- si se desea, lavar el material vegetal, realizándose el lavado transportando el material vegetal a uno o varios baños de inmersión y lavándolo allí, haciendo funcionar el baño de inmersión, del cual existe por lo menos uno, preferentemente a contracorriente, siendo la pérdida de materia seca, que ocurre cuando el material vegetal se lava en los baños de inmersión, de un 7% en peso o menos,
- y, si se desea, someter el material vegetal desmenuzado y lavado a un procesamiento posterior
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07007219.
Solicitante: INTERSNACK KNABBER-GEBACK GMBH & CO. KG.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: AACHENER STRASSE 1042,50858 KOLN.
Inventor/es: ULRICH, BERNHARD, KERN,MARTIN, HAFERKAMP,REINER.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 5 de Abril de 2007.
Fecha Concesión Europea: 26 de Mayo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A23L1/015
- A23L1/025
- A23L1/217
Clasificación PCT:
- A23L1/015
- A23L1/217
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para eliminar ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina de material vegetal que contiene almidón, así como material vegetal con una cantidad reducida de acrilamida y/o melanoidina.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina, tales como por ejemplo asparagina, glucosa y fructosa, de material vegetal que contiene almidón, en particular de material vegetal (tales como por ejemplo raíces tuberosas) de plantas seleccionadas de la familia de solanáceas sin que sea posible eliminar de las células una cantidad sustancial de almidón por un lavado posterior así como a un material vegetal con una cantidad reducida de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina que puede prepararse por medio de dicho procedimiento. Además, la invención se refiere a productos para picar o aperitivos o productos de patata con una cantidad reducida de acrilamida y/o melanoidinas, que pueden prepararse a partir del material vegetal citado anteriormente, así como a un dispositivo para la preparación de dichos productos para picar o aperitivos o productos de patata.
Estado de la técnica
La preparación de productos de patata para picar, tales como por ejemplo patatas fritas de bolsa, es bien conocida en el estado de la técnica. Se lleva a cabo pelando tubérculos de patata, lavándolos, desmenuzándolos y finalmente sometiéndolos a un proceso de fritura o secado. Mientras que la coloración marrón de los productos de patata en el proceso de fritura o secado siempre ha sido un problema, desde hace tiempo la formación de acrilamida en dicho procedimiento también se considera problemático desde el punto de vista de la salud.
La formación de acrilamida es causada principalmente por la reacción Maillard en presencia de aminoácidos libres y azúcares reductores en el conjunto celular a temperaturas elevadas, por ejemplo durante la fritura o secado de material vegetal, y es acompañada a menudo de una coloración marrón del material calentado con la formación de melanoidinas como colorantes marrones. Una ruta de reacción específica dentro de la reacción Maillard conduce al producto final acrilamida. Se ha hallado que los materiales de partida más importantes para la formación de acrilamida son los aminoácidos asparagina y los monosacáridos glucosa y fructosa, que también forman parte de la reacción para formar melanoidinas. En forma disuelta, dichas sustancias están presentes mayoritariamente en células vegetales intactas. Su concentración depende de muchos factores, tales como, entre otros, de la variedad, de la actividad biológica, madurez, condiciones climáticas y del suelo, abono, tiempo de cosecha, atmósfera y temperaturas de almacenamiento de las plantas (C Gertz, S. Klostermann, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2002, 104, 762 - 771; A. Becalski et al. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 802 - 808; D. V. Zyzak et al. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 4782 - 4787; F. Escher et al. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 5910 - 5916).
Los fabricantes de productos de patata, en particular de patatas fritas de bolsa, a menudo se ven obligados, cuando los contenidos de patatas en azúcares son elevadas, que ocurren en particular al final del periodo de almacenamiento y durante los periodos de cosecha en condiciones de tiempo desfavorables, a utilizar el procedimiento de blanqueado, con el fin de contrarrestar la coloración marrón de las patatas fritas y la posible formación de acrilamida.
El blanqueado consigue, a través de su acción térmica (temperaturas alrededor de 82ºC), que las estructuras celulares se rompen en mayor grado, permitiendo al contenido celular de salir. Tan pronto como las células se abren, tiene lugar un intercambio del contenido celular y del medio líquido que lo rodea según las reglas de la difusión. A concentraciones elevadas de sustancias disueltas en las células, el intercambio de materiales procede en dirección del medio de lavado/blanqueado. Según el procedimiento de blanqueado y lavado, la extracción de los materiales tiene lugar ya en el aparato de blanqueado y/o en etapas de lavado conectadas corriente abajo. El gradiente de concentración efectivo depende principalmente de los procedimientos de blanqueado y lavado seleccionados y de las condiciones del proceso. Cuanto más alto sea el gradiente de concentración, tanto más alto es el efecto de extracción por lavado.
Sin embargo, las ventajas de una disminución eficaz de los contenidos en azúcares y aminoácidos de los procedimientos de blanqueado conocidos pueden conseguirse sólo a costa de inconvenientes considerables.
La extracción es mayoritariamente no específica con relación al intercambio de materiales. Esto significa que las células no sólo pierden las partes de azúcares y aminoácidos indeseables, sino también otros ingredientes celulares deseables, tales como por ejemplo almidón y compuestos complejos, los cuales contribuyen a la formación de aroma en el proceso de fritura o secado subsiguiente.
El blanqueado presenta un efecto extremadamente adverso sobre la calidad organoléptica de los productos finales. Puesto que las membranas celulares quedan destrozadas como consecuencia de los procedimientos térmicos, grandes cantidades de almidón/materia seca se pierden en el agua de blanqueado y lavado. Dicho almidón perdido ya no estará disponible a continuación para la formación de la estructura. Además de esto, el almidón que permanece en las células comienza a gelatinizarse. Además, el calor provoca una disolución de las sustancias del esqueleto celular, con lo cual el conjunto celular viene a relajarse aún más. Todos estos procesos negativos tienen el efecto de que, por ejemplo, patatas fritas preparadas a partir de rodajas de patatas blanqueadas resultan ser extremadamente blandas, elásticas, pulposas e insatisfactorias con relación a su sabor.
Durante el procesamiento de las patatas, se pierde materia seca en varias etapas del proceso. Una parte de las pérdidas de materia seca ya tiene lugar durante el pelado y cortado de las patatas, puesto que las hojas de cuchillo ya destruyen muchas células, de las cuales se pierden a continuación el almidón durante el lavado. Además de esto, el procedimiento de blanqueado es poco económico. Tal como se ha descrito anteriormente, durante el blanqueado se pierde también una gran cantidad de sustancia vegetal valioso en las aguas residuales. La relación de la cantidad necesaria de materia prima a la cantidad de productos acabados es considerablemente más alta en comparación con un procedimiento sin blanqueado. Para mantener un gradiente de concentración favorable, se necesita una gran cantidad de agua fresca, la que debe llevarse y mantenerse a las temperaturas de blanqueado, lo cual por su parte significa un gran gasto de energía. Además de esto, debido a las grandes cantidades de aguas residuales contaminadas con almidón, en sitios de producción determinados, pueden producirse problemas con las instalaciones de purificación de agua existentes.
Una visión general de los procedimientos de blanqueado corrientes puede encontrarse por ejemplo en Potato Business World 2003, Vol. 11, Part 4, páginas 26 - 28.
Otro procedimiento conocido para el tratamiento de plantas o partes de plantas es la electroporación, que permite liberar ingredientes de valor nutricional.
En la electroporación, se abren células intactas como resultado de la acción de impulsos cortos de alta tensión (pulsación) sin que tenga lugar un calentamiento apreciable. Los impulsos eléctricos que actúan sobre las células expanden los poros presentes en las membranas celulares. Hasta una cierta tensión, dicha abertura procede de forma reversible.
Este efecto es conocido desde hace ya mucho tiempo y se utiliza por ejemplo en la medicina.
Si el potencial eléctrico en la membrana celular sobrepasa un valor de 10 V, los poros se abren de forma irreversible, permitiendo al líquido celular de salir. Sin embargo, a dicho efecto se ha prestado atención sólo desde hace pocos años. Se utiliza mayoritariamente para la extracción cuidadosa de ingredientes celulares, tales como por ejemplo zumos de frutas, jugo de remolacha, ingredientes vegetales secundarios y colorantes. La electroporación se realiza normalmente en un líquido de proceso, en la mayoría de los casos en un baño María.
Un dispositivo para la electroporación de material de proceso vegetal se ha descrito en el documento DE 10 2004 025 046 A1. Dicho dispositivo comprende una fuente de...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la eliminación de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina, en particular de sustancias del grupo constituido por asparagina, glucosa y fructosa, a partir de material vegetal que contiene almidón, preferentemente de material vegetal de la familia de solanáceas, prefiriéndose en particular raíces tuberosas de Solanum tuberosum, que comprende las etapas siguientes:
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la electroporación se lleva a cabo en un reactor de electroporación para el procesamiento continuo de productos a granel como material de proceso en un líquido de proceso por medio de impulsos eléctricos, constituido por un tambor cilíndrico circular de metal con un revestimiento dieléctrico o completamente de un material dieléctrico, que gira a una velocidad comprendida entre 0,1 y 4 revoluciones por minuto alrededor de su eje cilíndrico/eje de rotación dispuesto horizontalmente, unos elementos de arrastre de material dieléctrico sobre la pared exterior de la envoltura del tambor, los cuales se han distribuido sobre la circunferencia a distancias iguales, una carcasa de material dieléctrico, que con su pared de reactor rodea el tambor con sus elementos de arrastre sin tocar, pero de forma equidistante, con la excepción de un área abierta situada por encima del eje de rotación, una zona de degasificación, una zona de reacción en la hendidura entre el tambor y la pared de reactor de la carcasa, así como una zona de alimentación y una zona de descarga por las cuales pasan los elementos de arrastre, un dispositivo de alimentación para el material de proceso, que sirve de recipiente de producto cuando el nivel de llenado es constante e introduce el material de proceso a granel automáticamente por medio del movimiento de giro del tambor cilíndrico circular tangencialmente a su superficie, una zona de descarga que se ha diseñado, de tal manera que una entalladura en la pared de reactor cilíndrica, situada por debajo del nivel del eje de rotación, provoca una descarga automática del material de proceso, el borde superior de la entalladura en la pared de reactor cilíndrico sirve simultáneamente de presa de desbordamiento para el líquido de proceso y el líquido de proceso desbordante se separa del material de proceso actualmente procesado.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la electroporación se lleva a cabo en un reactor de electroporación, en el que por lo menos un par de electrodos está formado por un material inerte frente al desgaste mecánico y químico, con buena conductividad eléctrica y sin aislamiento, empotrado en las paredes laterales de la carcasa en el área de la zona de reacción en la pared de material dieléctrico, y, por medio de la conexión de por lo menos un generador de impulsos eléctricos unipolar o bipolar, se ha conectado una tensión directa pulsada con el polo negativo o positivo de hasta 300 kV en caso de funcionamiento unipolar o de +150/-150 kV en caso de operación bipolar.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la electroporación se lleva a cabo en un baño María con una conductividad específica comprendida entre 0,5 y 5 mS/cm, preferentemente entre 1 y 2 mS/cm.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre los electrodos del dispositivo de electroporación se aplica una diferencia de potencial comprendida entre 50 y 300 kV, preferentemente entre 200 y 280 kV.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque entre los electrodos del dispositivo de electroporación se ajusta la intensidad de corriente entre 2.000 y 7.000 A.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la densidad de corriente en la zona de reacción está comprendida entre 50 y 450 kA/m2, preferentemente entre 100 y 200 kA/m2.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la electroporación se lleva a cabo con una frecuencia de impulsos comprendida entre 1 y 30 Hz, preferentemente entre 15 y 25 Hz.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la duración de impulsos de la energía eléctrica pulsada está comprendida entre 1 y 15 µsec, preferentemente entre 2 y 6 µsec.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la electroporación se lleva a cabo con una introducción específica de energía comprendida entre 3 y 10 kJ/kg de material vegetal, preferentemente entre 5 y 7 kJ/kg de material vegetal.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la temperatura de los baños de inmersión se ajusta uno independientemente del otro en un intervalo comprendido entre 5ºC y 30ºC.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el material vegetal se transforma en etapas del procedimiento adicionales en un producto para picar o aperitivo o producto de patata.
13. Material vegetal, seleccionado en particular de entre plantas de la familia de las solanáceas, prefiriéndose en particular raíces tuberosas de Solanum tuberosum, con una cantidad reducida de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina, en particular de sustancias de entre el grupo constituido por asparagina, glucosa y fructosa, con retención óptima de la estructura celular sólida y sin que sea posible extraer de las células por lavado una cantidad considerable de almidón, cuyo material puede prepararse por medio de un procedimiento de electroporación según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11.
14. Producto para picar o aperitivo o producto de patata con una cantidad reducida de ingredientes celulares que forman acrilamida y/o melanoidina, que pueden prepararse a partir del material vegetal según la reivindicación 13.
15. Producto para picar o aperitivo o producto de patata según la reivindicación 14, con un contenido de acrilamida reducido por lo menos en un 30%, relativo a un producto para picar o aperitivo o producto de patata que fue preparado a partir de un material vegetal del mismo tipo que no se ha sometido previamente a la electroporación.
16. Dispositivo para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12 y para la preparación de un producto para picar o aperitivo o producto de patata según la reivindicación 14 ó 15, que comprende
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