procedimiento para la obtencion de un preparado soluble de cacao

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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k
ES 2 060 835
kInt. Cl. : A23G 1/00
11 N.◦ de publicación:
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ESPAÑA
A23G 1/04
A23L 1/221
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 90104173.1
kFecha de presentación : 03.03.90
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 387 649
kFecha de publicación de la solicitud: 19.09.90
T3
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k
54 Tı́tulo: Proceso para la obtención de un producto de cacao soluble.
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73 Titular/es: Kraft Jacobs Suchard SA
k
72 Inventor/es: Vogt, Siegfried;
k
74 Agente: Lehmann Novo, Marı́a Isabel
30 Prioridad: 16.03.89 DE 39 08 649
Klausstrasse 4-6
CH-8008 Zürich, CH
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
01.12.94
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
01.12.94
Aviso:
k
k
Krempel, Wolfgang y
Assenmacher, Ute
k
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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DESCRIPCION
Proceso para la obtención de un producto de cacao soluble
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La presente solicitud de patente se refiere a un proceso para la obtención de un producto de cacao
soluble, de propiedades mejoradas.
Los procesos ya conocidos de fabricación de productos de cacao solubles, como p.ej. el polvo instantáneo para la preparación de bebidas con sabor a cacao, son insatisfactorios hasta el momento presente.
Los productos obtenidos por ellos presentan inconvenientes en cuanto a propiedades organolépticas y a
consistencia: por ejemplo, en forma de bebidas dan lugar a soluciones inestables en las que las partı́culas
no disueltas se sedimentan y la grasa que contienen nada sobre la superficie. Además, los procesos ya
conocidos tienen por lo general un rendimiento insatisfactorio. La fabricación de productos de cacao
solubles se suele llevar a cabo por extracción de material de cacao como son las puntas (nibs) de cacao o
el cacao en polvo.
En la patente US-3,615,659 se describe un proceso para la preparación de una bebida con sabor a
chocolate, que comprende las etapas siguientes:
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- el cacao se extrae con agua a una temperatura no superior a 180◦ C;
- el extracto se calienta a una temperatura entre 110 y 130◦ C;
- a continuación se enfrı́a entre 20◦C y 5◦ C con el fin de precipitar las sustancias insolubles;
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- se separan las sustancias insolubles y se esteriliza la bebida.
En este proceso está previsto añadir a la mezcla cacao-agua una enzima que descompone el almidón,
con el fin de aumentar el rendimiento.
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Los inconvenientes del proceso de la patente US-3,615659 consisten en lo fundamental en que el contenido de grasa del material de partida, dado su comportamiento de solubilidad, impide la extracción
satisfactoria de los componentes solubles del cacao, con lo cual incide de modo negativo en la consistencia
del producto.
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La presente invención pretende remediar esta situación. Su objetivo consiste en poner a punto un
proceso de obtención de un producto de cacao soluble con propiedades organolépticas y/o relevantes en
cuanto a la aplicación mejoradas sobre la base de una extracción del cacao en polvo con agua, seguida de
la concentración del extracto.
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Para alcanzar este objetivo, el proceso de la presente invención está caracterizado porque, antes de la
extracción con agua, el cacao en polvo se somete a una extracción con alcohol, en especial con etanol, y el
residuo se toma como producto de partida para la extracción con agua. Con la extracción con alcohol, al
cacao en polvo se le extrae ante todo la grasa. Además, una pequeña parte de la teobromina existente en
el cacao en polvo pasa a la fase alcohólica junto con pequeñas cantidades de sustancias no identificadas
que forman parte de la composición del cacao.
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En función del tipo de alcohol, del perı́odo de extracción y de la temperatura, la extracción de la
grasa y de la teobromina podrá variar dentro de ciertos lı́mites. Ha demostrado ser ventajoso en especial
el uso de etanol para la extracción, la aplicación de temperaturas elevadas ası́ como la ejecución de la
extracción con alcohol en dos etapas sucesivas. El tratamiento con alcohol se lleva a cabo de preferencia
en un intervalo de temperaturas comprendido entre 60◦ C y 80◦C. De esta manera, la grasa se elimina de
forma prácticamente completa del cacao en polvo.
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Se eliminan los restos de alcohol del residuo insoluble en alcohol. Esto se lleva a cabo con preferencia
por secado. Después, el residuo se extrae con agua. Para ello es preferida una temperatura en torno a
los 90◦ C.
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Otras caracterı́sticas técnicas de este proceso de extracción se describen en las reivindicaciones.
También en la extracción con agua ha demostrado ser especialmente ventajosa la ejecucción en dos
etapas extractivas, ya que aumenta la porción de componentes del cacao que se extraen.
Tienen una importancia práctica especial las caracterı́sticas definidas en las reivindicaciones 7 y 8.
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Según ellas, el residuo de la extracción alcohólica se somete en primer lugar a un tratamiento enzimático.
Se utilizan de preferencia enzimas que descomponen el almidón, por ejemplo las amiloglucidasas. Con
ello, el almidón se descompone en productos solubles en agua. Estos pasan al extracto acuoso durante
la posterior extracción con agua, de modo que éste posee un mayor contenido en sustancias solubles en
agua, si se compara con un extracto acuoso del polvo de cacao que no se haya tratado con enzimas.
El extracto acuoso obtenido con arreglo a la presente invención a partir del cacao en polvo se purifica
y se concentra y se utiliza como material básico soluble en agua para la fabricación de bebidas, dulces,
etc. en forma lı́quida o, después del secado, incluso en forma de polvo.
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La purificación del extracto acuoso de los componentes insolubles se realiza con preferencia en un
separador. Para la concentración es idóneo recurrir a la evaporación del agua en vacı́o; el secado del
concentrado para obtener el polvo puede llevarse a cabo por ejemplo por liofilización.
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El residuo sólido, resultante de la extracción con agua, se compone en lo fundamental de celulosa y
tiene en concreto un contenido de agua del 60 %. Contiene además componentes insolubles del cacao.
Este residuo, rico en celulosa, se seca y puede conducirse como material rico en fibra a la fabricación de
productos de cacao y chocolate ricos en fibras.
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Las ventajas del proceso de la presente invención frente a los procesos convencionales ya conocidos
consisten en que permite la fabricación de un producto de cacao soluble en agua a partir de cacao en
polvo con alto rendimiento, habida cuenta de que el producto de cacao resultante posee propiedades
organolépticas excelentes y propiedades relevantes en cuanto a la aplicación también excelentes.
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La figura 1 muestra una representación esquemática del proceso de la invención.
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(Ver figura en página siguiente)
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Según este proceso, el material de partida, el cacao en polvo, de preferencia cacao en polvo fuertemente rebajado en cuanto al contenido en aceite, que presenta un contenido de grasa entre el 10 y el
12 % y un tamaño de partı́cula entre 15 y 30 µm, se mezcla en primer lugar con alcohol, en especial
con etanol. La temperatura de la mezcla se mantiene entre 60◦ C y 80◦ C, en especial en 70◦ C. Se logran
buenos resultados cuando esta mezcla se agita durante unos 30 minutos a esta temperatura elevada. A
continuación, la fase alcohólica sobrenadante se separa en un decantador. La eficacia de la extracción
puede aumentarse si el residuo de la extracción alcohólica se somete a una segunda extracción con alcohol. Se eliminan los restos de alcohol del residuo resultante de la extracción anterior. Para ello, el
residuo se seca, eventualmente con vacı́o. Der o los extractos alcohólicos se procesan a continuación para
obtener el alcohol, la teobromina y/o la grasa. Mediante destilación se puede recuperar el alcohol y éste
se puede utilizar para extracciones ulteriores. Al secado del residuo, ya libre de alcohol, puede seguir
un tratamiento enzimático de dicho residuo, con lo cual se incrementa la eficacia de la extracción acuosa
subsiguiente. El tratamiento enzimático se lleva a cabo de preferencia con la enzima amiloglucosidasa,
manteniendo las condiciones especı́ficas de la enzima (solución acuosa, temperatura en torno a los 70◦ C).
Para terminar el tratamiento enzimático se calienta la mezcla por poco tiempo (unos 3 min) a una temperatura en torno a los 90◦C. Con ello se desactiva la enzima.
La extracción con agua propiamente dicha se lleva a cabo con el residuo de la extracción alcohólica
después de disgregarlo enzimáticamente o bien con el residuo de la extracción alcohólica directamente,
una vez eliminados los restos de alcohol. Para ello, el residuo seco se mezcla con agua en una proporción
1:4 y la mezcla se calienta a 90◦C con agitación durante un perı́odo de tiempo entre 30 min y 3 h. El
residuo descompuesto enzimáticamente ya está en suspensión acuosa, por lo tanto aquı́ sólo se ajusta la
mezcla a la proporción de agua frente a los sólidos (residuo seco) de 4:1. La separación de los componentes lı́quidos y sólidos de la mezcla acuosa se lleva a cabo en un decantador. El lı́quido obtenido es el
extracto de cacao. Como residuo sólido queda la celulosa, con un porcentaje de agua del 60 %, mezclada
con otros ingredientes del cacao, en su mayor parte insolubles. Para mejorar el proceso, el residuo de la
extracción acuosa se somete de nuevo a la extracción con agua. Las condiciones son las mismas que las de
la primera extracción con agua. La separación del extracto acuoso y del residuo se realiza de nuevo en el
decantador. El residuo que queda se seca y se destina al uso de material de fibra. Los extractos acuosos
se purifican en un separador, apartando los componentes sólidos y después se concentran, eventualmente
hasta sequedad.
En lo que sigue se ilustra el proceso reivindicado mediante un ejemplo de ejecución.
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Ejemplo
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En un recipiente de mezcla se agitan 50 kg de cacao en polvo (del 10 al 12 % de grasa, tamaño de
partı́cula entre 15 y 30 µm) y 200 l de etanol, a una temperatura de 70◦ C, durante 30 min. Acto seguido,
esta mezcla se traslada a un decantador, en el que tiene lugar la separación de la fase lı́quida y del residuo
sólido (masa pastosa). La fase alcohólica lı́quida contiene etanol, grasa, teobromina y una cantidad muy
pequeña de otros componentes no identificados del cacao. El residuo pastoso constituye el cacao en polvo
desengrasado total o parcialmente y rebajado en cuanto a su contenido en teobromina. Sigue conteniendo
restos de etanol.
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La anterior extracción con etanol se repite con el residuo pastoso. La mezcla de etanol y residuo se
lleva a cabo a 70◦ C. El perı́odo de mezclado se sitúa entre 20 y 30 min. A continuación tiene lugar la
separación de la fase lı́quida y del residuo, de nuevo en un decantador.
El residuo pastoso se seca para eliminar los restos de alcohol. Para ello, el residuo se trata de preferencia en un secador de tambor. De esta manera se obtiene un sólido de buena fluidez. La eliminación
de los restos de alcohol puede realizarse también en el curso del proceso posterior. Durante la fabricación
de un producto de cacao en forma polvo de la presente invención pueden eliminarse los restos de alcohol
por ejemplo durante el liofilizado final.
El residuo pastoso o seco, obtenido después de la extracción con alcohol, se lleva a la extracción con
agua. Para ello, el residuo (71 kg) se mezcla con 275 l de agua y se calienta a 90◦C durante 30 min.
La proporción de agua y residuo se sitúa en 4:1. La separación de la fase acuosa y del residuo sólido
se lleva a cabo en un decantador. El lı́quido obtenido es el extracto de cacao. El residuo se somete
a una nueva extracción con agua en las condiciones descritas. El 2◦ extracto acuoso que se obtiene se
reúne con el primer extracto acuoso y se lleva a un separador para purificarlo de los componentes sólidos.
A continuación se concentra el extracto en una instalación de vacı́o. El producto concentrado se lleva
acto seguido a la liofilización, donde se transforma en polvo (contenido de agua en torno al 4 %). El
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rendimiento del producto de cacao soluble, obtenido con arreglo a la presente invención, es del 25 % en
peso, porcentaje referido al material de partida cacao en polvo.
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En la siguiente tabla I se dan las composiciones del material de partida cacao en polvo, del cacao en
polvo extraı́do con metanol y del producto final, en especial en lo que respecta al contenido de grasa y
de teobromina.
TABLA I
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Laboratorio n◦ 03000 % grasa % grasa p. teo mg teo % ác.
en m.s.
i.S.
en
100 g grasos
m.s.
pH
cacao en polvo (mat.
partida)
10,70
2,77
6,91 29,7
residuo después 1a
¯
extrac. con etanol
5,02
2,41
44,05
residuo después 2a
¯
extrac. con etanol
1,47
2,02
45,41
FW % de H2 O cafeı́na
mg/100
15
6,34
20
25
30
lodo final
0,14
1,00
21,02 7,64
etanol fase 1
75,96
3,41
198
4,49
etanol fase 2
62,46
0,93
158
1,49
extracto acuoso después del decantador
0,10
177
4,37
extracto final después del separador
0,10
173
3,81
32
35
40
45
50
cacao en polvo (producto final)
55
doble extrac. agua
60
1,62
3,79
7,09 13,2
0,26
4,44
21,94
La tabla pone claramente de manifiesto la reducción gradual del contenido de grasa y del contenido
de teobromina en el cacao en polvo durante el tratamiento con EtOH.
El desengrase “previo” del cacao en polvo repercute de modo positivo en la siguiente extracción con
agua. Después del desengrase, los componentes solubles en agua son más fácilmente accesible para el
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lı́quido de extracción, el agua, y por consiguiente el rendimiento de la extracción es más elevado. El extracto acuoso obtenido después de haber realizado un desengrase previo tiene una consistencia excelente,
ya que prácticamente no queda grasa alguna nadando en la superficie.
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La reducción del contenido en teobromina en el cacao en polvo, resultante del desengrase, se traduce
en una mejora del sabor del producto final. Por su sabor caracterı́stico y por su efecto estimulante, la
teobromina en el fondo se desea que esté presente en los productos de cacao. No obstante, en concentración elevada predomina el componente gustativo amargo, lo cual tiene una incidencia negativa en el
producto correspondiente. Tal es el caso del producto obtenido por concentración de un extracto acuoso
resultante de un cacao en polvo no desengrasado. La teobromina se disuelve con facilidad en el agua,
pasando al extracto acuoso. Cuando se concentra el extracto acuoso tiene lugar un aumento superior al
proporcional del contenido en teobromina (si se compara con los demás componentes del cacao), lo cual
se acusa gustativamente de modo desagradable.
Tal como se observa en la tabla I, utilizando un cacao en polvo (10,70 % de grasa en la masa seca, =
en m.s.) con un contenido en teobromina del 2,77 % en la masa seca se produjo durante la 1a¯ extracción
con etanol una reducción del contenido en teobromina, que quedó en un 2,41 % y, después de la 2a¯
extracción, en un 2,02 %. En el producto final, el contenido de teobromina fue del 3,79 %.
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REIVINDICACIONES
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1. Proceso para la obtención de un producto de cacao soluble, en el que el cacao en polvo como
material de partida se extrae con agua y el extracto se concentra, caracterizado porque, antes de la
extracción con agua, el cacao en polvo se somete a una extracción con alcohol, en especial etanol, y el
residuo se utiliza como material de partida para la extracción con agua.
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la extracción del cacao en polvo con
alcohol se lleva a cabo a una temperatura entre 60◦C y 80◦C, en especial en torno a 70◦ C.
10
3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cacao en polvo se extrae con alcohol
por lo menos en dos etapas sucesivas, para lo cual el residuo de la etapa extractiva previa se somete a
una extracción ulterior con alcohol.
15
4. Proceso según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el residuo de la
extracción con alcohol se mezcla con agua en una proporción 1:4 para proceder a la extracción con agua,
la mezcla se agita a temperatura elevada y acto seguido se lleva a cabo la separación del extracto acuoso
y del residuo.
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5. Proceso según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el residuo de
la extracción alcohólica se extrae con agua a una temperatura elevada del intervalo comprendido entre
60◦C y 95◦C, en especial a 90◦ C.
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6. Proceso según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el residuo de
la extracción acuosa se somete a una segunda extracción con agua.
7. Proceso según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el residuo de
la extracción alcohólica se somete a un tratamiento enzimático antes de la extracción con agua.
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8. Proceso según la reivindicación 7, caracterizado porque se utiliza para el tratamiento enzimático
una enzima que descompone el almidón, por ejemplo la amiloglucosidasa.
9. Proceso según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se elimina por
separación las partı́culas no disueltas del extracto acuoso y porque el extracto purificado se concentra a
continuación hasta sequedad.
10. Proceso según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como material
de partida se utiliza un cacao en polvo de contenido en aceite muy rebajado, que presenta un contenido
de grasa entre el 10 y el 12 %.
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11. Uso del producto de cacao soluble, en especial el obtenido con arreglo a una o varias de las
reivindicaciones 1 a 10, para la fabricación de bebidas, dulces y productos de panaderı́a.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE)
y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la
aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a
España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en
la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como
tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada
reserva.
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