procedimiento para producir aromas de frutas muy concentradas en

k
OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
19
k
ES 2 049 515
kInt. Cl. : A23L 2/10
11 N.◦ de publicación:
5
51
ESPAÑA
k
A23L 1/222
TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
12
kNúmero de solicitud europea: 91118181.6
kFecha de presentación : 24.10.91
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 482 651
kFecha de publicación de la solicitud: 29.04.92
T3
86
86
87
87
k
54 Tı́tulo: Procedimiento de obtención de aromas de frutas muy concentrados a partir de los vahos
de frutas.
k
73 Titular/es: SKW Trostberg Aktiengesellschaft
k
72 Inventor/es: Simon, Andrea;
k
74 Agente: Lehmann Novo, Marı́a Isabel
30 Prioridad: 25.10.90 DE 40 33 934
Postfach 12 62, Dr.-Albert-Frank-Strasse 32
D-83308 Trostberg, DE
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.04.94
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
16.04.94
Aviso:
k
k
Cully, Jan y
Vollbrecht, Heinz-Rüdiger
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
1
2 049 515
DESCRIPCION
El objeto de la presente invención es un procedimiento de obtención de aromas de frutas muy
concentrados a partir de los vahos de frutas condensados que se formandurante la fabricación de
confituras o de frutas o zumos de fruta concentrados.
Para fabricar configuras se mezclan azúcar,
frutas, solución de pectina y solución de ácido
y a continuación se mantienen en ebullición con
la caldera abierta a presión atmosférica o bien en
instalaciones de ebullición con vacı́o.
Para reutilizar los vahos desprendidos durante
la ebullición no es adecuada la aplicación de un
proceso de ebullición a presión atmosférica, porque con la exposición a las temperaturas altas el
aroma de la fruta resulta deteriorado en exceso.
Pero cuando la ebullición se realiza en instalaciones con vacı́o, entonces la temperatura alcanza
como máximo entre 65 y 70◦ C, de manera que los
vahos de fruta obtenidos por condensación pueden ser objeto de una elaboración ulterior.
La fabricación de concentrados de fruta, que
se necesitan por ejemplo para la formulación de
yogurts de fruta, zumos o néctares, se realiza de
manera usual por concentración de congelación
o bien por evaporación. El deterioro del sabor
ası́ como las pérdidas de aroma y de color que
se producen durante la concentración por congelación y posterior almacenaje de los productos congelados son mı́nimos, pero este método
es relativamente caro. En el método de evaporación, más económico, hay que contar sin embargo con cierta merma en la calidad, sobre todo
en los tipos de zumos más sensibles. Se intenta
compensar estas pérdidas con la separación de
los aromas en una primera etapa de evaporación
y con la rectificación en una segunda etapa de
los vahos aromáticos ası́ obtenidos, con el fin de
seguir aumentando el contenido de componentes
aromáticos. Estas dos etapas se llevan a cabo en
las instalaciones denominadas de evaporación y
obtención de aroma, en las cuales se pueden obtener por ejemplo a partir de 100 - 200 l de zumo
en torno a 1 l de concentrado de aroma. Este concentrado aromático puede añadirse por ejemplo
antes del envasado al zumo rediluido. El inconveniente de los concentrados de aroma obtenidos
de esta manera consiste en la escasa estabilidad
al almacenaje que hay que atribuir fundamentalmente al alto contenido de agua, es decir entre
el 90 y el 99 % en peso. Para el fabricante de
zumos, esto implica por ejemplo que tiene que
añadir 1 l de concentrado de aroma recién obtenido sobre 100 l de zumo rediluido, si quiere
conseguir un buen sabor. No obstante, después
de un almacenaje de algunos meses, es necesario
añadir 5 l de concentrado de aroma a igual cantidad de zumo para conservar la misma intensidad
de aroma. Esto es problemático no sólo desde el
punto de vista económico, sino que además dificulta la fabricación de productos de calidad constante.
La presente invención se planteó, pues, como
objetivo desarrollar un proceso para la obtención
de aromas de fruta muy concentrados a partir
de los vahos de fruta condensados, que no pre2
5
10
15
2
sente los inconvenientes mencionados del estado
técnico actual, sino que proporcione un concentrado aromático en forma técnicamente simple,
concentrado que tengan un contenido de agua claramente inferior y una buena estabilidad al almacenaje.
Este objetivo se alcanzó mediante la presente
invención por cuanto
a) se concentran por los métodos usuales los
aromas de fruta en los vahos condensados
hasta un contenido entre el 0,05 y el 1 % en
peso,
b) se somete el concentrado de la etapa a)
a una extracción con dióxido de carbono
(= anhı́drido carbónico) comprimido entre
60 y 180 bar y a una temperatura entre 10
y 50◦ C y
20
c) después de la expansión del dióxido de carbono y, dado el caso de la adición de agua,
se separa la fase oleosa, rica en aroma, de la
fase acuosa, con menor contenido de aroma.
25
En efecto, se ha observado de manera sorprendente que de esta manera se pueden obtener concentrados de aroma de fruta con bajo contenido
de agua, que poseen buenas propiedades sensoriales, a partir de vahos frutales muy poco concentrados. Ya es conocido que con ayuda de la
extracción con CO2 de alta presión se pueden obtener aromas afrutados a partir de sustancias frutales como p.ej. mondas de manzana (ver E. Bundschuh y col., Deutsche Lebensmittel-Rundschau
84 (1988), pp. 205-210) o de esencias frutales
sintéticas (ver V.J. Krukonis “Characterization
and Measurement of Flavor Compounds”, coord.
D.D. Bills y C.J. Mussinan, ACS Symp. Series
n◦ 289, 1985), pero en tales casos se trata de
compuestos de partida que están ya relativamente
muy concentrados. Por otro lado, por este sistema sólo se pueden obtener aromas frutales de
baja concentración.
En el proceso de la presente invención, los
aromas de fruta se elaboran mediante un procedimiento de tres etapas hasta lograr un concentrado de fruta libre de agua partiendo de vahos
de fruta condensados como los que se forman durante la cocción de confituras o durante la evaporación de zumos de frutas, vahos que tienen una
concetración entre el 0,0005 y el 0,001 % en peso.
Los aromas de fruta pueden proceder de todos los tipos habituales de frutas utilizados usualmente en la industria alimentaria como son p.ej.
las manzanas, las peras, las ciruelas, las cerezas,
los albaricoques, las naranjas, las fresas, las frambuesas, los arándanos.
En la primera etapa, los vahos de fruta
aromáticos se concentran hasta un contenido de
aroma entre el 0,05 y el 1 % en peso, habida
cuenta de que este primer paso de concentración
puede llevarse a cabo con arreglo a los métodos
técnicos actuales.
Como métodos usuales son idóneos en especial la destilación, la rectificación o la técnica de
membrana. Según una forma de ejecución preferida, el aumento del contenido en aromas se realiza por destilación en vacı́o y, en especial, con
30
35
40
45
50
55
60
65
3
2 049 515
una presión entre 20 y 80 mbar y a una temperatura entre 15 y 40◦C. Se esta manera se logra un
“enriquecimiento” por una vı́a muy suave y sin
grandes pérdidas.
A continuación, los aromas afrutados enriquecidos se someten a una extracción con dióxido de
carbono comprimido, habida cuenta de que esta
extracción se realiza a una presión entre 60 y 180
bar, de preferencia entre 80 y 120 bar, y a una
temperatura entre 10 y 50◦ C, de preferencia entre 25 y 40◦C. La proporción ponderal entre el
CO2 y el concentrado aromático inicial puede variar dentro de amplios márgenes. No obstante,
por razones económicas ha demostrado ser particularmente ventajoso el ajuste de las proporciones entre la cantidad de gas CO2 y el concentrado
de aroma de la etapa a) del procedimiento de la
presente invención entre 1:5 y 5:1.
La extracción con CO2 puede efectuarse en los
recipientes usuales de alta presión. Sin embargo,
por razones conducentes a una mejor separación
y economı́a, la extracción se lleva a cabo de preferencia en una columna con cuerpos de relleno,
habida cuenta de que el CO2 y el concentrado
de aroma circulan por el interior de la misma en
contracorriente.
Después de la extracción con CO2 , la corriente
de CO2 cargada con las sustancias aromáticas
se expansiona en un recipiente separador a una
presión entre 20 y 60 bar y a una temperatura
entre 10 y 40◦ C, con lo cual los aromas afrutados
se recogen en el recipiente separador en forma ya
muy concentrada, pero que sigue presentando una
cierta cantidad de agua y alcohol, que se sitúa por
lo general en torno al 50 % en peso, referido al
peso del concentrado de aroma de fruta. El gas
CO2 se evapora en las condiciones del separador y
se realimenta otra vez en la etapa de la extracción
con CO2 después de haberse comprimido.
Es esencial en la presente invención que,
después de la expansión del dióxido de carbono,
se efectúe una separación de la fase oleosa, rica
en aroma, de la fase acuosa, con menor porcentaje de aroma. Esta separación de las fases oleosa
y acuosa puede realizarse sin problemas por los
métodos usuales de separación de dos fases como
son p.ej. la decantación o la operación con embudo de decantación. En caso de haberse formado una emulsión aceite/agua estable, es posible también dentro del marco de la presente
invención, recurrir a productos que deshacen la
emulsión como p.ej. agua o soluciones de sal. De
esta manera se obtiene un concentrado de aroma
con bajo contenido de agua (contenido de H2 O <
10 % en peso) que presenta además un contenido
de etanol relativamente bajo (< 25 % en peso).
Este concentrado aromático se puede utilizar directamente para la formulación de productos alimenticios. La fase acuosa separada que, además
de agua y alcohol, contiene también ciertos porcentajes de aromas frutales, puede realimentarse
sin más a la etapa de extracción. De esta manera
se asegura que las pérdidas de aroma en el procedimiento de la presente invención se reduzcan al
mı́nimo.
Debido a estas posibilidades de realimentación
tanto del CO2 utilizado para la extracción como
de la fase aromática acuosa que se produce, el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
4
procedimiento de la invención es particularmente
adecuado para una explotación en continuo.
Esta es otra ventaja importante junto con el
hecho de que con ayuda del procedimiento de la
invención se puede obtener, con muy poca inversión técnica, un aroma de fruta muy concentrado a partir de condensados de vahos de fruta
muy poco concentrados. El aroma de fruta muy
concentrado presenta contenidos de agua y etanol relativamente bajos, buenas propiedades sensoriales y una larga estabilidad al almacenaje.
Los ejemplos que siguen están destinados a
ilustrar la invención con más detalles.
Ejemplo 1
Obtención de un aceite de aroma de manzana
muy concentrado
Del zumo de manzana recién prensado se evaporó en un evaporador entre un 10 y un 15 % en
peso del zumo. Los vahos, con un porcentaje alto
de aroma, se alimentaron en el tercio inferior de
una columna rectificadora con una temperatura
de 105◦ C. En el fondo de la columna se retira
el agua de rectificación. Durante la activación,
las sustancias aromáticas se concentraron en la
fase vapor y se separaron de los componentes menos volátiles. Los componentes más volátiles del
aroma se enfriaron en condensador de superficie
y se retiraron. La mitad mayor del condensado
de aroma se retorna a la columna como reflujo.
De esta manera se obtiene 1 l de condensado de
vahos de manzana por cada 150 l de zumo.
10 kg de este condensado de vahos de manzana, con un contenido de etanol del 4,0 % en
peso y en torno al 0,14 % en peso de sustancias
aromáticas, se sometieron a extracción en una columna de alta presión, circulando en contracorriente con el CO2 . La extracción se lleva a cabo
con una p = 80 bar y una T = 35◦C. El consumo especı́fico de CO2 se situó en 1 kg de CO2
por cada kg de material de partida. Como extracto se obtuvieron 27 g de aroma de manzana
con un 36 % en peso de etanol, un 14 % en peso de
H2 O y un 50 % en peso de sustancias aromáticas.
Con la separación posterior (sin añadir más agua)
se obtuvieron una fase oleosa y otra acuosa, con
lo cual se consiguió como producto final 19 g de
concentrado de aroma de manzana con un 22,4
% en peso de etanol, 68 % en peso de sustancias
aromáticas y un 9,3 % en peso de agua.
Ejemplo 2
Obtención de un aroma de fresas muy concentrado
Antes de la concentración definitiva de las fresas al 73 % en peso de sustancia seca, los vahos
con aprox. un 10 % de aroma se evaporaron a
60◦C en un evaporador de caudal descendente.
Estos vahos se concentraron en una columna rectificadora en vacı́o (aprox. 80 mbar) a 40◦C. A
partir de 100 kg de fresas se obtiene por este procedimiento 1 l de condensado de vahos de fresa
aromáticos.
10 kg de este condensado de vahos de fresa,
con un contenido de etanol del 3,8 % en peso y
de sustancias aromáticas en torno al 0,2 % en
peso, se extrajo en continuo en una columna de
extracción de alta presión, circulando en contracorriente con el CO2 . La extracción se llevó a
cabo en continuo con una p = 120 bar y una T =
3
5
2 049 515
30◦C. El consumo especı́fico de CO2 se situó en 1
kg de CO2 por kg de material de partida. Como
extracto se obtuvieron 39 g de aroma de fresa con
un 33 % en peso de etanol, un 53 % en peso de
sustancias aromáticas y un 15 % en peso de H2 O.
Después de añadir 35 g de agua se efectúa la
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
4
6
separación de las fases oleosa y acuosa. Como
producto final se obtuvieron de esta manera 25 g
de concentrado de aroma de fresa con un 70 % en
peso de sustancias aromáticas, un 19,6 % en peso
de etanol y un 10,4 % en peso de agua.
7
2 049 515
REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la obtención de aromas
de frutas muy concentrados a partir de vahos de
frutas condensados, caracterizado porque
5
a) se concentran por los métodos usuales los
aromas de fruta en los vahos condensados
hasta un contenido entre el 0,05 y el 1 % en
peso,
10
b) se somete el concentrado de la etapa a) a
una extracción con dióxido de carbono comprimido entre 60 y 180 bar y a una temperatura entre 10 y 50◦C y
15
c) después de la expansión del dióxido de carbono y, dado el caso de la adición de agua,
se separa la fase oleosa, rica en aroma, de la
fase acuosa, con menor contenido de aroma.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la concentración de los
vahos de fruta condensados se efectúa por destilación en vacı́o.
3. Procedimiento según la revindicación 2,
20
25
8
caracterizado porque la destilación en vacı́o se
efectúa con una presión entre 20 y 80 mbar y a
una temperatura entre 15 y 40◦ C.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la extracción
con CO2 se realiza a una presión entre 80 y 120
bar y a una temperatura entre 25 y 40◦C.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción
entre la cantidad de gas CO2 y el concentrado
aromático de la etapa a) se sitúa entre 1:5 y 5:1.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la extracción
con CO2 se lleva a cabo en continuo en una columna con cuerpos de relleno, con circulación en
contracorriente.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la expansión
del dióxido de carbono tiene lugar en un recipiente separador a una presión entre 20 y 60 bar
y a una temperatura entre 10 y 40◦C.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la fase
acuosa, con un contenido menor de aroma, se realimenta a la etapa de extracción con CO2 .
30
35
40
45
50
55
60
65
5