Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a métodos para preparar extractos de café; teniendo su principal aplicación en el sector de la industria cafetera. Particularmente, la invención se refiere a un método para obtener un extracto de pulpa de café.

Descripción del estado del arte

La cereza o fruto del árbol de café debe ser sometido a diferentes procesos para obtener la semilla seca que es la materia prima en la producción de café tostado y café instantáneo. Existen varios métodos para obtener esta semilla entre ellos el método seco y el húmedo, generando cada uno características sensoriales diferentes en las bebidas preparadas.

En el proceso en húmedo se separa la semilla del café de los co-productos. El proceso inicia separando el primer co-producto que es la cáscara del fruto, también llamada pulpa, usando una despulpadora. Luego el mucílago es removido y finalmente la cascarilla o cisco se separa en el proceso de trilla.

Uno de los objetivos actuales de la industria es poder utilizar estos co-productos para la alimentación humana. Como se mencionó anteriormente, uno de estos co-productos es la pulpa que es una fuente potencial de antioxidantes, productos fenólicos, cafeína, carbohidratos, fibra, entre otros. Debido a que la pulpa a la salida de la despulpadora tiene un contenido de humedad entre 70 y 85%, ésta presenta una alta probabilidad de aparición de micotoxinas, por lo que es necesario que se procese en el menor tiempo posible. El estado del arte en general sugiere emplear el secado rápido de la pulpa, en particular mediante el uso de secadores con flujo de aire caliente para obtener una humedad final inferior a 20%, haciendo que para poder obtener los sólidos solubles presentes en la pulpa sea necesario utilizar solventes como agua o realizar la extracción a altas temperaturas. En el estado de la técnica se encuentran varias técnicas o métodos para obtener extractos de diferentes co-productos de la industria cafetera. Por ejemplo, el documento de patente WO2014149512 divulga un método para preparar un extracto de café que incluye una extracción de las partículas de pulpa de café previamente reducidas; dicha extracción se lleva a cabo en agua mediante métodos mecánicos como extracción ultrasónica, seguida de una filtración del extracto; particularmente por membrana para finalmente concentrar el extracto líquido.

Por otro lado, se encuentra el documento de patente WO2013004873 que se refiere a un método para elaborar un extracto de café que se basa principalmente en extraer con agua preferiblemente subcrítica a temperaturas entre 50 y 200°C y presión constante entre 69 y 207 bares. Dicha extracción puede tener lugar mediante hidrólisis enzimática, ruptura celular empleando procedimientos mecánicos a temperatura ambiente o extracción con agua caliente o supercrítica.

El presente desarrollo propone otra alternativa para la obtención de un extracto de pulpa sin la necesidad de secarla antes del proceso de extracción. Lo anterior cobra importancia considerando que el secado por exposición al ambiente, es decir sin uso de equipos de secado, presenta un alto riesgo de contaminación de la pulpa tanto por presencia de animales domésticos e insectos, así como por una fermentación de la pulpa por un secado descuidado. Además la presente invención no requiere agua en el proceso de extracción, dada la alta humedad contenida en la pulpa fresca.

Breve síntesis de la invención

La presente invención está dirigida a un método para la elaboración de un extracto de pulpa de café, así como el extracto de pulpa obtenido en dicho proceso. En particular, el método comprende una extracción mecánica de pulpa fresca entre 50 (5000KPa) y 1000 bar (10000KPa) o entre 1000 y 8000 rpm, filtración del lixiviado para remover sólidos insolubles y finalmente una concentración hasta un contenido de sólidos solubles entre 15% y 95% base húmeda.

Descripción detallada de la invención La presente invención está relacionada con un método para obtener un extracto de café por medio de una extracción mecánica a la salida de la despulpadora, una filtración del material y una posterior concentración, y el extracto de café obtenido.

El proceso de la presente invención inicia después del proceso de despulpado. Entiéndase por "despulpado" a un proceso en donde la cáscara o pulpa de café es separada de la semilla por un proceso mecánico usando un equipo como una despulpadora. La semilla continúa en un proceso de separación de mucílago y semilla pergamino, y la pulpa húmeda se lleva a almacenamiento.

La pulpa fresca de café, pulpa de café o pulpa húmeda que posteriormente es almacenada en un silo, es alimentada a un equipo para iniciar el proceso de obtención de extracto de pulpa de café. La pulpa fresca tiene una humedad entre el 65 y el 85% o entre 70 y 95%.

Tabla 1. Propiedades de la pulpa fresca (húmeda) y deshidratada (seca)

En una modalidad de la invención antes de entrar a la etapa de extracción, el tamaño de partícula de la pulpa fresca de café se reduce hasta cambiar la apariencia sólida de la pulpa a una fase líquida que facilite alimentar el material al proceso de extracción, como parte de una adecuación opcional del material. Particularmente se reduce hasta un tamaño entre 300 y 1000 mieras. La reducción del tamaño de partícula se puede realizar mediante cualquier método conocido por una persona medianamente versada en la materia.

El proceso de la presente invención para obtener un extracto de pulpa de café inicia con extraer mecánicamente un lixiviado de una pulpa de café. En esta etapa, la pulpa fresca se pasa por un equipo o máquina que a través de presión o alta velocidad, se encarga de separar el lixiviado con los sólidos solubles del material insoluble.

El equipo de la extracción mecánica puede ser alimentado a cualquier velocidad de alimentación, abertura de nuez o tamaño de boquilla según los requerimientos deseados y el conocimiento de una persona medianamente versada en la técnica. La extracción mecánica ocurre a una presión entre 50 bar (5000KPa) y 1000 bar (10000KPa), entre 300 bar (30000KPa) y 500 bar (50000KPa), o entre 200 bar (20000KPa) y 800 bar (80000KPa). Por otro lado, la extracción mecánica tiene una alta velocidad, se entiende por alta velocidad a una velocidad entre 1000 y 8000 rpm, entre 3000 rpm y 6000 rpm o entre 4000 rpm y 5000 rpm.

De manera general, después de la etapa de extracción se reduce la humedad de la pulpa de café inicial (como se explica previamente) hasta obtener un lixiviado que tiene una humedad entre 50% y 70%, o entre 55 y 75%. El lixiviado obtenido después de esta etapa, tiene una concentración de sólidos solubles entre 5% y 30% base húmeda, entre 10% y 35% base húmeda o entre 8% y 20% base húmeda.

La etapa de extracción mecánica de la presente invención no involucra solventes, ni una etapa de secado de la pulpa antes de entrar al proceso. En particular, la extracción mecánica de la presente invención no utiliza agua.

La etapa de extracción es seguida por una etapa de filtración, donde el lixiviado obtenido en la etapa anterior es filtrado para remover sólidos insolubles hasta obtener un lixiviado clarificado. Se entiende por lixiviado clarificado a aquel que se caracteriza por tener una concentración de sólidos insolubles inferior al 5.0% base seca, inferior al 4.0% base seca, inferior al 3.0% base seca, o inferior al 2.0% base seca.

Posteriormente el lixiviado clarificado se concentra, por ejemplo mediante el sometimiento a temperatura entre 35°C (308K) y 75°C (348K), entre 45°C (318K) y 58°C (331K), entre 40°C (313K) y 70°C (343K), y/o una presión absoluta entre 30mbar (3000Pa) y lOOmbar (10000Pa), o condiciones de presión entre 80mbar (8000Pa) y 120mbar (12000Pa), entre 85mbar (8500Pa) y 105mbar (10500Pa) hasta obtener un extracto de pulpa de café. O por métodos fríos a una temperatura entre -15 °C (258K) y -1 °C (272K), o cualquier método para concentrar conocido por una persona medianamente versada en la materia. El lixiviado clarificado se concentra hasta un contenido de sólidos solubles entre 15% y 95% base húmeda, entre 30% y 80% base húmeda o entre 20% y 50% base húmeda.

Opcionalmente después de la etapa de concentración se realiza una etapa de pasteurización o ultrapasteurización para destruir microrganismos sin alterar la composición y cualidades del extracto de pulpa de café.

Opcionalmente el extracto de pulpa de café se seca por cualquier técnica conocida por una persona medianamente versada en la materia como secado por atomización o liofilización. Para conservar las propiedades del producto se sugiere que la etapa de secado ocurra a una temperatura entre 100°C y 300°C, entre 100°C y 150°C o entre 1 10°C y 180°C, en donde el extracto de pulpa café tiene un contenido de humedad no superior al 20%, no superior al 15% o no superior al 10%.

El extracto de pulpa de café obtenido presenta un alto contenido de sólidos, es decir una concentración de sólidos solubles entre 20% y 45% o la siguiente composición:

Tabla 2 Características del extracto de pulpa de café

Opcionalmente, el extracto de pulpa de café también se mezcla con extracto de café (obtenido de la extracción de la semilla verde o tostada). Opcionalmente para darle mayor estabilidad el extracto de pulpa de café puede estar en polvo o liofilizado. Después de secar el extracto de pulpa de café, el extracto tiene las siguientes características:

Tabla 3 Características del extracto de pulpa de café después de secado

Opcionalmente, los extractos de pulpa de café se estabilizan microbiológicamente por acción de un proceso de pasteurización o ultrapasteurización.

Los extractos de pulpa son usados en: extracto de pulpa (concentrado y sin concentrar) (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto hidrolizado (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto con mezclas de extractos de frutas (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto con mezcla de mucílago (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto con mezcla de café líquido y polvo (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto mezclado con sabores y esencias (también en polvo, aglomerado y liofilizado), extracto de pulpa en polvo, liofilizado y granulado, extracto de pulpa en polvo mezclado con crema no láctea y azúcar, extracto de pulpa en polvo en cápsula y bebidas Ready-To-Drink (RTD) de todo lo anterior.

Por extracto de café, la presente invención se refiere a pulpa de café, pulpa de café húmeda, café, cereza de café, fruto de café, piel de la cereza de café, cáscara o exocarpo. Particularmente se refiere a cáscara de café o pulpa de café. Para efectos de la presente invención "pulpa de café" se refiere a "cáscara de café".

Los siguientes Ejemplos ilustran la invención, sin estar el concepto inventivo restringido a los mismos:

Ejemplos

Ejemplo 1 : La pulpa utilizada en los siguientes ejemplos tiene la siguiente composición: Tabla 4 Composición pulpa fresca

Ejemplo 2: Extracto de pulpa por extracción a alta presión y concentrado por evaporación

Extraer mecánicamente un lixiviado de una pulpa de café.

Se obtuvo una pulpa de café producto de un proceso de despulpado, donde la pulpa húmeda tenía un porcentaje de humedad de 77,5%. Se alimentaron 100kg de pulpa a la tolva una extrusora en una velocidad de 10 kg/hora. La extrusora tenía una abertura de nuez de 1.6 mm, una presión interna de 400 bares (40000KPa) y una boquilla número 10. Al pasar la pulpa por el tornillo de la extrusora, se extrajeron 41kg de lixiviado de la pulpa de café con una concentración de 15% de sólidos solubles. A la salida del equipo, se obtiene una pulpa con una humedad del 62%.

Filtrar el lixiviado obtenido en la etapa anterior para remover sólidos insolubles hasta obtener un lixiviado clarificado.

El lixiviado de la pulpa de café se centrifugó a una velocidad de 4000 rpm por 5 minutos para remover o separar sólidos insolubles. Se obtuvo un lixiviado clarificado con una concentración de sólidos insolubles de 5000 ppm.

Concentrar el lixiviado clarificado obtenido en la etapa anterior hasta obtener un extracto de pulpa de café.

El lixiviado clarificado se alimentó a un evaporador a 50°C (323K) de temperatura y una presión absoluta de 90 mbar (9000Pa). Se obtuvo un extracto de pulpa de café líquido con una concentración de 35% s.s. El extracto de pulpa líquido fue secado por aspersión a 120°C (393K). Se obtuvo un polvo con un contenido de humedad de 3%.

Tabla 5 Composición de extracto de pulpa del Ejemplo 2. Parámetro Polvo seco

Total azúcares [%] 13,0-15,0

Calorías [cal/lOOg] 300-350

Carbohidratos [%] 60,0-80,0

Cenizas [%] <\6

Colesterol [mg/100g] <0,05

Fibra Insoluble [%] 0,02

Fibra Soluble [%] 25,0-32,0%

Humedad [%] <3

Cafeína [%] 1,5-2,2

Ejemplo 3: Extracto de pulpa por extracción a alta presión y concentrado en frío

Concentrar el lixiviado clarificado obtenido en la etapa anterior hasta obtener un extracto de pulpa de café.

A partir del lixiviado clarificado en el Ejemplo 2, este se alimentó a un equipo de concentración en frío a una temperatura de -4°C (269K) a una velocidad de 35kg/h. Se obtuvo un extracto de pulpa de café líquido con una concentración de 33% s.s a una velocidad de 16kg/h. Ejemplo 4. Extracto de pulpa por extracción a alta velocidad v concentrado por evaporación

Adecuación de materia prima pulpa

Se obtuvo una pulpa producto de un proceso de despulpado, la pulpa húmeda con un porcentaje de humedad de 77,5%. La pulpa se procesa en un molino mecánico de discos para disminuir el tamaño de partícula, hasta que cambió la apariencia sólida de la pulpa a una fase líquida que permite alimentar el equipo extractor.

Extraer mecánicamente un lixiviado de una pulpa de café;

Se alimentaron manualmente 50kg de la pulpa molida a un decanter a una velocidad de 4500 rpm a una velocidad de alimentación de 1000kg/h durante una hora. Después de pasar el lodo semi-líquido de pulpa por el decanter, se extrajeron 15 kg de lixiviado de la pulpa de café con una concentración de 10% de sólidos solubles base húmeda. A la salida del equipo, se obtuvo una pulpa con una humedad del 68%. Filtrar el lixiviado obtenido en la etapa anterior para remover sólidos insolubles hasta obtener un lixiviado clarificado El lixiviado de la pulpa de café se centrifugó a una velocidad de 4000 rpm por 5 minutos para remover o separar sólidos insolubles. Se obtuvo un lixiviado clarificado con una concentración de sólidos solubles 10% base húmeda y una concentración de sólidos insolubles del 1% base seca.

Concentrar el lixiviado clarificado obtenido en la etapa anterior hasta obtener un extracto de pulpa de café.

El lixiviado clarificado se alimentó a un evaporador a 50°C de temperatura y una presión absoluta de 90 mbar (9KPa). Se obtiene un extracto de pulpa de café líquido con una concentración de 35% s.s. base húmeda. Se realiza una etapa de ultra- pasteurización al extracto de pulpa de café líquido obtenido. El extracto de pulpa líquido fue secado por aspersión a 120°C (393K), se obtuvo un polvo con un contenido de humedad de 3%. Ejemplo 5. Extracto de pulpa por extracción a alta velocidad y concentrado en frío

Concentrar el lixiviado clarificado obtenido en la etapa (b) hasta obtener un extracto de pulpa de café.

El lixiviado clarificado como el que se muestra en el Ejemplo 1, se alimentó a una velocidad de 35kg/h a un equipo de concentración en frío a una temperatura de -4°C (269K). Se obtuvo un extracto de pulpa de café líquido con una concentración de 33% s.s base húmeda.

Ejemplo 6. Extracto de pulpa por extracción a alta velocidad y concentrado por evaporación

Extraer mecánicamente un lixiviado de una pulpa de café

Se obtuvo una pulpa producto de un proceso de despulpado, la pulpa húmeda con un porcentaje de humedad de 77,5%. Se alimentaron 1000 kg de pulpa a un centriflux con una velocidad de alimentación de 15.000 kg/hora. El centriflux trabajó a una velocidad de 7.500 rpm. Al pasar la pulpa por el centriflux se obtuvo un lixiviado con una concentración de sólidos solubles de 10% y sólidos insolubles de 5%. La cantidad de lixiviado fueron 400 kg. Filtrar el lixiviado obtenido en la etapa anterior para remover sólidos insolubles hasta obtener un lixiviado clarificado.

El lixiviado de la pulpa de café se centrifuga a una velocidad de 5.500 rpm por 5 minutos para remover o separar sólidos insolubles. Se obtuvo un lixiviado clarificado con una concentración de sólidos insolubles 500 ppm.

Concentrar el lixiviado clarificado obtenido en la etapa anterior hasta obtener un extracto de pulpa de café.

El lixiviado clarificado se alimentó a un evaporador a 50°C de temperatura y una presión absoluta de 90 mbar. Se obtiene un extracto de pulpa de café líquido con una concentración de 35% s.s. El extracto de pulpa líquido fue secado por aspersión a 120°C. Se obtuvo un polvo con un contenido de humedad de 3%.