CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a los campos técnicos de la Química, y Tecnología de los alimentos, ya que proporciona un método para cristalizar sustancias acuosas que contienen carbohidratos; así como también se refiere al producto cristalizado obtenido con dicho método.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Normalmente la miel de abeja y jarabe de agave se obtienen empleando secados por aspersión, liofilización o diversos tipos de secado; aire caliente, al vacío y por microondas al vacío; los cuales, algunos emplean altas temperaturas afectando los aromas y color de la miel, y otros se ven afectados por tiempos prolongados de operación y tecnologías caras como la liofilización.

El documento de patente CN108541918 A describe un procedimiento para miel cristalizada que consiste en bajas temperaturas, calentamiento y agitación para obtener un producto de miel cristalizada. Donde contemplan un método preferido: en la etapa (iv), dejar reposar la miel mezclada para cristalización durante 46 h a 12-15 °C, calentar a 35- 40 °C, agitar y calentar durante 2-3 h, enfriar a 12-15 °C y dejar reposar durante 4-6 h, repitiendo los pasos anteriores durante 5-8 veces y dejar reposar a 12-15 °C. En el paso (iv) la agitación en el paso es de 100-200 rpm. En el paso (i) el cristal de miel es pulverizado por un molino coloidal a un tamaño de partícula de 10-20 pm. En el paso (iii) la relación miel líquida y cristal semilla es de 9:1- 15:1. En el paso (iii) la velocidad de llenado del aire comprimido es de 0.1-0.5 L/minuto. La velocidad de agitación es de 50-100 rpm. La materia prima preferida en el paso (ii) puede ser: miel de floración silvestre, miel de colza, miel de algodón, miel de casta y níspero, miel de níspero, miel de lichi, miel de variedad de flores, miel de tilo, miel de girasol, y o miel de laurel.

En el documento de patente CN106901289 A se divulga un método para producir cristales sólidos de miel, por el sistema tradicional de cristalización que consiste en concentración al vacío, nucleación y cristalización por enfriamiento; la cual comprende la recolección, 10-18% de contenido de agua y más de 40% de contenido de glucosa, miel natural pura y filtración para eliminar impurezas calentar en baño de agua a 45-50 °C durante 15-20 minutos concentrado al vacío, esterilización a 60 °C durante 20-30 minutos, monitoreo por refractómetro, selección de miel Baumé a más de 41.6°C y tamizado; calentar la miel a 42-44 C durante 15-20 minutos, agregar cristal semillas en una proporción de 1:8, agitar, enfriar a 30 °C y bombear a barriles de miel esterilizados y sellado, enfriamiento durante 10 h a 16-18 °C y almacenamiento en frío. Sin embargo, se pierden el sabor y color característico de la miel.

Por su parte, en el documento de patente CN105815720 A, se describe un método para estabilizar miel cristalizada mediante una mezcla de mieles y congelación, pero que se conserva a temperatura ambiente en forma liquida. Consiste principalmente en: paso (a) moler e inflar miel cruda y agregar 0.5-10% de miel cristalina; paso (b) implica congelar a —10°C o menos, preferiblemente de -18 a -21 °C durante 24- 72 horas, refrigerar a 0-7 °C en el refrigerador durante 24- 36 horas e incubar a menos de 10-16 °C durante 3-7 dias. Composición preferida: La miel cruda comprende un 53% menos de azúcar reductora fructosa.

Mientras que, el documente de patente JP55165760 A se refiere a una mezcla de miel con fructosa, glucosa y polisacárido como la LM pectina, para estabilizar los pequeños cristales en la suspensión homogéneamente. Consiste principalmente en (a) combinar metoxi pectina baja (pectina LM) en una relación de 2-4% en miel o mezcla de miel obtenida mezclando miel con glucosa liquida, fructosa liquida, etc., (b) agitar la mezcla bien y enfriándola a menos de 27°C, (c) agregar al licor obtenido, 10-15 % de una suspensión de cristal semilla obteniendo un 30% de fosfato de calcio o sulfato de calcio acuoso, a la miel cristalina y amasando la mezcla, (d) agitando la mezcla bien, (e) empaquetarla en un recipiente y (f) dejar reposar a 0-15 °C durante 3-5 dias. Las mieles cristalinas que están compuestas de cristales finos uniformes, muestran una textura suave y son estables a cambios de temperaturas, puede prepararse fácilmente. Se pueden usar para alimentos nutritivos, alimencos sofisticados, etc. La pectina ML es menos sensible al pH que la metoxi pectina alta, pero puede formar gel con metales divalentes como el calcio. La sal de calcio sirve como agente gelificante para la pectina LM, para reducir la concentración de azúcar de la mezcla obtenida y asi dar cristales finos y uniformes.

Como se puede ver, los inconvenientes que tienen los métodos convencionales de cristalización para obtener miel de abeja y jarabe sólido, es que emplean mucho tiempo, temperatura, vacio y enfriamiento para el cambio térmico para formar cristales de miel solida y algunas otras solo cristalizan parte de la miel para proporcionar estabilidad en la suspensión concentrada; lo cual hace que no se protejan las características organolépticas de la miel de abeja y jarabes. Por lo tanto, es importante la generación de tecnologías que den protección a las características organolépticas de las sustancias a cristalizar, usando medios o sustancias que ayuden a amortiguar la energía de microondas y la evaporación el agua, para formar cristales conservando el sabor, color y otras características de interés nutricional, de las sustancias durante sus diferentes etapas de cristalización.

Con la finalidad de contrarrestar los inconvenientes antes mencionados, se ha desarrollado un método para la cristalización de sustancias que contienen carbohidratos, tales como mieles, y jarabes.

Los detalles característicos de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción detallada de algunas de sus realizaciones preferentes y figuras que se acompañan, a manera de ejemplos ilustrativos, pero no limitativos, donde:

La figura 1 es un diagrama de flujo del método para la cristalización de sustancias que contienen carbohidratos, de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una fotografía donde se ilustra un producto cristalizado o granulado de miel de abeja, donde se observa su muy similar a la de un producto de azúcar. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención es un método para cristalizar sustancias acuosas que contienen carbohidratos, donde se aprovecha la característica de cristalización que tienen dichos carbohidratos, por ejemplo, miel de abejas y jarabes de origen vegetal. Con este método se conservan las propiedades sensoriales y dulzor característico de las sustancias cristalizadas; además, con este método la cristalización se lleva acabo en menor tiempo, en comparación con los métodos de cristalización convencionales.

En este caso, con la expresión "sustancias acuosas que contienen carbohidratos", nos referiremos de manera enunciativa, pero jamás limitativa, a todas aquellas sustancias acuosas que comprenden carbohidratos y que pueden ser cristalizadas con este método de cristalización tal y como propone la presente invención; donde lo que se persigue es darles a estas sustancias acuosas que contienen carbohidratos, una presentación a la del azúcar (cristales y polvo de azúcar).

El método para cristalizar sustancias acuosas que contienen carbohidratos, de acuerdo con la presente invención, comprende las siguientes etapas:

Eliminar la materia extraña que pudiera contener la sustancia acuosa que contiene carbohidratos; un modo de eliminar la materia extraña de la sustancia acuosa que contiene carbohidratos, es mediante un filtro giratorio con malla número 70, a 1000 rpm, durante 1 min. Mezclar la sustancia acuosa que contiene carbohidratos, ya purificada, con al menos, un medio absorbente de agua, en una relación 3:4-5, hasta que se dé una homogeneidad en particulas semisólidas de 3 mir. en promedio; el medio absorbente de agua puede ser es maltodextrina D10-D20, beta- ciclodextrina, almidones, y/o una combinación entre ellos, por citar algunos ejemplos. El mezclado de la sustancia acuosa que contiene carbohidratos y el medio absorbente de agua, se puede hacer en un aparato mezclador, a 70 rpm, durante 5 min.

Distribuir la mezcla anterior en una capa de 1 a 5 mm de espesor sobre un recipiente resistente a altas temperaturas, ya que se somete a un calentamiento en un aparato de microondas, a una potencia de 0.585 kW -h por 1 Kg de mezcla, durante 30 a 180 s;

Enfriar la capa de la mezcla a una temperatura desde -80 a 40°C, durante 2 a 480 s; donde el enfriamiento de la capa de la mezcla, se hace extrayéndola del aparato de microondas, y dejándola enfriar a temperatura ambiente y/o sometiéndola en un aparato congelador, de ahí el amplio rango de la temperatura de enfriamiento, lo cual depende del tiempo que se tenga para llevar acabo dicho método de cristalización.

Repetir las etapas de calentamiento y enfriamiento consecutiva y alternadamente hasta que la capa de la mezcla alcanza una humedad de 2 a 4 % y con ello una cristalización; donde el número de repeticiones consecutivas y alternadas, depende mucho de la sustancia acuosa que contiene carbohidratos, por ejemplo, para la miel de abeja y jarabe de agave, es de 8 repeticiones. Pulverizar la capa-mezcla cristalizada, hasta obtener cristales de tamaño de partículas de 2 mm en promedio; donde el pulverizado la capa-mezcla cristalizada, se hace en un aparato pulverizador que tiene una criba de malla número 70.

Remover el medio absorbente de agua de los cristales de sustancia acuosa que contiene carbohidratos, mediante vibración y cribado con malla número 80, hasta que el medio absorbente se separe por completo; tal remoción se puede hacer con un equipo de separación vibratorio con malla número 80.

Finalmente recuperar los cristales de sustancia acuosa que contiene carbohidratos, obtenidos.

El tiempo del método completo de todas las etapas de cristalización va de un periodo de 2 a 4 h.

Con este método de cristalización obtenemos una sustancia acuosa que contiene carbohidratos en una presentación en polvo, que mantiene sus características organolépticas, tales como, su sabor, color y aroma, con alto contenido de fructosa, glucosa, sacarosa, aminoácidos, vitaminas y proteínas características típicas de las sustancias acuosas que contienen carbohidratos. Este polvo de cristales obtenido, es soluble completamente en agua, poco higroscópico, siendo muy estable con larga vida de anaquel.

La ventaja de este método es que aprovecha la característica de cristalización de los azucares de sustancias acuosas que los contienen, tales como la miel de abejas y jarabes de origen vegetales, aplicando un medio absorbente de humedad, calor y enfriamiento que ayuda a formar el cristal, atrapando los constituyentes característicos de dichas sustancias acuosas ricas en azúcares, y amortiguando la energía producida mediante microondas. El medio absorbente tiene la característica de liberar los cristales formados y facilitar la separación de los cristales del medio absorbente mediante tamizado. Las diversas etapas de calentamiento por microondas y enfriamiento lento o rápido de la mezcla de sustancias acuosas ricas en carbohidratos y medio absorbente, reducen considerablemente el tiempo operativo, en comparación con los sistemas empleados para obtener miel solida que van de 4 a 10 h y este método la reduce a 2 h.

Por lo tanto, la presente invención también tiene como objeto un producto cristalizado o granulado de sustancia acuosas que contiene carbohidratos, obtenidos por el método de conformidad con la presente invención, el cual tiene una presentación de similar a la azúcar convencional.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se incluyen a manera ilustrativa de algunas realizaciones de la presente invención, por lo que no deben ser considerados como una limitante para la presente invención.

Ejemplo 1. Método para obtener miel de abeja cristalizada.

Paso 1. Se filtraron 1 Kg de miel de abeja con un filtro giratorio EXMEX modelo EXZAC que tenía una malla número 70, a 1000 rpm, durante 1 min. Esto con el fin de dejar a la miel libre de impurezas. La miel purificada tuvo una concentración de solidos de 80 a 83° Brix, y una coloración ámbar claro a ámbar oscuro. -Sí-

Paso 2. La miel de abeja purificada se mezcló con maitodextrina DIO (medio absorbente) en una relación 3:5, hasta que tuvo una homogeneidad en partículas semisólidas de 3 mm en promedio, en un aparato mezclador KITCHENAID® modelo KSM8990ER, a 70 rpm, durante 5 min.

Paso 3. La mezcla anterior se distribuyó en una capa de 4 mm de espesor sobre una charola plástica resistente a altas temperaturas.

Paso 4. La charola plástica con la mezcla distribuida en capa, se calentó a un equipo de microondas PANASONIC® modelo NN-SB636BRUH, durante 2 min, donde la temperatura de calentamiento estuvo en promedio de 85°C.

Paso 5. La charola con la capa de la mezcla se extrajo del aparato microondas y se dejó a temperatura ambiente con aireación durante 8 min, hasta que alcanzó una temperatura de 40°C.

Paso 6. Los pasos 4 y 5 se repitieron consecutivamente 8 veces hasta que la capa de la mezcla miel+maltodextrina alcanzó una humedad de 3.4 % y con ello una cristalización. Paso 7. La capa-mezcla cristalizada se retira de la charola y se pulverizó en un aparato pulverizador POLIMIX® y modelo PX-MFC 90D que tenía una criba de malla 70, obteniéndose cristales con tamaño de partículas de 2 mm en promedio.

Paso 8. Los cristales obtenidos fueron sometidos a un equipo de separación vibratorio con malla número 80 para separa a la maitodextrina DIO, el tiempo de sometimiento a la vibración fue hasta que la maitodextrina DIO se separó por completo . Paso 9. Los cristales de miel de abaja, ya libres de la maltodextrina DIO, obtenidos en la etapa anterior, tuvieron una higroscopicidad de 0.1 g/h, y color de miel ámbar clara u oscura.

En la figura 2 se puede observar la miel de abeja cristalizada o granulada, que fue obtenida con este el método descrito en este ejemplo 1, donde se pueden ver sus cristales (A) muy similares a los cristales del azúcar convencional.

Ejemplo 2. Método para obtener jarabe de Agave tequilana Wever cristalizado.

Paso 1. Se filtraron 1 L de jarabe de Agave tequilana Wever con un filtro giratorio EXMEX modelo EXZAC que tenia una malla número 70, a 1000 rp , durante 1 min. Esto con el fin de dejar a la el jarabe de agave libre de impurezas. El jarabe ya purificado tuvo una concentración de solidos entre 70 y 75°Brix de color amarillo claro u oscuro.

Paso 2.- Mezclar el jarabe de agave con el medio absorbente en una relación 3:4, hasta que este completamente homogénea en partículas semisólidas de 4 mm en promedio, en un aparato mezclador KITCHENAID® modelo KSM8990ER, a 70 rpm, durante 5 min.

Paso 3. La mezcla anterior se distribuyó en una capa de 4 mm de espesor sobre una charola plástica resistente a altas temperaturas.

Paso 4. La charola plástica con la mezcla distribuida en capa, se calentó a un equipo de microondas PANASONIC® modelo NN-SB636BRUH, durante 2 min, donde la temperatura de calentamiento estuvo EN promedio de 85°C.

Paso 5. La charola con la capa de la mezcla se extrajo del aparato microondas y se dejó a temperatura ambiente con aireación durante 8 min, hasta que alcanzó una temperatura de 40°C.

Paso 6. Los pasos 4 y 5 se repitieron consecutivamente 8 veces hasta que la capa de la mezcla arabe+maltodextrina alcanzó una humedad de 4 % y con ello una cristalización.

Paso 7. La capa-mezcla cristalizada se retira de la charola y se pulverizó en un aparato pulverizador POLIMIX® y modelo PX-MFC 90D que tenia una criba de malla 70, obteniéndose cristales con tamaño de partículas de 2 mm en promedio.

Paso 8. Los cristales obtenidos fueron sometidos a un equipo de separación vibratorio con malla número 80 para separa a la maltodextrina DIO, el tiempo de sometimiento a la vibración fue hasta que la maltodextrina DIO se separó por completo.

Paso 9. Los cristales de miel de abaja, ya libres de la maltodextrina DIO, obtenidos en la etapa anterior, tuvieron una hiqroscopicidad de 0.2 g/h, y color de miel ámbar clara u oscura.

Ejemplo 3. Comparativo entre miel de abeja normal y cristales de miel de abeja obtenidos en el ejemplo 1.

Con la finalidad de conocer el comportamiento bromatológico de los cristales de miel de abeja obtenidos en el ejemplo 1, El 28 de febrero de 2020 se sometieron a un análisis bromatológico dos muestras de miel de abeja, en el Laboratorio de la Cámara de la Industria Alimenticia, en Guadalajara, Jalisco. Donde una muestra fue la miel normal (liquida) y la otra muestra fue la miel cristalizada

(granulada) obtenida en el ejemplo 1. El tamaño de las muestras de cada una de ellas fue de 0.5 Kg. En el Cuadro 1 se muestran los resultados obtenidos. Cuadro 1. Comportamiento bromatológico y de otras características, entre miel líquida y miel granulada.

Notas:

El porcentaje de incertidumbre relativa fue considerando un nivel de confianza del 95¾ y un factor de cobertura de K=2.

Carbohidratos disponibles = carbohidratos totales - fibra dietética. Carbohidratos disponibles con los que se toman en cuenta para el cálculo calórico.

La densidad de la miel granulada se reconstituyó a la misma concentración de sólidos soluble (81°Brix). La miel cristalizada (granulada) es el resultado del proceso de cristalización de productos de alto contenido de carbohidratos (azúcares) en la cual se aprovecha la propiedad de los monosacáridos y disacáridos a formar cristal mediante su arreglo estructural molecular formando una red tetraédrica, proporcionando algunas ventajas con respecto a un proceso de cristalización tradicional por nucleación.

No se necesita una disolución sobresaturada del tipo de monosacárido o disacárido a formar cristal, en este proceso de cristalización solidifica la muestra concentrada mediante un medio absorbente que difunde la humedad y la separa de la mezcla de carbohidratos.

No purifica los carbohidratos, es decir no se necesita colocar características especiales de purificación para obtener cristales de disacáridos (sacarosa) o monosacáridos (fructosa, glucosa), permitiendo una red molecular entre ambos carbohidratos, sin interaccionar con moléculas de peso molecular altos como la maltodextrina. Esto permite que el arreglo de la red entre diversos mono y disacáridos atrapen otras moléculas nutricionales importantes de los productos con alto contenido de azúcares (miel de abeja o jarabes edulcorantes) como son proteínas, minerales, ácidos grasos, fibra dietética, así como ácidos orgánicos característicos de la miel, lo cual no puede realizarse mediante cristalización por nucleación. Es importante mencionar que el aporte energético y la composición es muy similar al de la miel de abeja líquida, con la diferencia de que la miel cristal (granulada) contienen menor contenido de agua, por lo que presenta un incremento en cada uno de sus componentes nutricionales. En cuanto a la disminución de azucares, puede explicarse mediante el arreglo estructural que durante el proceso de cristalización presentan los mono y disacáridos, siendo difícil el retorno como mono molécula, sin embargo, no se pierde el dulzor de los azucares al momento de disolverlo en una solución acuosa, se tiene un promedio de 7 gr de miel cristal endulza igual que la sacarosa una taza de 250 mL.

Reconstituyendo la miel cristal (granulada) a los mismos °Brix que la miel de abeja original (líquida) la densidad disminuye, pero se mantienen en el intervalo considerado en las mieles de abeja entre 1.39 g/mL a 1.44 g/mL.

En cuanto a la acidez, en el Cuadro 1 se demuestra que los ácidos orgánicos presentes en la miel granulada solamente se pierden aproximadamente 10%, lo cual no es tan significativo.