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Title:
METHOD FOR OBTAINING INSTANT QUINOA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/105215
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the production of instant quinoa flour, comprising the cooking and grinding of the quinoa and a subsequent enzymatic treatment with amylases and proteases.

Inventors:
GENOVÉS MARTÍNEZ, Salvador (Calle Cheste 12, Aldaia, 46960, ES)
RAMÓN VIDAL, Daniel (Calle Francismo Tomás y Valiente 2, L'Eliana, 46183, ES)
MORÁN REY, Francisco Javier (Calle del Arte, 15-3D, Madrid, 28033, ES)
QUINDE RÁZURI, Francisco Javier (Calle roma 463 Dpto. 503, Miraflores, Lima 18, ES)
Application Number:
PE2015/000028
Publication Date:
June 30, 2016
Filing Date:
December 14, 2015
Export Citation:
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Assignee:
ALICORP S.A.A. (Av. Argentina 4793 Carmen de la Legua Reynoso, Callao, Lima, PE)
International Classes:
A21D2/26; A23L7/10; A23P10/40
Domestic Patent References:
WO2013026785A12013-02-28
WO2004006691A22004-01-22
Foreign References:
US20100316765A12010-12-16
US20140161950A12014-06-12
US20040076718A12004-04-22
Attorney, Agent or Firm:
CLARKE, MODET & CO. PERU S.A.C (Av. Conquistadores 1136, Oficina 304, Lima 27, PE)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la obtención de un instantáneo de harina de quinua caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) Proveer harina de quinua;

b) someter a cocción en un equipo de extrusión a una temperatura de hasta 170°C y una presión entre 1.5 y 4MPa agregando agua al extrusor a una velocidad de 4L/h hasta 90L/h

c) Transportar los pellets obtenidos de la etapa anterior mediante un sistema neumático hasta un horno secador de tres zonas, en donde las dos primeras zonas tienen temperaturas entre 120 y 160°C y la tercera zona circula aire a temperatura ambiente y en donde el producto permanece de 10 a 15 minutos;

d) moler los pellets obtenidos en la etapa anterior en un molino de martillos de malla intercambiable hasta reducir el tamaño de las partículas a un intervalo entre 200 y 600 mieras;

e) someter el polvo de quinua obtenido en la etapa d) a un tratamiento de calentamiento a una temperatura de entre 40 y 70°C con agitación durante 30 minutos y en una solución acuosa con un porcentaje de polvo de quinua comprendido entre 1% y 10% (p/v);

f) agregar una enzima en un intervalo de concentración de enzima de desde 0.01 a 0.5% (gramos de enzima / 100 gramos de polvo de quinua seco), g) incubar por 5 horas a pH entre 4 y 8 y a una temperatura entre 40 y 60°C; h) inactivar las enzimas mediante tratamiento térmico a una temperatura comprendida entre 90-110°C durante un tiempo comprendido entre 5 y 20 minutos; y

i) liofilizar el producto obtenido en la etapa h) a una presión de vacío de 0,25 mbar (2.5X10"5 MPa); y llevado a un estado de congelación a -40°C y, aumentando la temperatura en 5°C cada vez, hasta llegar a los 25°C, sosteniendo cada temperatura durante un tiempo de 4 horas y manteniendo la presión de vacío durante 48 horas;

j) envasar y almacenar el producto obtenido de la etapa i). 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque la enzima en la etapa f) se puede seleccionar del grupo que consiste de amilasas, y proteasas o una mezcla de las mismas.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la enzima alfa amilasa se puede seleccionar del grupo que consiste de fungamil 800L, Bacterial α-amylasa, Kleistasa SD800 y mezclas de las mismas.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la alfa amilasa es bacterial alfa-amilasa.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque las proteasas se seleccionan del grupo que consiste de Alcalasa, Neutrasa,

Flavourzyme, NovoPro, Protamex y mezclas dé las mismas.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la enzima comprende la mezcla de amilazas y proteasas, en proporciones de 0.02 de amilasa (gr de enzima/100 gr de harina de quinua extruida) y 2% de proteasa (gr de enzima/100 gr de harina de quinua extruida).

7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el producto se seca por atomización a una temperatura de entrada de 100°C a 320°C y una temperatura de salida de 80°C a 130°C.

8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el producto se seca por aplicación de presión menor a 1 atm (0.1 MPa) y temperaturas por debajo de los 100°C.

Description:
PROCEDIMIENTO PARA OBTENER UN INSTANTÁNEO DE QUINUA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un proceso para la producción de una harina instantánea de quinua el cual comprende cocción, molienda de la quinua y un tratamiento enzimático posterior con amilasas y proteasas.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La quinua es un pseudo-cereal que se caracteriza nutricionalmente por tener un elevado valor nutricional y porque la calidad y equilibrio de sus proteínas son superiores a las mismas características de los cereales. El 37% de las proteínas que posee la quinua están formadas por aminoácidos esenciales que son aquellos que no se producen en el organismo humano por lo que necesitan ser ingeridos a través de la dieta.

En las últimas décadas se ha profundizado en el estudio de las distintas funcionalidades que ofrece esta semilla, como por ejemplo la obtención de péptidos bioactivos. La quinua es relevante especialmente en la medida que abre la posibilidad de obtener alimentos de alto valor agregado dirigidos a deportistas, personas de la tercera edad, niños o aquellas personas que requieran de regímenes especiales de alimentación. En el estado del arte, se conoce el documento WO 2013 026785 el cual divulga cómo llevar a cabo una hidrólisis enzimática a partir de una mezcla alimenticia molida que es rica en carbohidratos, mediante el empleo de por lo menos una enzima amilasa, en un extrusor. Dicho documento describe que la mezcla molida tiene por lo menos un 50% de carbohidratos. Como ejemplo de materias primas se divulgan diferentes cereales y pseudo-cereales, entre los cuales está la quinua. Las Enzimas utilizadas en los procesos de esta anterioridad en la hidrólisis enzimática son a-amilasas, β-amilasas (EC 3.2.1.1 ), pululanasas (EC: 3.2.1.41 ) y glucoamilasas.

Adicionalmente, esta anterioridad divulga una relación (p/p) de enzima/mezcla alimenticia molida de 0,05 a 0,00005. Es decir, una relación de enzima/sustrato (en peso) de entre 5 g enzima por cada 100 g de mezcla alimenticia y 0,005 g de enzima por cada 100 g de mezcla molida.

Las condiciones reportadas por el documento WO 2013 026785 para realizar una hidrólisis enzimática en un extrusor comprende una temperatura entre 60°C y 80°C, durante menos de 30 minutos y un pH para la solución acuosa que se añadirá al extrusor entre 5 y 8.

Otro documento reportado en el estado del arte es la solicitud de patente WO2012CL73 que enseña un ejemplo de hidrólisis enzimática a partir de una solución basada en harina de quinua previamente molida y que tiene una granulometría de menos de 100 m y agua, en donde el pH de la solución se ajusta a 6 y luego se añade α-amilasa, aumentando la temperatura hasta 55°C por 1 h., con agitación constante. Luego de lo cual, se aumenta la temperatura a 85°C consiguiéndose un aumento de azúcares reductores.

Esta anterioridad sugiere que extender la hidrólisis enzimática por tiempos mayores a 20 minutos no consigue un efecto sobre el contenido de tales azúcares reductores.

La solicitud peruana PE20130604 enseña a producir una bebida de quinua hidrolizada, cuya materia prima son granos de quinua molidos y tamizados, a partir de los cuales se crea una suspensión. Esta suspensión es tratada térmicamente antes de comenzar la hidrólisis enzimática, como tal y luego tras un acondicionamiento y una complementación enzimática, el hidrolizado es centrifugado, la fracción insoluble se somete a lixiviación y, por último, se emplean las etapas de concentración, tratamiento térmico y envasado. La quinua contiene 13 g de proteína, 45% más que el maíz, 27% más que la avena, casi el doble que el arroz (95%) y similar al trigo. Una ración de aproximadamente de 50 g de harina de quinua cubre más del 10% de requerimiento diario de proteína de un adulto (56g). Una ración comprendida entre 10 a 15 g de harina de quinua (1 ,3 a 2 g de proteína) cubre más del 10% del requerimiento diario de proteína en niños de 1 a 8 años. La calidad de la proteína de la quinua es buena, ya que cuenta con todos los aminoácidos esenciales en cantidad suficiente para ser considerado como una buena fuente de éstos.

A diferencia de los cereales de consumo masivo, la quinua no es deficiente en lisina. Por ejemplo, comparado con el trigo la quinua contiene 50% más de este aminoácido. En estudios en animales y humanos se ha mostrado que la calidad de la proteína de la quinua es similar a la de la caseína (proteína de la leche).

La absorción de nutrientes (digestibilidad) de la quinua molida (harina de quinua), es mejor que la absorción de quinua en grano. La quinua es libre de gluten, por lo que este alimento podría ser promovido para aumentar las opciones de alimentos dentro de la limitada dieta de los pacientes celíacos.

La quinua puede ser utilizada para la producción de panes, fideos, hojuelas y galletas que incrementa la oferta de esos alimentos para celiacos, que representan aproximadamente el 1 % de la población. Sin embargo, aún existe una necesidad insatisfecha relacionada con los procesos para la obtención de harinas de quinua con solubilidades mejoradas, especialmente para harinas instantáneas de quinua.

En este sentido, se ha encontrado que las harinas de quinua obtenidas de acuerdo con el proceso de la presente invención tienen ventajas frente a la harina de quinua convencional, principalmente en cuanto a la solubilidad del producto en agua dada la combinación de la etapa de cocción de la quinua en la extrusión y la etapa de hidrólisis posterior con las enzimas en el proceso de la invención. Esta mejora en la solubilidad del producto final luego se traducirá en una mejora en la digestibilidad en los consumidores. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra un esquema general del proceso de acuerdo con la invención.

La Figura 2 muestra un gráfico que reporta las cantidades de almidón hidrolizado, almidón residual y glucosa liberada para diferentes enzimas utilizadas en el proceso de la invención a las mismas concentraciones y durante un periodo de incubación de 5 horas.

La Figura 3 enseña el resultado de la incubación durante 5 horas de acuerdo con el proceso de la invención empleando la enzima α-amilasa variando su concentración.

La Figura 4 enseña el resultado de la incubación durante 5 horas de acuerdo con el proceso de la invención empleando la enzima Kleistase SD80 variando su concentración.

La Figura 5 ilustra la comparación de los resultados de almidón hidrolizado, almidón residual y glucosa liberada obtenidos para dos harinas de quinua, una a través de métodos convencionales y la otra a través del proceso de la presente invención, empleando α-amilasa en la etapa de hidrolizado.

La Figura 6 ilustra la comparación de los resultados de almidón hidrolizado, almidón residual y glucosa liberada obtenidos para dos harinas de quinua, una a través de métodos convencionales y la otra a través del proceso de la presente invención, empleando Kleistaase SD800 en la etapa de hidrolizado. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención objeto se refiere al desarrollo de una harina instantánea de Quinua, obtenida por un proceso de cocción y molienda de harina de quinua, del cual se obtiene un producto que se somete posteriormente a una hidrólisis enzimática, empleando enzimas pero sih limitarse a amilasas y proteasas.

Las etapas previas al proceso de la invención comprenden la recepción del insumo (harina de quinua), en donde se hace la inspección y la verificación de las condiciones sanitarias de los medios de transporte y las características de calidad de la harina de quinua y los envases que las contienen. Luego se realiza el pesado de la harina de quinua de acuerdo al lote que se desea preparar, y seguido, se realiza el acondicionamiento que consiste en vaciar la harina a una zaranda vibratoria que cuenta con un tamiz selector y un imán protector. Mediante transporte neumático, es llevada a un depósito que a su salida tiene un conductor al extrusor. El proceso de la invención, que puede comprender las etapas previas anteriormente mencionadas, comprende además la etapa de cocción por efecto de alta temperatura y presión en un extrusor. La temperatura se incrementa gracias a la transformación de la energía mecánica en calor en el cañón del extrusor y por su configuración se asegura las condiciones de fricción y cizallamiento adecuados.

En esta etapa se alcanzan temperaturas hasta de 170°C, preferiblemente entre 110°C y 140°C y presiones entre 15-40 bar (1.5-4 MPa), gracias a la acción mecánica de los elementos con que está compuesto cada uno de los dos tornillos existentes, sumado a la adición de agua al extrusor que es vital, que va desde 4 litros/hora hasta 90 litros/hora. El tiempo de estancia promedio del material en proceso dentro del equipo varía entre 1 a 3 minutos. En el momento en que el producto sale por la boquilla del extrusor, el agua se evapora debido al cambio de temperatura y presión y la quinua experimenta una expansión, aumentando su superficie y con una humedad entre 0 y 8%. Este proceso de extrusión hace que se obtengan partículas unitarias de masa de un tamaño determinado (llamados pellets).

Posteriormente, los pellets son transportados por un sistema neumático hacia un horno secador de tres zonas. Las dos primeras zonas son de aplicación de calor hasta temperaturas que alcanzan los 120-160°C, mientras que la última zona es de enfriamiento por circulación de aire. El tiempo de permanencia del producto en proceso en esta etapa es entre 10 y 15 minutos aproximadamente.

En la siguiente etapa, los pellets secos son transportados por un elevador de cangilones y faja transportadora hacia el molino de martillos de malla intercambiable, procediendo a su molienda final reduciendo el tamaño de partícula entre 200 y 600 mieras.

El producto obtenido en la etapa anterior es disuelto en agua a una concentración entre 1 y 10% (p/v), de preferencia 5% (p/v). Posteriormente la solución es sometida a una temperatura de entre 40 y 70° C, de preferencia 65° C, durante 30 minutos en agitación.

Transcurridos los 30 minutos se agrega la enzima para realizar la hidrólisis enzimática en un intervalo de concentración de enzima de 0.01 a 0.5% (gramos de enzima/100 gramos de harina seca), en donde las enzimas se pueden seleccionar del grupo que consiste de amilasas y proteasas, Las amilasas se pueden seleccionar del grupo que consiste de Fungamil 800L, Bacterial o amylasa, Kleistasa SD800, Amiloglucosidasa, Amilasa AG300L Saczyme y mezclas de las mismas. Las proteasas se pueden seleccionar del grupo que consiste en Alcalasa, Neutrasa, Flavourzyme, NovoPro, Protamex y mezclas de las mismas. En una modalidad de la invención, la enzima puede comprender la mezcla de amilazas y proteasas, en proporciones de 0.02 de amilasa (gr de enzima/100 gr de harina de quinua extruida) y 2% de proteasa (gr de enzima/100 gr de harina de quinua extruida).

Luego se deja en incubación por 5 horas a un valor de pH seleccionado entre 4 y 8 a una temperatura entre 40 y 60°C. Transcurrido el tiempo de incubación, se realiza la inactivación de las enzimas mediante tratamiento térmico a una temperatura comprendida entre 90-1 10°C durante un tiempo comprendido entre 5 y 20 minutos. Una vez inactivadas las enzimas, el producto pasa a la etapa final de liofilización. En esta etapa el producto es sometido a una presión de vacío de 0,25 mbar (2.5X10 "5 MPa) y es llevado a un estado de congelación a -40° C y, a continuación la temperatura se va aumentando en 5°C cada vez, hasta llegar a los 25°C, sosteniendo cada temperatura durante un tiempo de 4 horas. El proceso total toma 48 horas, en las cuales la presión de vacío se mantiene.

Opcionalmente, el producto puede ser secado por atomización a una temperatura de entrada de 100°C a 320°C y una temperatura de salida de 80°C a 130°C. o por cualquier otro proceso de secado que emplee presiones por debajo de 1 atm (0.1 MPa) y temperaturas menores a 100°C, que no genere una desnaturalización de las proteínas y péptidos.

El producto en polvo obtenido es posteriormente envasado y almacenado.

EJEMPLOS Se realizaron diferentes pruebas con diferentes enzimas con la finalidad de obtener un hidrolizado con bajo contenido de glucosa liberada y alta solubilidad.

Se evaluaron por separado amilasas y proteasas para determinar la dosis, temperatura, pH y tiempo de incubación para cada enzima. Los parámetros óptimos para las amilasas se determinaron evaluando el contenido de almidón hidrolizado (g/L) y de glucosa liberada (g/L) producto de la hidrólisis. Los parámetros óptimos para las proteasas se determinaron evaluando la concentración de péptidos (mg/ml) en el producto hidrolizado.

1° Optimización de Temperatura y pH:

Los valores óptimos de Temperatura y pH para las proteasas se establecieron con base en experimentos previos de trabajo con éstas enzimas:

Para el caso de las amilasas, se realizaron pruebas para determinar la temperatura y pH óptimos, considerando los siguientes parámetros fijos:

- Volumen de reacción: 1.5 mi.

- Tiempo de incubación: 30 minutos

- Sustrato: Harina de quinua al 5% (p/v) pre-incubada durante 30 minutos a 65°C con agitación.

- Dosis de enzima: 0.5% (g de enzima / 100g de sustrato), excepto para Bacterial α-amilasa y Kleistada SD80, para las cuales se redujo la dosis a 0.1%.

Para la optimización de temperatura se trabajó a pH 6; mientras que para la optimización de pH se trabajó a una temperatura de 60° C.

Optimización de Temperatura para amilasas:

Optimización de pH para amilasas:

De acuerdo con los resultados anteriormente indicados, se seleccionaron los siguientes valores de Tem eratura y pH para las amilasas:

2° Optimización de dosis de enzima:

Para determinar la mejor dosis de enzima se trabajó con un tiempo de incubación de 30 minutos.

Optimización de dosis de enzima para proteasas:

Optimización de dosis de enzima para amilasas:

Dosis óptima por enzima:

3° Optimización de tiempo de incubación:

Empleando las dosis seleccionadas en la etapa anterior, se buscó optimizar el tiempo de incubación para cada enzima.

Optimización de tiempo de incubación para proteasas:

Optimización de tiempo de incubación para amilasas:

Resumen de las condiciones óptimas:

EJEMPLO 1

Se seleccionaron dos amilasas para la hidrólisis: Bacterial α-amilasa y Kleistasa.

Se realizó una nueva hidrólisis con las amilásas seleccionadas usando como sustrato una harina de quinua extruida, obtenida de acuerdo con el proceso de la invención y se encontró un efecto inesperado, ya que la glucosa liberada durante la hidrólisis, fue menos con la harina de quinua extruida que con la harina de quinua convencional en las mismas condiciones de incubación (5 h, 60° C).

Al analizar la hidrólisis de la harina de quinua extruida, (realizada mediante el proceso de la presente invención) con las enzimas escogidas, se encontró de manera sorprendente un efecto inesperado, ya que se produjo menos glucosa liberada en comparación con la hidrólisis de la harina de quinua obtenida por otros procesos convencionales, en los cuales no se incluye la etapa de extrusión.

EJEMPLO 2

Se seleccionaron dos proteasas y una amilasa para la hidrólisis con una combinación de enzimas.

Se realizó una hidrólisis con la amilasa seleccionada (Bacterial α-amilasa) el cual se denominó hirolizado 1 , otro (hidrolizado 2) con la mezcla de Bacterial a- amilasa + NovoPro y otro denominado hidrolizado 3 con la mezcla de Bacterial α-amilasa + Protamex. En la siguiente tabla se muestra la caracterización de los productos en cuanto a almidón, glucosa y péptidos

Luego en una prueba de solubilidad, se colocaron en probetas de 50 mililitros los tres productos hidrolizados y la harina de quinua sin tratar en solución al 5% y se dejaron decantar durante 24 horas. Transcurrido este tiempo, se observó que el precipitado de harina fue de 19 mi para la quinua sin tratar, de 4 mi para el hidrolizado 1 , 6 mi para el hidrolizado 2 y de 5 mi para el hidrolizado 3.

Estos datos demuestran que los productos de acuerdo con el proceso de la invención reducen el volumen del material precipitado en un 79%, 68% y 74% respectivamente para el hidrolizado 1 , 2 y 3 confirmándose así que con el proceso de la presente invención se mejora sustancialmente la solubilidad del producto obtenido respecto a la harina original sin tratar.