NATURALES 1. Campo de la invención

El presente invento está relacionado con un método para producir un extracto de café verde, en particular está relacionado con un extracto líquido, en polvo, aglomerado o liofilizado a partir de café verde, con un alto contenido de ácidos clorogénicos.

2. Antecedentes

Actualmente la producción y comercialización de café está enfocada en diferentes presentaciones, como café tostado y molido, extractos de café, café en polvo, liofilizado, instantáneos y aceites de café, para los cuales existe tecnología disponible, acorde para procesar estos productos. En general, para la producción de cada uno de estos productos se parte de café tostado, el cual tiene ciertas características particulares que permiten su fácil procesamiento en toda la cadena productiva. Sin embargo, al momento de utilizar café verde, se requiere de un procesamiento diferente, adecuado para producir el producto deseado, dado que esta materia prima tiene propiedades diferentes a las del café tostado.

En el documento WO2011/073052, los granos de café verde son sometidos a un tratamiento con calor, sin tostar, en un rango de temperatura entre 120°C y 170°C durante un tiempo determinado, con el objetivo de producir un extracto de café verde. Sin embargo, una de las desventajas de la patente WO2011/073052, es que al someter los granos de café verde a temperaturas elevadas y durante altos periodos de tiempo, se afecta directamente la concentración de ácidos clorogénicos.

El documento US 5 '972.409 divulga un proceso para obtener un producto de café en forma de polvo a partir de un extracto de café verde. Dicho extracto es obtenido por extracción con agua de granos de café verde molidos, los cuales se someten al vapor antes o durante la extracción. El extracto posteriormente es secado a una temperatura entre 130 y 240°C durante 2 minutos. Las ventajas de esta patente radican en que es un proceso 100% natural y además se puede realizar la extracción de extracto de café verde a altas y bajas temperaturas. No obstante hacer extracciones a altas temperaturas afecta directamente los ácidos clorgénicos promoviendo su degradación; por el contrario, en la presente invención se trabajan bajas temperaturas de extracción buscando la conservación de los ácidos clorgénicos. Por su parte, el documento EP 0234712 divulga un método para mejorar los granos de café verde que comprende un tratamiento inicial con vapor, una hidratación del café y un tratamiento adicional con vapor. El método proporciona una eficiente mejora en la calidad de los granos, pero no hace referencia al proceso de extracción de café verde, por lo que su alcance se limita únicamente a los granos verdes para la obtención de un café regular y no un extracto de café verde.

El documento EP 0366895 describe un proceso en el cual inicialmente se incrementa el porcentaje de humedad de granos de café verde hasta un 25% a 30% en peso, basado en el peso de los granos hidratados. Luego, los granos humedecidos se calientan en presencia de una atmósfera de gas inerte (preferiblemente CO ₂ ) bajo una presión positiva y una temperatura entre 175 y 180°C para hidrolizar y pirolizar los granos sin que se éstos se carbonicen. Los granos son posteriormente secados, favoreciendo la porosidad del grano y danto lugar a una mejora en el proceso de extracción. Sin embargo, en la presente invención los granos son deshidratados a temperaturas inferiores de 120°C, por lo cual los granos de café verde no tienen cambios drásticos que puedan afectar el contenido de ácidos clorgénicos como sí puede ocurrir en la patente mencionada, ya que los granos son sometidos a temperaturas elevadas donde ocurre degradación de los ácidos presentes en el café verde.

La presente invención proporciona métodos optimizados para la obtención de extractos de café verde que presenten altos contenidos de ácidos clorogénicos. En la presente invención se describe un procedimiento para producir extractos líquidos y sólidos de café verde a partir del grano de café verde.

Los ácidos clorogénicos (CGA) son los principales compuestos fenólicos en café. Los ácidos clorogénicos son ésteres de los ácidos trans-cinnámicos, tales como ácido cafeíco, ácido ferúlico y ácido p-cumárico con el ácido quínico (QA). Los principales ácidos clorogénicos en café verde son los ácidos cafeoilquínicos (CQA) dicafeoilquínicos (diCQA) y feruloilquínicos (FQA). Así, un alto contenido de ácidos clorogénicos en productos de café es deseable ya que éstos proporcionan ventajas y beneficios en la salud, ya que los recientes estudios muestran que consumir alimentos ricos en ácidos clorgénicos ayudan a la prevención de enfermedades.

3. Breve descripción de las figuras

El diagrama de la Figura 1 esquematiza el proceso de la invención mediante el cual los granos de café verde se reciben y se almacenan en condiciones óptimas para garantizar su frescura. Posteriormente, los granos de café verde se limpian y deshidratan para ser extraídos con agua y/o otros solventes o mezclas de los mismos. En el proceso de Extracción se obtiene un extracto líquido concentrado, el cual puede ser envasado en bolsas de plástico que se congelan.. Adicionalmente se puede adicionar café verde finamente molido, el cual también puede ser secado y/o liofilizado. El polvo o café liofilizado es empacado en bolsas de alta barrera. 4. Breve descripción del invento

La presente invención describe un proceso de producción para obtener un extracto de café verde a partir de granos de café verde sin tostar, el cual presenta un alto contenido de ácidos clorogénicos, que comprende los siguientes pasos: a) limpieza de los granos de café verde;

b) deshidratación de los granos a temperaturas entre 80°C y 120 °C, en donde la humedad de los granos disminuye desde 9-12% hasta 5-10% aproximadamente y/o criocongelacion de los granos de café verde, preferiblemente por medio de nitrógeno liquido, llegando a temperaturas entre -80 y - 195 °C;

c) molienda de los granos deshidratados y/o criocongelados

d) extracción de los granos molidos mediante un proceso de recirculación con agua y/o solventes;

e) concentración del extracto, por ejemplo, mediante evaporación al vacío, crioconcentración o membranas de osmosis inversa;

f) el extracto puede ser congelado o empacado, o secado por aspersión, por liofilización o por vacio; y g) el extracto también puede ser enriquecido en concentración de ingredientes activos por medio de resinas de intercambio iónico o también puede ser mezclado con otros extractos naturales (frutas, especias, aromáticas entre otros) y/o aromas naturales. 5. Descripción detallada de la invención

Para el proceso de la invención se seleccionan granos de café verde, en particular, granos de café arábico, café robusta o mezclas de los mismos, que pueden eventualmente ser descafeinados, los cuales se limpian para eliminar impurezas como fibras, piedras, metales o cualquier impureza presente.

Posteriormente el café verde se lleva a una etapa de deshidratación, preferiblemente usando aire caliente y/o gases inertes hasta lograr una humedad del grano entre el 5 y 10 %. El proceso de deshidratación también se puede llevar a cabo por medio de sustratos deshidratadores, deshidratador solar, liofilización, etc. Dicha etapa de deshidratación comprende cargar los granos de café verde a un sistema de deshidratación, en el caso de usar aire caliente, preferiblemente en un equipo de tipo tambor rotativo o de lecho vertical que puede trabajar por ciclos o de manera continua; en este proceso el aire atmosférico se calienta a temperaturas que oscilan entre 80 y 120°C y se pone en contacto directo con el café en el sistema mencionado. Puede trabajar con ciclos de 300 a 400 Kg o en forma continua con una velocidad aproximada de 1000Kg/h.

El proceso de Criocongelación consiste en poner en contacto los granos de café verde con nitrógeno liquido en una cámara a presión atmosférica; es en este punto donde ocurre el proceso y los granos quedan con las características propias de la criocongelación, preservando la calidad del producto y proporcionando fragilidad al grano para un proceso de molienda

El proceso de deshidratación o criocongelación permite que los granos de café verde pierdan dureza, lo cual facilita el proceso posterior de molienda sin afectar el contenido de ácidos clorgénicos en los granos de café verde. El proceso de molienda se clasifica en dos:

1) Molienda para el proceso de extracción donde el tamaño de partícula está entre 2500 y 5000 mieras, aproximadamente; 2) Molienda fina para utilizar en procesos posteriores, donde el tamaño de partícula está entre 50 y 120 mieras, aproximadamente.

En cuanto a la etapa de extracción, preferiblemente se utiliza un sistema de recirculación donde se hace pasar agua y/o otros solventes, como por ejemplo etanol, metanol, acetato de etilo, entre otros, a través del lecho de café verde molido con un flujo de 1000 a 5000 L/h, por un tiempo de 30 a 150 minutos con temperaturas entre 50°C y 100 °C. En particular, la relación agua y/o otros solventes-café verde es de suma importancia para lograr la extracción efectiva de los ácidos clorogénicos. Como consecuencia, el producto obtenido de este proceso tiene una concentración de ácidos clorogénicos entre 10-20%.

Posteriormente, el extracto de café verde se enfría y se somete a filtración o centrifugado para eliminar sólidos insolubles extraídos durante la operación. El extracto obtenido del procedimiento de extracción puede ser concentrado, por ejemplo, por medio de vacío, donde las bajas temperaturas evitan la perdida de ácidos clorogénicos.

El extracto entra a la etapa de concentración con una concentración entre 4 y 10% de sólidos solubles y sale de la misma con una concentración de 32 a 42% de sólidos solubles. Dicho extracto puede ser concentrado, por ejemplo, mediante operaciones de evaporación al vacío o crioconcentrado (formación de cristales de agua congelados al ser sometidos a baja temperatura), si se desea un perfil diferente de sabor. Además, en otra modalidad del invento, el extracto de café se concentra mediante resinas de intercambio iónico o membranas de osmosis inversa, entre otros.

En otra modalidad del invento, el extracto de café verde concentrado puede ser mezclado con extractos naturales de frutas (por ejemplo, pero sin limitarse a: frutos rojos, frutos amarillos, entre otros), extractos de especias (por ejemplo, pero sin limitarse a: canela, cardamomo, vainilla, pimienta, entre otros), otros extractos aromáticos (por ejemplo, pero sin limitarse a: té, yerba buena, manzanilla, jengibre, entre otros) y aromas naturales

En otra modalidad del invento, el extracto de café verde concentrado líquido, 100% café verde o mezclado, puede ser empacado en bolsas de plástico para ser congelado, o también puede ser ultra pasteurizado a temperaturas entre 80-120°C, y tiempos entre 2 y 20 segundos, y posteriormente empacado asépticamente en bolsas de alta barrera. Ambos procesos buscan una mayor estabilidad del extracto en el tiempo.

Adicionalmente, el extracto de café verde concentrado, 100% café verde o mezclado, puede tratarse en a una torre de secado por aspersión, con o sin la adición de co-ayudantes de proceso. En este proceso se utiliza aire caliente a temperaturas entre 150-220°C. Pueden también aplicarse operaciones de liofilización por medio de congelación a temperaturas menores de -20°C y posterior sublimación con vacío a temperaturas entre 40°C y 70°C. En otra modalidad del invento, se pueden utilizar resinas de intercambio iónico para concentrar los ácidos clorogénicos, pasando de valores entre 10% y 20% hasta valores entre 30% y 60%. Estas resinas pueden ser de diferentes materiales que permitan la absorción de dichos ácidos para un posterior retiro de los mismos. Para la determinación del contenido de ácidos clorgénicos en el extracto de café verde y mezclas con extractos naturales, se emplean metodologías analíticas usuales, por ejemplo por HPLC acoplado a un detector ultravioleta. Los ácidos cuantificables de interés son los ácidos: caféico, ferúlico, isoferúlico, clorogenico, criptoclorogénico, neoclorogénico, 3,4- dicafeoilquinico , 3,5 - dicafeoilquinico y 4,5 dicafeoilquinico.

Los siguientes ejemplos ilustran con mayor detalle la invención, sin estar el concepto inventivo restringido a los mismos.

Ejemplo 1:

Café verde 100% arábigo, se deshidrata por medio de aplicación de aire a una temperatura de 80°C durante 5 minutos, pasando de una humedad de 11% a 8%, donde dicho café deshidratado se somete a molienda hasta obtener un tamaño de partícula de 3000 mieras. Posteriormente, dicho café molido se carga en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con un flujo de agua a 90°C de 2000 L/h durante un tiempo de 80 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 12g/100g y una concentración de sólidos solubles del 7%. Dicho extracto se centrifuga para retirar sólidos insolubles y se evapora al vacio a una temperatura de 50°C, para obtener una concentración de sólidos solubles de 32%. El extracto se lleva a una torre de aspersión para completar la deshidratación con aire a 180°C, para obtener un extracto en polvo con una humedad cercana al 2% y con un contenido de ácidos clorgénicos de 12% en base seca.

Ejemplo 2:

Mezcla de café verde, 50% arábigo, 50% Robusta se deshidrata por medio de aplicación de aire a un temperatura de 100 °C durante 4 minutos, pasando de una humedad de 12% a 5%, donde dicho café deshidratado se somete a molienda hasta llegar a un tamaño de partícula de 3500 mieras y posteriormente cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con un flujo de agua a 100°C de 4000 L/h durante un tiempo de 50 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 15g/100g de sólidos solubles y una concentración de sólidos solubles del 10%. Dicho extracto se centrifuga para retirar sólidos insolubles y se pasa por el proceso de crioconcetracion a una temperatura de -4 °C para obtener una concentración de sólidos solubles 33%. Dicho extracto es mezclado con un extracto de frutos rojos con una relación de sólidos 70/30 café verde - Frutos rojos, obtenido un extracto con 10% de ácidos clorogenicos base seca.

Ejemplo 3:

Café 100% Robusta se deshidrata por medio de aplicación de aire a una temperatura de 115°C durante 4 minutos, pasando de una humedad de 11% a 6%. Dicho café deshidratado es molido a un tamaño de partícula de 2500 mieras y es posteriormente cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con un flujo de agua a 85°C de 2700 L/h durante un tiempo de 45 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de acido clorgénicos de 17g/100g de sólidos solubles y una concentración de sólidos solubles del 9%. Dicho extracto se centrifuga para retirar sólidos insolubles y se evapora al vacio a una temperatura de 50 °C para obtener una concentración de sólidos solubles 37%. El extracto se mezcla con un extracto de hierbabuena con una relación de sólidos 80/20 café verde - hierbabuena, obteniendo un extracto con un contenido de 13,6% de ácidos clorgénicos en base seca, en donde dicho extracto es liofilizado por medio de congelación a temperaturas menores de -20 °C y posterior sublimación con vacío a una temperatura de 50°C.

Ejemplo 3.1:

Café 100% Robusta se deshidrata por medio de una solución deshidratadora, llegando a una humedad del 5%. Dicho café deshidratado es molido a un tamaño de partícula de 2500 mieras y es posteriormente cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación. Dicho extracto se centrifuga para retirar sólidos insolubles y se evapora al vacio a una temperatura de 50 °C para obtener una concentración de sólidos solubles 37%. Dicho extracto es liofilizado por medio de congelación a temperaturas menores de -20 °C y posterior sublimación con vacío a una temperatura de 50°C.

Ejemplo 4:

Los granos de café verde son llevados a un deshidratador solar, llevando los granos de café verde a una humedad de 5%, donde dicho café deshidratado se somete a molienda. Posteriormente, dicho café molido se carga en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con un flujo de acetato de etilo a 50°C de 2500 L/h durante un tiempo de 45 minutos. Dicho extracto se evapora al vacio. El extracto se lleva a una torre de aspersión para completar la deshidratación con aire a 200°C, para obtener un extracto en polvo con una humedad cercana al 3% y con un, luego esta polvo es llevado a un proceso de aglomeración obteniendo un café aglomerado un contenido de ácidos clorgénicos de 14% en base seca.

Ejemplo 5:

Mezcla de café verde arábiga y robusta, se deshidrata por medio de liofilización, llevando los granos de café verde a una humedad del 5%. El café verde deshidratado se somete a molienda logrando un tamaño de partícula de 3750 mieras. Posteriormente es cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con una mezcla de agua/metanol, durante 30 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 18g/100g. Dicho extracto se pasa por resinas de intercambio iónico donde se incrementa la concentración de ácidos clorgénicos a 40g/100g. Dicho extracto se evaporación a al vacio, luego es empacado en bosas de polietileno y finalmente congelado.

Ejemplo 5.1:

Mezcla de café verde arábiga y robusta, se deshidrata por medio de liofilización, llevando los granos de café verde a una humedad del 5%, el café verde deshidratado se somete a molienda logrando un tamaño de partícula de 3750 mieras. Posteriormente es cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con una mezcla de agua/metanol, durante 30 minutos, El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 18g/100g. Dicho extracto se pasa por resinas de intercambio iónico donde se incrementa la concentración de ácidos clorgénicos a 40g/100g. Dicho extracto se evapora al vacio y posteriormente ultra pasteurizado a temperaturas entre 80-120°C, y tiempos entre 2 y 20 segundos, y posteriormente empacado asépticamente en bolsas de alta barrera para dar una mayor estabilidad al extracto en el tiempo.

Ejemplo 6

Los granos de café verde se ponen en contacto con nitrógeno líquido en una cámara a presión atmosférica, donde se logran las propiedades óptimas de congelación para posteriormente pasar al proceso de molienda, tanto para el proceso de extracción como de molienda fina para usos posteriores. Estos granos de café verde criocongelados se someten a molienda hasta obtener un tamaño de partícula de 2500 mieras. Posteriormente, dicho café molido se carga en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con un flujo de agua a 60°de 3500 L/h durante un tiempo de 50 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 16g/100g y una concentración de sólidos solubles del 7.5%. Dicho extracto se centrifuga para retirar sólidos insolubles y se evapora al vacio a una temperatura de 50°C, para obtener una concentración de sólidos solubles de 35%. A dicho extracto concentrado adiciona café finamente molido con un tamaño de partícula de 50 mieras; con esta adición de café finamente molido se incrementa la concentración de ácidos clorgénicos y finalmente se logra un extracto con una concentración de sólidos de 41%. Este extracto se lleva a una torre de aspersión para completar la deshidratación con aire a 200°C, para obtener un extracto en polvo con una humedad cercana al 3% y con un contenido de ácidos clorgénicos de 19% en base seca.

Ejemplo 6.1

Los granos de café verde se ponen en contacto con nitrógeno líquido en una cámara a presión atmosférica, donde se logran las propiedades óptimas de congelación para posteriormente pasar al proceso de molienda tanto para el proceso de extracción como molienda fina para usos posteriores. Estos granos de café verde criocongelados se someten a molienda hasta obtener un tamaño de partícula de 2500 mieras. Dicho café verde molido es cargado en una columna de extracción para ser extraído por recirculación con una mezcla de agua/metanol, durante 35 minutos. El extracto obtenido presenta una concentración de ácidos clorgénicos de 20g/100g. Dicho extracto se pasa por resinas de intercambio iónico donde se incrementa la concentración de ácidos clorgénicos a 40g/100g. Este extracto se evapora al vacio llegando a una contracción de sólidos solubles de 49%. Dicho extracto se lleva a una torre de aspersión para completar la deshidratación con aire a 210°C, para obtener un extracto en polvo con una humedad cercana al 3% y con un contenido de ácidos clorgénicos de 38% en base seca.