"Procedimiento para la producción de alimentos congelados, particularmente vegetales o frutas"

D E S C R I P C I ó N

Sector técnico de Ia invención

La invención se refiere a un procedimiento para Ia producción de alimentos congelados, particularmente aplicable para Ia congelación de fruta de tamaño medio y pequeño, tanto en piezas individuales enteras como peladas y cortadas en porciones.

Antecedentes de Ia invención

En Ia actualidad se conocen diferentes procedimientos para Ia producción de productos alimenticios congelados, cuyo objetivo principal es que el producto conserve sus propiedades organolépticas originales después de ser descongelado. La mayor parte de los procedimientos conocidos no pueden garantizar que se conserve Ia estructura de Ia fruta y de algunos vegetales al ser éstos descongelados, principalmente debido a Ia gran cantidad de agua en ellos contenida. Las frutas contienen normalmente más del 90% de agua en peso

Con referencia a Ia fruta de muy pequeño tamaño, tal como frutas del bos- que, aunque se empleen los sistemas lentos de congelación por convección (vapores de nitrógeno, CO ₂ o aire muy frío) Ia congelación de Ia fruta se produce rápidamente al ser sus granos de pequeño tamaño, por Io que no da tiempo a que el agua salga de las paredes de las células. La consecuencia inmediata es que al descongelarse estos frutos mantienen relativamente bien su estructura inicial. Con referencia a las demás frutas, Ia congelación por convección provoca una congelación demasiado lenta, por Io que el agua se congela formando grandes cristales que rompen Ia estructura de Ia fruta. Al descongelarse posteriormente Ia fruta, el agua sale de ella quedando Ia fruta con una textura deplorable.

Si Ia congelación se realiza por convección en líquidos, o sea sumergiendo el producto dentro de una bañera con nitrógeno líquido (a unos -200° C), anhídrido carbónico líquido (a unos - 80° C) o una solución acuosa opcionalmente agitada a muy baja temperatura (entre -50° y -35° C) ₁ Ia velocidad de congelación de los pro-

ductos es muchísimo más rápida y el agua se congela en forma de cristales microscópicos que no salen de las células. En consecuencia Ia textura del alimento no cambia y al descongelarse el producto éste mantiene el color, el sabor y Ia textura originales. Cuanto más rápidamente se ha congelado un producto, menos líquido suelta al descongelar. A nivel doméstico es sabido que Ia carne o el pescado deben dejarse descongelar en un plato, para que el líquido liberado no ensucie el mármol de Ia cocina. Una causa de esto puede ser que se ha congelado por convección por aire, o que Ia congelación ha sido lenta y se ha roto algo Ia estructura de dichos alimen- tos. Cuanto menos porcentaje de agua tiene el alimento menor es el efecto descrito.

Otra razón que produce líquido al descongelarse los productos, es que Ia cadena del frío se haya roto en algún momento, volviéndose a mal congelar los productos. En muchos congeladores de tiendas especializadas se pueden ver bolsas de productos congelados con escarcha, indicador de una posible rotura tempo- ral de Ia cadena del frío.

Otro de los problemas de Ia congelación es que el agua al congelarse aumenta su volumen, por Io que si se congela un alimento con alto nivel de agua, como Ia fruta madura, ésta aumenta su volumen produciéndose muchas grietas en Ia superficie o roturas internas que producen daños irreparables en el alimento, per- diendo su buen aspecto después de descongelar.

Para dar solución a estos inconvenientes, el documento de patente US 2004/096559 describe un procedimiento para congelar verduras o frutas, en el que los productos son parcialmente deshidratados para reducir notoriamente el contenido de agua original del producto. Según este procedimiento, los productos se des- hidratan mediante aire caliente a una temperatura superior a los 90°, reduciéndose preferiblemente el contenido de agua entre un 25% y un 60%. Posteriormente se someten a un tratamiento de congelación ultrarrápido, sumergiendo los productos en un baño de nitrógeno líquido o de dióxido de carbono líquido a una temperatura próxima a -200 ⁰ C. Al descongelar los productos mantienen bien su sabor, pero no su aspecto, ya que se les ha retirado una parte muy importante de su agua

Con el objetivo de reducir el tamaño de los cristales de hielo producidos en el interior de las frutas sometidas a un procedimiento de congelación, el documento

de patente EP 1525801 describe un procedimiento en el que Ia fruta es sometida a un régimen de disminución de Ia temperatura por etapas. La fruta es enfriada lentamente hasta O ⁰ C, posteriormente es subcongelada lentamente hasta una temperatura de entre -8°C y -12 ⁰ C a una tasa de enfriamiento de10° C a más de 40 ⁰ C por hora, para que Ia diferencia de temperatura entre Ia superficie y el interior sea de 1 ,5 ^o C; y finalmente es enfriada adicionalmente hasta que se produce Ia formación de hielo. Si bien este procedimiento logra conservar el sabor de Ia fruta mejor que otros procedimientos alternativos, en los que Ia fruta se rocía con fluidos o polvos azucarados, está orientado a que las frutas sean ingeridas en su estado conge- lado. En el caso de que las frutas sean descongeladas, estas pierden considerablemente su textura original.

Los documentos de patente FR 2878412, EP 0572745 y US6004607 describen un procedimiento en el que los productos son sumergidos en una solución acuosa para una precongelación superficial, antes de ser enfriados o congelados posteriormente utilizando métodos convencionales. De acuerdo a estos documentos, al sumergir los productos en Ia solución acuosa se produce el congelamiento de Ia envolvente de Ia fruta, de su capa más exterior, sin que se produzca por el momento Ia congelación del núcleo de Ia fruta, Io que reduce los daños causados posteriormente en Ia envolvente del producto al formarse los cristeles de hielo en su interior. Estos procedimientos padecen no obstante de un inconveniente importante, que es el cambio de sabor que los productos añadidos a Ia solución acuosa para disminuir el punto de congelación del agua confieren a los productos sumergidos. Los productos habitualmente utilizados son Cloruro de Sodio, Cloruro de Calcio, azúcares o alcoholes. Es un objetivo de Ia presente invención dar a conocer un procedimiento para

Ia producción de alimentos congelados rápido y económico, en el que no se evite romper Ia estructura interna de los alimentos, para que una vez descongelados su aspecto, sabor, olor y textura sean similares a los que tenían antes de su congelación.

Explicación de Ia invención

El procedimiento según Ia invención solventa los inconvenientes de los procedimientos hasta Ia fecha conocidos, y permite Ia producción en continuo de frutas

enteras congeladas con un coste razonable desde las más pequeñas (frutas del bosque, fresitas, ...) hasta las de tamaño medio ( manzanas, peras, kiwis, melocotones, naranjas, ... ) así como de fruta en general pelada, cortada y troceada (melón, papaya,...) sin que cambie sustancialmente su textura, aspecto, olor y sabor originales al descongelarse.

En esencia, el procedimiento según Ia invención se caracteriza porque comprende los pasos de someter el alimento a un tratamiento de deshidratación ligera y lenta para eliminar parcialmente el contenido de agua del alimento, en especial de su envolvente o de su capa más externa, entre aproximadamente un 2% y aproxi- madamente un 10% en peso; y una vez redistribuido el agua contenida en el alimento, someter el alimento a un tratamiento de congelación rápida por convección.

Tratándose de frutas, se ha comprobado por ejemplo que para porciones muy delgadas o para algunos tipos de fruta, tales como Ia uva, Ia redistribución del agua contenida se realiza de forma natural simultánea a Ia operación de deshidra- tación, mientras que en otros casos más generalizados es necesario dejar reposar

Ia fruta para favorecer Ia redistribución del agua.

Según una variante de Ia invención, previamente a congelar el alimento, éste se deja reposar para favorecer Ia redistribución del agua libre en él contenida, preferentemente un periodo comprendido entre aproximadamente 1h y aproxima- damente 24 horas.

De acuerdo a otra característica de Ia invención, el tratamiento de deshidratación se lleva a cabo por convección mediante una corriente de aire húmedo pero no saturado a una temperatura inferior a 15 ⁰ C y a una humedad adecuada, por ejemplo del 50% o inferior con el objeto de conservar mejor las propiedades orga- nolépticas y nutritivas del alimento.

Según una variante de Ia invención, el tratamiento de congelación rápida es por inmersión en una solución acuosa a una temperatura entre aproximadamente - 3O ⁰ C y aproximadamente -5O ⁰ C según el tipo y tamaño del alimento.

De acuerdo a un modo de realización de esta variante de Ia invención, Ia so- lución acuosa contiene Betaína, en una concentración adecuada para mantener el agua en estado líquido a una temperatura entre aproximadamente - 35 ⁰ C y aproximadamente -5O ⁰ C.

Según otro modo de realización de esta variante de Ia invención, el alimento es fruta y Ia solución acuosa contiene un soluble de calidad alimenticia, tal como

acetato potásico o cloruro de calcio, en una concentración adecuada para mantener el agua en estado líquido a una temperatura entre aproximadamente - 35 ⁰ C y aproximadamente -5O ⁰ C.

De acuerdo a un modo de realización, el alimento es envasado a un vacío parcial antes de ser sometido al tratamiento de congelación rápida.

Según otra variante de Ia invención, el tratamiento de congelación rápida se lleva a cabo mediante Ia intervención de nitrógeno líquido.

De acuerdo a otra característica de Ia invención, el alimento es fruta congelada y ésta es troceada previamente a ser sometida al tratamiento de deshidrata- ción, siendo las porciones de fruta rociadas con un producto antioxidante, tal como ácido ascórbico.

Descripción detallada de Ia invención A continuación se detallan los pasos contemplados por Ia invención, aplicables para Ia congelación de fruta:

a) Se parte de fruta madura, preferentemente madurada de forma natural en el árbol para congelarla recién cogida, en su mejor es- tado de sabor y aspecto. b) La fruta recogida se clasifica por tamaño, es sometida a un lavado y posterior secado y se eliminan las piezas no adecuadas. c) Se somete Ia fruta durante un tiempo variable en función del grado de maduración, del tamaño y del tipo de fruta a un tratamiento ligero de deshidratación preferentemente mediante una corriente de aire frío con una humedad preferentemente comprendida entre el 60% y el 70% a una temperatura entre 5 ^o C y 10° C, para reducir ligeramente el contenido de agua de Ia fruta, en especial de Ia envolvente o de su capa más externa, aproximadamente entre un 2% y un 10% en peso, dependiendo del tipo de fruta.

La invención contempla Ia posibilidad de utilizar otros métodos para el deshidratado de las frutas, como por ejemplo aquel que se lleva a cabo por inmersión en una solución salina o solución azu-

carada, y en el que por presión osmótica sale el agua del interior de los productos. No obstante, el método por convección con aire es preferido pues Ia utilización de soluciones acuosas conlleva Ia entrada de azúcar, o Ia sustancia disuelta en el agua, en Ia fruta y afecta a las propiedades originales de Ia misma. d) Si el tamaño de las porciones o el tipo de fruta Io requiere, se estabiliza el agua interna, remanente en Ia fruta, dejando reposar Ia fruta un periodo comprendido entre 1 y 24 horas, en función del tipo de fruta, en una cámara frigorífica favoreciendo en primer lugar Ia redistribución del agua extracelular del interior al exterior (para equilibrar el agua extracelular en toda Ia fruta), así como que una pequeña parte del agua ¡ntracelular pase a formar parte del agua extracelular, para mantener el equilibrio interno del agua dentro de Ia masa de Ia fruta. e) Si se trata de fruta pelada y troceada, antes de Ia operación anterior y para evitar Ia oxidación de Ia fruta ésta se rocía con un antioxidante, por ejemplo con ácido ascórbico. f) Opcionalmente, se envasa al vacío Ia fruta obtenida de las operaciones anteriores con una envoltura estanca, flexible y preferen- temente transparente y retráctil, para que ésta esté en contacto directo tanto con Ia fruta como con el líquido congelador facilitando Ia transmisión del frío por convección del líquido congelador a Ia envoltura y por conducción a través del material de que está constituida dicha envoltura plástica y Ia propia fruta. Esta envoltura evi- ta el contacto directo de Ia fruta con el líquido congelador para evitar que por osmosis Ia fruta se contamine y adquiera mal sabor. Al ser transparente, permite en todo momento ver el aspecto del producto. g) Se somete Ia fruta envasada a un tratamiento de congelación rá- pida, por inmersión en una solución acuosa de sales orgánicas o inorgánicas en agitación, que mantienen el agua en estado líquido a pesar de que su temperatura sea inferior a - 50 ^a C, durante un tiempo comprendido entre los 2 y 10 minutos dependiendo del tipo

y tamaño de Ia fruta.

Alternativamente, puede introducirse Ia fruta en un túnel de nitrógeno líquido. Estos túneles consisten en un recinto aislado a través del cual circulan los productos mediante un sistema de trans- porte, a velocidad regulable. En el último tercio del transportador, una rampa de pulverización dispersa sobre el producto el nitrógeno líquido (-196 ⁰ C.) en finísimas gotas. El gas frío resultante de Ia vaporización, se dirige por acción de unos ventiladores, en contracorriente con el producto, Io que propicia un excelente rendi- miento térmico en Ia instalación.

Como resultado, el agua se congela en forma de miles de cristales microscópicos, que no afectan en absoluto a Ia integridad o a Ia estructura de las células. Se ha constatado que al descongelarse posteriormente Ia fruta, ésta no libera ni una gota de líquido, manteniendo prácticamente el mismo aspecto, sabor, olor y textura que antes de congelar. Este procedimiento de congelación líquida es mucho más económico que el baño de nitrógeno líquido o duchas de anhídrido carbónico. h) Tras este tratamiento se puede guardar el producto congelado du- rante meses, transportar y comercializar en cámaras congelado- ras cuya temperatura sea inferior a -18 ⁰ C . Hay que tener mucho cuidado en que no se rompa Ia cadena del frío, ya que el reconge- lado se produciría en circunstancias no apropiadas y al desconge- lar se modificaría Ia textura de Ia fruta.

Por Io que respecta a Ia naturaleza de las soluciones acuosas empleadas, de entre las posibilidades existentes, y en el caso de que Ia fruta se sumerja directamente en Ia solución acuosa sin ser previamente envasada, se ha podido comprobar que cuando Ia solución es de betaina se mejoran de forma drástica los resul- tados que se obtienen respecto de las soluciones salinas, ya que Ia fruta producida no varía de forma sustancial su sabor.

Eiemplo 1 : Melocotón entero con su piel

En primer lugar se procede al lavado y secado de Ia fruta madurada en el árbol.

A continuación, se somete el melocotón sin pelar a un tratamiento ligero de deshidratación, mediante una corriente de aire frío con una humedad relativa del 70% durante un periodo aproximado de 30 minutos, reduciéndose el contenido de agua contenida en las porciones de melocotón en un 5% aproximadamente en peso.

El melocotón se deja reposar en una cámara frigorífica un periodo de 24 horas, estabilizándose el contenido de agua remanente.

Una vez concluido el periodo de reposo y estabilización, puede ser envasado el melocotón al vacío en una bolsa retráctil de plástico, Ia cual es sumergida en una solución acuosa a -5O ⁰ C, tal como una solución acuosa de acetato potásico, sometida a agitación continua para facilitar el intercambio de calor, durante un tiem- po aproximado de 10 minutos.

Una vez sometido el envase y su contenido al tratamiento de congelación por conducción, el envase puede almacenarse en un congelador convencional a - 18 ⁰ C aproximadamente hasta su consumo, previo descongelamiento natural.

Ejemplo 2: Melocotón troceado

El procedimiento se inicia pelando y deshuesando las piezas de fruta. Cada pieza es troceada es varias porciones individuales.

Posteriormente, las porciones obtenidas son sometidas a un baño de ácido ascórbico que actúa como elemento antioxidante, evitándose así Ia oxidación de Ia superficie y su cambio de color.

Las porciones son a continuación sometidas a un tratamiento ligero de deshidratación, mediante una corriente de aire frío con una humedad relativa del 70% durante un periodo aproximado de 30 minutos, reduciéndose el contenido de agua contenida en las porciones de melocotón en un 5% aproximadamente en peso. Las porciones deshidratadas se dejan reposar en una cámara frigorífica un periodo de 24 horas, estabilizándose el contenido de agua remanente en ellas.

Una vez concluido el periodo de reposo y estabilización, las porciones de melocotón son envasadas al vacío en una bolsa retráctil de plástico, Ia cual es sumergida en una solución acuosa de acetato potásico a -35 ⁰ C, sometida a agitación continua para facilitar el intercambio de calor, durante un tiempo aproximado de 10 minutos.

Una vez sometido el envase y su contenido al tratamiento de congelación por conducción, el envase puede almacenarse en un congelador convencional a - 18 ⁰ C aproximadamente hasta su consumo, previo descongelamiento natural.

Ejemplo 3: Uvas

En primer lugar se procede al lavado y secado de las uvas y a continuación se someten a un tratamiento de deshidratación similar al descrito en los ejemplos anteriores.

A diferencia de los otros ejemplos, las uvas se someten a continuación a un tratamiento de congelación rápida sin necesidad de dejar reposar las uvas. En este caso, el tratamiento de congelación rápida se lleva a cabo, por ejemplo, en un túnel de nitrógeno líquido en el que se distingue una primera zona, por donde entra el producto, de Intercambio frigorífico gas - producto, que constituye el tramo más largo del túnel y en Ia que el nitrógeno gaseoso circula en contracorriente con el producto gracias a un sistema de ventilación; y una zona de pulverización, donde tiene lugar Ia inyección de nitrógeno líquido sobre el producto para completar su congelación.

Alternativamente, Ia congelación también puede realizarse por el método de inmersión en líquido a una temperatura comprendida entre -35 y -50 ⁰ C, como se ha descrito antes.

Ejemplo 4: Nectarinas

Para Ia congelación de porciones medias de nectarina con Ia piel se procede primero a un baño del producto en agua con ácido ascórbico u otro antioxidante. Las porciones se deshidratan a continuación con corriente de aire a 5 ⁰ C, por ejemplo, y 20% de humedad de forma que transcurridas 2 ó 3 horas ya han perdido el 10% de su peso.

Posteriormente, las porciones deshidratadas se dejan reposar 2 horas y se

envuelven en plástico haciendo un vacío parcial previamente a su congelación rápida por inmersión en un baño de agua con cloruro calcico a -4O ⁰ C ₁ durante 7 minutos, o introduciéndose en un túnel de Nitrógeno líquido.

Ejemplo 5: Melón

Para Ia congelación de melón troceado en piezas de 2 cm. de espesor, se procede al baño de las piezas con agua con ácido ascórbico u otro antioxidante. Se deshidratan a continuación las piezas con aire a 5 ⁰ C y un 20% de humedad de modo que al cabo de 1 hora ya han perdido el 10% de su peso. Se dejan reposar 30 minutos y a continuación se congelan o por baño en solución salina, previo envase a un vacío parcial, a -4O ⁰ C o mediante un túnel de nitrógeno líquido.