ES2332512T3 - Procedimiento para la obtencion de una espuma monodispersa, y producto obtenido por dicho procedimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de preparación de una espuma monodispersa, en el que a partir de un producto de partida líquido no espumado, en una primera etapa de formación de espuma, se forma una preespuma relativamente gruesa que está insuficientemente monodispersa, en el que la preespuma se pasa a través de una membrana que tiene un diámetro de poro en concreto para formar una espuma que está monodispersa, en el que la membrana tiene un grosor, como mínimo, de 30 veces el radio del poro.

Description

Procedimiento para la obtención de una espuma monodispersa, y producto obtenido por dicho procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento para obtener una espuma monodispersa. Se entiende por una espuma monodispersa una espuma en la que las burbujas presentes en la misma tienen sustancialmente las mismas dimensiones.

Existe una gran necesidad de productos alimenticios saludables que tengan un sabor único y una textura en la boca única. En los últimos años, los productos que tienen un bajo contenido de grasas se han hecho populares debido a aspectos relacionados con la salud. Sin embargo, dichos productos a menudo carecen del sabor y de la textura en la boca de los productos enteros.

Se conoce que la textura de sabor y la textura en la boca de los alimentos pueden estar influenciadas considerablemente por la presencia de burbujas. La adición de burbujas de gas a un producto proporciona además la posibilidad de productos de bajo contenido de grasas que tienen propiedades sensoriales mejoradas. Las propiedades sensoriales pueden controlarse, entre otras, en el área de cremosidad, frescura, suavidad o ligereza. Que propiedades sensoriales se influencian y de que manera y en que extensión, entre otras, depende del tamaño y el número de burbujas. Por lo tanto, el atributo de cremosidad en una crema batida se incrementa más cuando se encuentran presentes burbujas de menor tamaño en un número no muy elevado. El atributo de ligereza en una crema batida se incrementa más cuando están presentes burbujas de mayor tamaño en mayor número. En este sentido, véase, por ejemplo, Kilcast & Clegg in Food Quality and Preference 13 (2002), 609-623.

La apariencia de un producto espumado está además parcialmente determinada por la cantidad de burbujas y el tamaño de las burbujas en la espuma.

Los productos espumados se conocen en el mercado desde hace décadas. Ejemplos son las cremas batidas, helados, batidos y postres. Dichos productos generalmente presentan una estructura más o menos fija, la cual permite que las burbujas sean retenidas en el producto por el tiempo de almacenamiento requerido, como mínimo el deseado, durante unas pocas semanas hasta meses. Los productos espumados vertibles son menos conocidos. Generalmente, dichos productos, por ejemplo, bebidas sin alcohol, tienen una estabilidad de espuma del orden de unos pocos segundos en lugar de unas pocas semanas. Para preparar productos espumados vertibles, en los que las burbujas permanezcan presentes desde unas pocas semanas hasta meses, se requieren burbujas pequeñas.

A menudo es preferible que un producto espumado sea estable, como mínimo, durante el tiempo que puede ser utilizado, y consumido en el caso de los alimentos.

El término "estabilidad" en este sentido se refiere a la posibilidad de almacenar el producto espumado por un tiempo mayor sin que se producen cambios en el tamaño de las burbujas de gas presentes, que conducen a un engrosamiento y/o posiblemente al descreme de las burbujas de gas y/o otros cambios estructurales indeseados.

Los productos espumados, por definición, son termodinámicamente inestables. Los tres procesos de desestabilización más importantes que existen son el descreme, coalescencia y desproporción ("disproportionation") de las burbujas de gas que forman la espuma.

El descreme de las burbujas puede controlarse en la práctica ajustando una proporción adecuada entre el tamaño de burbuja y la viscosidad del producto.

La coalescencia de dos burbujas para formar una burbuja mayor tiene lugar especialmente cuando la película de producto entre dos burbujas es muy delgada. En productos en los que se distribuye relativamente poco gas, tales como productos espumados vertibles, la fusión casi no es un problema.

La desproporción, también conocida como maduración de Ostwald, involucra burbujas mayores creciendo a expensas de burbujas menores. Esto es un resultado de la difusión de gas entre las burbujas de diferente tamaño y entre las burbujas y el ambiente. Como resultado del engrosamiento producido en las burbujas de gas presentes, la apariencia cambia significativamente y, además, la fuerza motriz hacia el descreme se hace mayor. Como resultado, la estabilidad de la espuma se puede deteriorar dramáticamente.

La estabilización de los productos espumados vertibles contra la desproporción, en la práctica, será llevada a cabo casi en todos mediante las propiedades reológicas de la fase continua, por ejemplo, como es el caso de la crema batida, cuya estabilización está parcialmente determinada por la red de gelatina presente. En el caso de productos espumados vertibles, la estabilización a largo plazo contra la desproporción puede llevarse a cabo mediante las propiedades superficiales de las superficies de las burbujas. La solicitud de patente holandesa 1024435 solicitada simultáneamente titulada "Procedimiento para estabilizar un producto comestible; la espuma estable; y composiciones que comprenden dicha espuma" ("Method for stabilizing an edible foam; the estable foam; and composition comprising such foam"), da a conocer una solución para ese fin. El contenido de esa solicitud de patente se incorpora en este documento como referencia.

Otra posibilidad de incrementar la estabilidad de un producto espumado puede llevarse a cabo organizando las variaciones en el tamaño de las burbujas para que sean lo más pequeñas posible.

La presente invención contempla un procedimiento mediante el cual se obtiene una espuma cuyas burbujas son de manera sustancial igualmente grandes. Adicionalmente se contempló lograr este objetivo con un mínimo de consumo de energía.

Según la presente invención, se da a conocer un procedimiento para la fabricación de una espuma sustancialmente monodispersa, en la que a partir de un producto de partida no espumado se forma una preespuma (relativamente gruesa), que está insuficientemente monodispersa en una primera etapa de formación de espuma, en la que se pasa la preespuma a través de una membrana que tiene un diámetro de poro concreto para formar una espuma que es monodispersa, en la que la membrana tiene un espesor de, como mínimo, 30 veces el radio del poro. Incidentalmente, cualquier material permeable, de hecho, puede elegirse para usar como membrana, en el que las perforaciones son tales que la espuma monodispersa se retiene. Para ese fin, el tamaño de poro debe ser menor que el tamaño de burbuja deseado. Preferentemente se utiliza una membrana que tiene un espesor, como mínimo, de 50 veces el radio de poro y más preferentemente, como mínimo, de 100 veces el radio de poro.

El documento EP-A-0 390 217 da a conocer un proceso para preparar un condimento espumado, que comprende la adición de un emulsionante a un condimento acuoso y a continuación forzando gas para mezclarlo con ésta para hacer espuma. La espuma se pasa a través de una red.

El documento JP-8318138 se refiere al uso de una membrana porosa de fibra hueca para eliminar el oxígeno del agua tratada. Mediante la eliminación del oxígeno no puede quedar espuma.

El documento DE-U-29815634 da a conocer un procedimiento y aparato para espumar leche para capuchino, que comprende el uso de una pantalla de espuma.

Lo bueno del procedimiento según la presente invención es que el tamaño de burbujas de la espuma obtenida con el procedimiento puede controlarse sobre la base de la selección adecuada del diámetro de poro de la membrana. Por consiguiente, cuando el producto de partida es un alimento, las propiedades sensoriales deseadas pueden obtenerse con el procedimiento según la presente invención. Además, el procedimiento según la presente invención necesita particularmente poca energía. Cuando una preespuma con un tamaño de burbuja de entre 30 y 250 micrómetros pasa a través de una membrana de un diámetro de poro promedio de 8 micrómetros, la energía requerida es aproximadamente 2,5 kJ por litro de espuma. Para obtener dicha disminución del tamaño de burbuja utilizando el mezclador rotor-estator Mondomix, que es conocido, se necesita una cantidad de energía de 500 kJ por litro de espuma. Las figuras siguientes muestran claramente que se obtiene un ahorro considerable de energía en el procedimiento según la presente invención, además de otras ventajas mencionadas anteriormente.

Según una realización adicional de la presente invención, el diámetro de poro promedio de la membrana se selecciona para ser sustancialmente diez veces menor que el diámetro de burbuja deseado de la espuma sustancialmente monodispersa. Por lo tanto, a través de una selección adecuada del diámetro de poro, puede definirse el tamaño de burbuja de la espuma. La presente invención además da a conocer un procedimiento para otorgar características sensoriales concretas a un producto espumado comestible utilizando el procedimiento mencionado anteriormente, en el que las propiedades sensoriales se establecen a través de una selección adecuada del tamaño de burbuja de la espuma, en el que este tamaño de burbuja se determina seleccionando el diámetro de poro de la membrana para que sea aproximadamente diez veces menor que el diámetro de burbuja deseado.

Según una realización adicional de la presente invención, la preespuma puede producirse mediante un dispositivo para espumar estándar disponible comercialmente. Para considerarse en el presente documento, por ejemplo, es el muy conocido mezclador de estator-rotor Mondomix. Además, es posible, sin embargo, que la preespuma se produzca utilizando cualquier otro procedimiento que forme una espuma no monodispersa.

Según una realización adicional del procedimiento, es preferente que la desnaturalización y la compresión de las burbujas ocurra después que la espuma atraviese la membrana. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, cuando la espuma, después de atravesar la membrana, se calienta a una temperatura y durante un tiempo que ha sido seleccionado de manera que ocurra la desnaturalización.

Incidentalmente, estas realizaciones se describen en detalles en las solicitudes de patente holandesas NL 1024435, NL 1024434 y NL 1024438, presentadas simultáneamente con la presente solicitud.

El contenido de estas solicitudes de patente y en concreto el contenido de cada una de las reivindicaciones 1 de estas solicitudes se incorporan en este documento mediante referencia. Lo que se ha realizado, en particular mediante el uso de los procedimientos de las solicitudes de patentes presentadas simultáneamente, es que después o durante la formación de espuma del producto, las proteínas del producto de partida no espumado, tras la absorción en las superficies de las burbujas, se desnaturalizan, después de lo cual, la capa de proteína formada en consecuencia se comprime hasta permitir que la burbuja se encoja, de manera que se forma una superficie indeformable, como mínimo, rígida, alrededor de las burbujas de gas.

Según una realización adicional de la presente invención, el tamaño de poro de la membrana se encuentra en el intervalo de 0,1 - 20 micrómetros, mas en particular en el intervalo de 0,2 - 10 micrómetros. Con dicha membrana se obtiene una espuma monodispersa, cuyo tamaño de burbuja promedio varía entre 1 y 100 micrómetros, más preferentemente entre 3 y 30 \mum, partiendo de una preespuma en la que las dimensiones de burbuja promedio varían de 30 a 250 micrómetros.

Según una realización adicional de la presente invención, la viscosidad de la preespuma se puede aumentar añadiendo un espesante a ésta tal como, por ejemplo, goma de xantano. Dicho espesante evita las burbujas en el descreme y que de esta manera abandonen el producto. Según una realización adicional del procedimiento, la preespuma comprende sustancialmente, como mínimo, 20% de gas. Sin embargo, pueden utilizarse porcentajes menores o mayores de esponjamiento ("overrun"). El producto de partida comprende generalmente una solución de sustancias tensioactivas que estabilizan las burbujas y en concreto evitan la desproporción. Ejemplos de éstas son ésteres, TWEEN® y proteínas estabilizadoras.

Según una realización adicional de la presente invención, la membrana que se utiliza puede ser, por ejemplo, una membrana de metal sinterizado. El uso de una membrana cerámica o una membrana polimérica también está entre las posibilidades.

Según una realización adicional de la presente invención, es preferente disponer para que el tamaño de burbuja mínimo en la preespuma sea 5 veces mayor que el tamaño de poro promedio. Lo que se logra de esta manera es que todas las burbujas en la preespuma se rompan en la membrana y se transformen en burbujas más pequeñas. Esto proporciona la ventaja de que se puede controlar con mucha precisión el tamaño de la burbuja en la espuma monodispersa mediante la selección adecuada del tamaño de burbuja de la preespuma y el tamaño de poro de la membrana.

Según una realización adicional de la presente invención, es preferente que en el producto espumado se incluyan aproximadamente de 3 a 10 miligramos de proteína por m^{2} de superficie de burbuja. Además, en ese caso, como mínimo, aproximadamente 0,1% en peso de proteína debería estar en la solución, de manera que las proteínas presentes en la superficie de la burbuja, si es necesario, puedan ser suplementadas a partir de la solución.

El procedimiento es ventajoso en concreto cuando el producto de partida es un líquido comestible que contiene proteínas lácteas.

La estructura de espuma se mantiene por un tiempo mayor en aquellas burbujas que tienen sustancialmente el mismo tamaño, de manera que la desproporción avanza más lentamente. Además, en el caso de un producto comestible, mediante la utilización del procedimiento, se puede obtener un producto que presenta el sabor y las propiedades estructurales deseados.

La presente invención será explicada a continuación mediante varios ejemplos.

Ejemplo 1

La figura 1 muestra una espuma que ha sido preparada con un mezclador de rotor-estator Mondomix, que es un dispositivo estándar comercialmente disponible en la industria alimenticia para productos espumados. En este dispositivo, se inyecta gas en una cámara de mezclado en la que un rotor rota a alta velocidad y divide el gas en burbujas finas. La figura 1 muestra claramente que las burbujas presentan diferentes dimensiones. En la figura 1, se produce un 20% de esponjamiento mediante la adición de gas a la solución proteica (concentrado de proteínas de suero al 3%). La solución fue espesada con goma de xantano al 0,7% para evitar el descreme de las burbujas de gas. En la figura 1, la velocidad del rotor fue de 1.000 rpm. La preespuma preparada de esta manera se bombea a continuación a través de una membrana que tiene un tamaño de poro promedio de 4 micrómetros, a una velocidad de aproximadamente 40.000 litros por m^{2} por hora. Esto condujo a una caída de presión de 25 bar y la espuma monodispersa resultante se representa en la figura 2.

Ejemplo 2

En un segundo ejemplo, la preespuma de la figura 1 se bombea a través de una membrana que tiene un tamaño de poro promedio de 8 micrómetros. Esto conlleva a una caída de presión de 10 bar a un caudal de 40.000 litros por m^{2} por hora. La espuma monodispersa resultante se representa en la figura 3a.

En el ejemplo de la figura 1, presionar la preespuma a través de la membrana requiere de 2,5 kJ de energía por litro de espuma. Para lograr una disminución similar en el tamaño de burbuja con el Mondomix, se necesitan aproximadamente 500 kJ por litro de espuma. La espuma preparada de esta manera se muestra en la figura 3b.

Una comparación de las figura 3b y la figura 3a muestra que mientras ambas espumas presentan un tamaño de burbuja comparable, la espuma preparada con la membrana presenta una distribución más estrecha del tamaño de burbuja. Esto se cuantifica en la figura 3 c. Más en particular, la figura 3c muestra una cuantificación de la distribución del tamaño de burbuja, con el término de leyenda "Mondomix" refiriéndose a la espuma tal como se muestra en la figura 3b y "espuma de membrana" refiriéndose a la espuma tal como se muestra en la figura 3a. El eje y señala el número de burbujas en una categoría de tamaño en concreto como porcentaje del número total de burbujas. Mediante ambos picos, se ha ajustado una distribución normal, que muestra lo siguiente para el tamaño de burbuja promedio y desviación estándar de la misma:

Espuma de membrana:

30,4 \pm 12,9 \mum

Mondomix:

35,4 \pm 21,2 \mum

Por consiguiente, las espumas de membrana imparten una mejora considerable a la monodispersidad (en otras palabras, reducen considerablemente la desviación estándar (relativa)).

La figura 4 muestra la espuma monodisopersa de la figura 2 después de haber sido almacenada durante 3,5 horas.

La figura 5 muestra como la preespuma de la figura 1 se ha modificado en estructura después de un día de almacenamiento. Debe notarse aquí que la espuma, mediante la desnaturalización de las proteínas situadas en la superficie de la burbuja y la posterior compresión resultante de la desproporción, ha sido estabilizada contra posteriores desproporciones. Por consiguiente, las burbujas sólo pueden encogerse hasta un tamaño mínimo en concreto y después de eso permanecen estables. Es evidente que existe una distribución amplia del tamaño de burbuja.

Finalmente, la figura 6 muestra una espuma estabilizada de manera similar después de un día de almacenamiento, pero el producto de partida fue la espuma de la figura 2, que había pasado a través de una membrana de tamaño de poro de 4 micrómetros. La figura 6 muestra claramente que el tamaño de burbuja en esta espuma es mucho más uniforme y que existen solamente un número limitado de burbujas grandes en la espuma. Como resultado, la estabilidad de la espuma de la figura 6 es particularmente buena.

Es evidente que la presente invención no está limitada a los ejemplos descritos y que son posibles varias modificaciones en el marco de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (16)

1. Procedimiento de preparación de una espuma monodispersa, en el que a partir de un producto de partida líquido no espumado, en una primera etapa de formación de espuma, se forma una preespuma relativamente gruesa que está insuficientemente monodispersa, en el que la preespuma se pasa a través de una membrana que tiene un diámetro de poro en concreto para formar una espuma que está monodispersa, en el que la membrana tiene un grosor, como mínimo, de 30 veces el radio del poro.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el diámetro de poro promedio de la membrana se selecciona para que sea sustancialmente 10 veces más pequeño que el diámetro de burbuja deseado de la espuma monodispersa.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que la preespuma se prepara con un dispositivo de formación de espuma estándar comercialmente disponible.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la preespuma comprende, como mínimo, 20% de gas.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de partida es una composición que comprende un tensioactivo.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la viscosidad de la preespuma se aumenta mediante la adición de un espesante al producto de partida, tal como, por ejemplo, goma de xantano.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la membrana es una membrana de metal sinterizado, una membrana cerámica o polimérica.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tamaño de poro de la membrana se encuentra en el intervalo de 0,1 - 20 micrómetros, más particularmente en el intervalo de 3 - 10 micrómetros.

9. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tamaño de burbuja mínimo en la preespuma es mayor que 5 veces el tamaño de poro promedio.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en el producto espumado se incluyen de 3 - 10 mg de proteína por m^{2} de superficie de burbuja.

11. Procedimiento, según la reivindicación 10, en el que la proteína en la superficie de la burbuja está en equilibrio, como mínimo, con 0,1% en peso de proteína en el líquido que rodea las burbujas.

12. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de partida es un líquido comestible que contiene proteínas lácteas.

13. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de partida no espumado comprende proteínas que, después de espumar el producto, son capaces de formar una superficie alrededor de las burbujas de gas que es indeformable bajo las condiciones existentes mediante la desnaturalización después de la absorción en las superficies de las burbujas.

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, en el que la desnaturalización y la compresión de la superficie de las burbujas se llevan a cabo después de que la espuma ha pasado la membrana.

15. Procedimiento, según la reivindicación 13 ó 14, en el que la superficie rígida alrededor de las burbujas de gas se ha formado por calentamiento del producto espumado seguido de compresión.

16. Uso de un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para otorgar una textura de sabor en concreto a un producto espumado comestible, en el que la textura de sabor se establece mediante una selección adecuada del tamaño de burbuja de la espuma, en el que este tamaño de burbuja se determina seleccionando el tamaño de poro de la membrana que sea aproximadamente 10 veces más pequeño que el tamaño de burbuja deseado.