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