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REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL

k ES 2 003 914 kN´umero de solicitud: 8602923 kInt. Cl. : A23G 1/00

11 N.◦ de publicaci´ on: 21

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˜ ESPANA

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PATENTE DE INVENCION

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73 Titular/es:

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22 Fecha de presentaci´ on: 06.11.86

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Societe Des Produits Nestle, S.A. Vevey, Suiza, CH

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30 Prioridad: 07.11.85 CH 4783/85

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72 Inventor/es: Wissgott, Ulrich

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74 Agente: Isern Cuy´ as, Jaime

45 Fecha de anuncio de la concesi´ on: 01.12.88

46 Fecha de publicaci´ on del folleto de patente:

01.12.88

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k kResumen:

54 T´ıtulo: Procedimiento de alcalinizaci´ on de cacao en fase acuosa. 57

La invenci´ on se refiere a un procedimiento de alcalinizaci´on de cacao en fase acuosa, para mejorar el color, el sabor y la dispersibilidad del mencionado cacao, y que permite obtener una amplia gama de color del cacao. Se efect´ua en una primera etapa la alcalinizaci´ on sin evaporaci´ on de agua, a una presi´ on comprendida entre 1 y 3 atm´osferas, y en una segunda etapa, la evaporaci´on del agua. El polvo de cacao obtenido tiene un pH comprendido entre 6,8 y 8,5 y el extracto acuoso una densidad ´optica a 20◦ C comprendida entre 0,6 y 1,3.

Venta de fasc´ ıculos: Registro de la Propiedad Industrial. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION La invenci´on se refiere a un procedimiento de alcalinizaci´ on del cacao en fase acuosa, para mejorar el color, el sabor y la dispersi´ on del mencionado cacao, y de forma que permita conseguir una amplia gama de color del mismo. La patente FR 2445698 se refiere ya a un procedimiento para la solubilizaci´on (o alcalinizaci´on) del cacao. Para explicar de manera m´ as exhaustiva el procedimiento seg´ un la patente antes citada, es preciso detallar las diferentes fases de fabricaci´on del cacao soluble: despu´es de la limpieza y selecci´on de las semillas crudas, se efect´ ua un trituramiento y una desgerminaci´ on; el producto obtenido constituye la pasta en bruto. Con esta pasta en bruto, se efect´ ua una molturaci´on previa y como consecuencia de la misma las c´elulas se rompen y liberan la manteca de cacao; el producto obtenido constituye la pasta molida o licor de cacao. Esta pasta molida se transforma a continuaci´on en pasta pura, por molturaci´ on fina. Finalmente esta pasta pura es desgrasada, y a partir de las tortas obtenidas se prepara el cacao en polvo. La torrefacci´on del cacao puede efectuarse en las semillas, en la pasta en bruto, en la pasta molida o en la pasta pura. El procedimiento seg´ un la patente francesa puede igualmente realizarse en la pasta molida, verde o torrefactada, o bien en la pasta pura o en las tortas. Seg´ un este procedimiento se inyecta en continuo sobre la masa de cacao, vapor y una soluci´ on concentrada de un carbonato alcalino a presi´ on dentro de un tubo, se deja que el carbonato reaccione con la masa de cacao durante 30 a 80 segundos a 120 ◦ C por lo menos, se somete la mezcla a una expansi´on brusca y se seca mientras se agita. Aparte del inconveniente de trabajar a una temperatura de alcalinizaci´ on relativamente elevada, este procedimiento no permite fabricar unos cacaos en polvo de una gama amplia de color, en particular en las tonalidades rojizas o rojizo-pardas. Pues bien, los cacaos de tales coloraciones son muy apreciados en la ´epoca actual, ya que tienen una fuerta capacidad de coloraci´ on, y por ello permiten evitar el empleo de colorantes alimenticios que est´an prohibidos en numerosos pa´ıses. Se sobreentiende que estos cacaos tienen adem´as otras ventajas, que ser´ an detalladas m´ as adelante. La patente EP 66 304 se refiere a un cacao en polvo que tiene este color rojizo o rojo-pardo. Este cacao en polvo se obtiene efectuando una alcalinizaci´ on de cacao en polvo con aproximadamente un 75 % de agua, a una temperatura comprendida entre 65 y 90◦ C durante un per´ıodo de 4 a 24 horas, a˜ nadi´endose agua suplementaria seg´ un se vaya evaporando. El principal inconveniente de este modo de operar es que necesita de una larga etapa de alcalinizaci´on, y un aporte de energ´ıa mucho mayor en el momento de la evaporaci´on final, teniendo en cuenta las adiciones de agua en el curso de la alcalinizaci´on. Seg´ un el procedimiento de la invenci´ on se efect´ ua, en una primera etapa, la alcalinizaci´ on sin evaporaci´on de agua, a una presi´ on comprendida entre 1 y 3 atm´osferas, y en una segunda etapa, la evaporaci´on del agua. El inter´es de operar al principio sin evaporaci´on de agua estriba en que se 2

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puede trabajar en unas condiciones perfectamente controladas y retener el agua durante el tiempo que se quiera : as´ı est´a disponible la misma cantidad de agua en todo el tiempo de la reacci´ on de alcalinizaci´on, lo que favorece el tratamiento de los polifenoles, responsables en gran medida de la coloraci´ on roja, del amargor, del gusto de chocolate y de la solubilidad de los pigmentos del cacao. As´ı pues se introduce en un recinto cerrado el cacao y el agente alcalinizante disuelto en agua; se calienta, teniendo cuidado al principio de la reacci´ on de dejar escapar el gas carb´onico de la reacci´on, y se contin´ ua la reacci´on dentro del recinto cerrado, bajo agitaci´ on intensiva y a una presi´ on comprendida entre 1 y 3 atm´ osferas. Para crear esta sobrepresi´on, se introduce en la mezcla reaccional aire, aire comprimido o una mezcla de gas que contenga oxigeno, durante toda o una parte de la duraci´ on de la alcalinizaci´on. El hecho de trabajar a sobrepresi´ on tiene un efecto favorable sobre el desarrollo de una coloraci´on m´ as intensa y rojiza del cacao. Como se trabaja en condiciones controladas, se puede escoger la calidad del aroma y el color del cacao, influyendo sobre todos los par´ ametros de la reacci´on de alcalinizaci´on, a saber el contenido en ´alcali, el contenido de agua, la temperatura de alcalinizaci´ on y de evaporaci´ on, as´ı como la duraci´ on de la alcalinizaci´on. El procedimiento seg´ un la invenci´on permite fabricar un cacao que desarrolle un buen aroma, cuyo pH tienda a la neutralidad, y en el que los pigmentos del cacao en polvo obtenido se caracterizan por una buena disoluci´ on, lo cual tiene una ventaja en el plano econ´ omico en cuanto al poder colorante, ya que permite, con un contenido menos elevado de cacao, obtener una coloraci´on m´ as intensa que con los cacaos en polvo cl´asicos. El procedimiento seg´ un la invenci´ on puede ser realizado igualmente sobre la pasta en bruto o bien sobre el licor, en estado torrefactado o no torrefactado. La alcalinizaci´ on se hace con hidr´ oxido o carbonato de sodio, de potasio, de amonio o de magnesio, con preferencia carbonato de potasio. Se trabaja con un contenido de a´lcali comprendido entre el 1 y el 3 % en peso con relaci´on al peso del cacao. Un contenido superior al 3 % no aporta nada en cuanto a la coloraci´on roja, y por otra parte hace aumentar el pH. Un contenido inferior al 1 % no proporciona un medio suficientemente alcalino. Se trabaja con preferencia con una cantidad de a´lcali comprendida entre un 2 y un 2,5 % en peso con relaci´on al peso del cacao. El a´lcali se disuelve en el agua antes de su incorporaci´ on a la masa del cacao. Se opera seg´ un la invenci´on con un contenido en agua comprendido entre el 10 y el 50 % en peso con relaci´on al peso del cacao, en el caso del licor, y con un contenido de agua comprendido entre el 10 y el 100 % en el caso de la pasta en bruto. Es inherente a la naturaleza de la materia prima que se utilice m´ as agua para el tratamiento de la pasta en bruto, ya que absorbe agua hasta el 70 % de su propio peso. Por el contrario, se utiliza menos agua para el tratamiento del licor, y se emplea una temperatura m´ as elevada para su evaporaci´on. Se sobreentiende que es menos

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econ´omico trabajar con un contenido de agua demasiado elevado, ya que esto aumenta el consumo de energ´ıa para la evaporaci´ on. Se opera de preferencia con un contenido de agua comprendido entre el 10 y el 25 % con relaci´on al peso del cacao en el caso del licor y con un contenido de agua comprendido entre el 60 y el 80 % en el caso de la pasta en bruto. En lo que se refiere a la temperatura de alcalinizaci´on, se efect´ ua a menos de 110◦ C. En efecto, a una temperatura superior, como en los procedimientos conocidos, el cacao resulta menos oscuro y la coloraci´on roja est´ a ausente. Se trabaja preferentemente a una temperatura comprendida entre 60 y 100◦ C. Con relaci´ on al procedimiento descrito en la patente EP 66 304, el procedimiento seg´ un la invenci´on permite acortar sensiblemente la duraci´on de la alcalinizaci´on. Esta duraci´ on est´a comprendida entre 30 minutos y 4 horas. Un per´ıodo de alcalinizaci´ on largo tiende a disminuir el pH, a intensificar la coloraci´ on y a desarrollar un bonito color rojo del cacao. Como ya se ha mencionado anteriormente, seg´ un la invenci´ on se efect´ ua primero la alcalinizaci´on en un recipiente cerrado, despu´es se abre el recipiente y se procede a la evaporaci´on del agua. Esta se hace a una temperatura comprenas r´ apida dida entre 70 y 120◦ C, y de la manera m´ posible, ya sea en el mismo recipiente en el que ha tenido lugar la alcalinizaci´on, ya sea en otro recipiente. Eventualmente se puede aplicar una temperatura m´ as elevada, durante corto tiempo, hacia el final de la evaporaci´ on. Se obtiene entonces un cacao que tiene un contenido de humedad igual o inferior al 2 %. A pesar de la dosis relativamente elevada de ´alcali que se emplea, el cacao obtenido de esta manera no tiene el sabor alcalino, propio de los cacaos obtenidos por los procedimientos conocidos. Al acabar la operaci´on de alcalinizaci´on, la masa de cacao se trata a continuaci´on de la manera cl´asica, para hacer con ella tortas y cacao en polvo, tal como se pone a la venta. El cacao en polvo obtenido as´ı tiene un pH comprendido entre 6,8 y 8,5, lo que es interesante, ya que es sabido que un cacao ´acido tiene un poder colorante menor que un cacao neutro o ligeramente alcalino. El extracto acuoso de este polvo tiene por otra parte una densidad o´ptica a 20◦ C, comprendida entre 0,6 y 1,3 (soluci´ on del 1 %, medici´on efectuada en una cubeta de 1 cm, para una longitud de onda de (90 nm). A t´ıtulo de comparaci´on, el extracto de un cacao en polvo ordinario tiene una densidad o´ptica medida en las mismas condiciones comprendida entre 0,2 y 0,5. La presente invenci´on permite fabrica cacao en unas coloraciones que van del rojo al marr´on oscuro, sin gran consumo de energ´ıa. En los procedimientos industriales usuales, la alcalinizaci´ on se acompa˜ na simult´ aneamente con la evaporaci´ on del agua desde el principio del tratamiento y esta es la raz´on por la que se emplea generalmente una temperatura m´ as elevada. La consecuencia de este modo de trabajar es una variaci´ on continua de las condiciones de alcalinizaci´ on, y la duraci´ on del tratamiento est´ a determinada por el tiempo que se necesita para evaporar el agua. Otro in-

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conveniente de estos procedimientos conocidos es que no pueden ser adaptados a las necesidades espec´ıficas de las diferentes calidades del cacao y de los granos de cacao. El polvo de cacao obtenido de esta forma tiene claro est´a numerosas aplicaciones, ya sea para bebidas de cacao, ya en chocolater´ıa ya en pasteler´ıa, o en congelados y otras utilizaciones, en las que las ventajas anteriormente expuestas le confieren un inter´es creciente. La continuaci´on de la descripci´on se hace con referencia a los ejemplos. El color del cacao o del cacao en polvo, como que tiene gran importancia seg´ un la invenci´on es preciso definir unos par´ ametros que permitan definirlo. Para hacerlo, se ha utilizado un espectrofot´ ometro PYE UNICAM SP 8-100 de Philips equipado con un accesorio que permite la medici´on del color y conectado al calculador HP 85. Este espectrocolor´ımetro permita medir el espectro de la luz reflejada por una muestra colocada en una cubeta. La intensidad de la luz se mide para cada longitud de onda. Estas informaciones permiten obtener los valores tricrom´ aticos X, Y, Z. En funci´ on de los valores tricromaticos se pueden identificar todos los colores. Por estar representados en un plano, hay que calcular las coordenadas tricrom´aticas x, y, z a partir de los valores tricrom´aticos. Para representar la diferencia de color entre dos muestras, se ha de calcular los valor L, a, b : 1 representa el brillo, a el componente rojo (a>0) y b el componente amarillo (b>0). La magnitud 1 var´ıa entre 0 (negro) y 100 (blanco). Cuanto m´ as se acerca a cero, m´as oscuro es el cacao. En lo que se refiere al rojo, cuanto m´as elevada es la relaci´on a/b m´ as coloraci´on roja tiene el cacao. Ejemplo 1 Se han precalentado 250 g de licor de cacao, torrefactado proviniente de una l´ınea de fabricaci´on, en una mezcladora de laboratorio, se han a˜ nadido 5 g de carbonato de potasio disueltos en 50 g. de agua caliente, a la masa de cacao y se han mezclado. La mezcladora se cierra herm´eticamente con una tapa, y se regula la temperatura a 100◦ C. Se crea presi´on en el interior de la mezcladora, conect´andola con el aire comprimido. La presi´on ya ha sido ajustada a 2 kg/cm2 , y se mantienen estas condiciones durante 3 horas. A continuaci´on, para secar la masa de cacao, se realiza una apertura en la tapa de la mezcladora, que permite que el agua se evapore. Se agumenta la temperatura en el interior del reactor a 120◦ C, y la masa se seca durante dos horas hasta llegar a una humedad final de < 2 %. El color de la masa de cacao era m´as oscuro que de costumbre, con un tinte rojizo. Sin embargo el pH no sobrepasaba el 7,2. Ejemplo compativo 1 Un licor de cacao ha sido mezclado con una soluci´on de carbonato de potasio como la descrito en el ejemplo 1. La masa se ha tratado a continuaci´ on como en el procedimiento industrial habitual, es decir, la mezcladora ha sido calentada a 130◦ C, y no ha sido cerrada. As´ı el agua se ha evaporado durante aproximadamente dos horas. El color de la masa era marr´ on, como de costumbre, y el pH no ha bajado a menos de 7,8. 3

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Los resultados de las mediciones del color de la masa de cacao alcalinizada han confirmado la observaci´ on visual. Es evidente que se encuentra la misma diferencia de color con los cacaos en polvo que se fabrican con estas masas.

E1 EC1

pH 7,2 7,8

L 2,06 0,03

a 5,59 9,40

b 3,23 7,21

a/b 1,73 1,30

Siendo E1.- Ejemplo 1. EC1.- Ejemplo Comparativo 1. Se ha medido el color (L, a, b) de la masa de cacao con el espectrofot´ometro PYE UNICAM fundiendo la masa de cacao en la cubeta. Ejemplo 2 Se ha granulado 3 kg de pasta en bruto verde (no torrefactada) (di´ ametro 2 mm.) y a continuaci´on se ha mezclado con 3 kg de agua - en la que se hab´ıa disuelto 75 g de K2 CO3 , en una artesa. La temperatura se ha regulado a 80◦ C (calefacci´on por doble capa) y la artesa ha sido cerrada con una tapa. Se ha creado una sobrepresi´on con aire comprimido, en el interior de la artesa. Despu´es de dos horas de alcalinizaci´ on, la pasta en bruto ha sido transferida a una secadora por aire, secada a una temperatura de 80◦ C (aproximadamente de 1 h. 30 a 2 horas) y a continuaci´on se ha torrefactado a 120◦ C durante 20 minutos. Se ha producido un cacao en polvo, efectuando las operaciones habituales (prensado, molturado, tamizado y templado). Resultados de la degustaci´ on del cacao en polvo: color muy bonito, color marr´ on-rojo, bien marcado, bastante oscuro. Calidad organol´eptica: sabor del cacao muy bien desarrollado, aroma muy apreciado. Resultado de medici´ on del color del cacao en polvo : 1 = 25,83; a = 15,18; b = 10,95; a/b = 1,38. Ejemplo comparativo 2 Se ha efectuado una prueba como la descrita en el ejemplo 2, pero sin presi´ on dentro de la artesa. Para compensar, se ha continuado la alcalinizaci´on durante seis horas. Resultados de la degustaci´ on del cacao en polvo: color marr´ on tendiendo al rojo, m´ as claro; sabor del cacao d´ebil, menos desarrollado, no declarado. Resultados de la medici´on del color del cacao en polvo : 1 = 30,53; a = 13,46; b = 11,74 ; a/b = 1,15. En estos ejemplos L, a y b han sido determinados poniendo el cacao en polvo directamente en

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la cubeta de medici´on. Mediante estos ensayos comparativos se ha demostrador que una presi´ on de aire superior a la presi´on atmosf´erica durante la alcalinizaci´ on, reemplaza ventajosamente a una larga duraci´on de alcalinizaci´ on, necesaria para un buen desarrollo del color y del sabor a baja temperatura. Entre los cacaos en polvo comerciales, cuyo color ha sido medid o seg´ un el mismo m´etodo, ninguno era tan oscuro (L > 33) ni tan rojo (a/b < 0,9). Ejemplo 3 Se ha utilizado el cacao en polvo fabricado como se describe en el ejemplo 2 en pasteler´ıa, con vistas a mejorar la coloraci´ on de un bizcocho. El pastelero ha procedido a una prueba comparativa con un cacao en polvo utilizado normalmente para la elaboraci´ on del bizcocho. El resultado, seg´ un el pastelero, ha sido bien espectacular. El nuevo cacao ha dado un color mucho m´ as intenso y m´as c´alido, tirando hacia el marr´ on-rojizo. Se ha estimado que utilizando el nuevo cacao en polvo la dosis habitual de cacao de 4,3 % (calculada sobre la masa del bizcocho) puede ser reducida a 2,9 % con un resultado equivalente. As´ı puede conseguirse una econom´ıa de aproximadamente el 30 %. Ejemplo 4 a) Un cacao en polvo rojo (1 g) tal como el que se ha descrito en el ejemplo 2, se ha dispersado en agua (100 ml). Despu´es de filtrarlo (0,45 ) se ha obtenido un extracto acuoso de cacao, fuertemente coloreado. La absorci´on de este extracto ha sido medida con el espectrofot´ ometro PYE UNICAM SP 8-100, con una longitud de onda de 490 nm (m´ aximo de absorci´on). Resultado : O.D. = k,09 (cuba de 1 cm) A t´ıtulo de comparaci´ on se ha preparado el extracto de un cacao en polvo ordinario (marr´ on) y se ha medido la absorci´ on : Resultado : O.D. = 0,27 (cuba de 1 cm) Se ha mejorado netamente la solubilidad en agua de la materia colorante de un cacao en polvo seg´ un la invenci´on, con relaci´on a los cacaos en polvo ordinarios. Esto es muy interesante en la pr´ actica, ya que una cantidad importante del cacao en polvo se utiliza para la fabricaci´ on de bebidas de cacao. b) Los cacaos en polvo han sido dispersados en agua caliente (70◦ C). Despu´es de filtrarlo, la absorci´ on ha sido medida con los resultados siguientes: cacao rojo (seg´ un la invenci´ on) O.D. = 1,44 cacao marr´on (ordinario) O.D. = 0,47 La disoluci´on de la materia colorante aumenta todav´ıa m´ as a una temperatura elevada, lo que es interesante para las bebidas de cacao calientes. El consumidor se siente atra´ıdo por un color rico en cacao.

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REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de alcalinizaci´ on en fase acuosa del cacao, para mejorar el color, el sabor y la dispersibilidad del mencionado cacao, y que permite obtener una amplia gama de color, caracterizado porque se efect´ ua en una primera etapa la alcalinizaci´on sin evaporaci´ on de agua a una presi´ on comprendida entre 1 y 3 atm´ osferas, y en una segunda etapa, la evaporaci´ on del agua. 2. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 1. caracterizado porque se trata la pasta en bruto o el licor, en estado torrefactado o no torrefactado. 3. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se alcaliniza en un recinto cerrado con hidr´ oxido o carbonato de sodio, de potasio, de amonio o de magnesio, a una concentraci´on comprendida entre el 1 y el 3 % en peso con relaci´on al peso del cacao. 4. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 3, caracterizado porque se alcaliniza con un contenido en ´alcali comprendido entre 2 y 2,5 % en peso con relaci´on al peso del cacao. 5. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se efect´ ua la alcalinizaci´ on a una temperatura inferior a 110◦ C, con preferencia a una temperatura comprendida entre 60 y 100◦ C. 6. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se efect´ ua la alcalinizaci´ on en un per´ıodo compren-

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dido entre 30 minutos y cuatro horas. 7. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se alcaliniza con un contenido de agua comprendido entre el 10 y el 50 % en peso con relaci´on al peso del cacao, en el caso del licor, y con un contenido en agua comprendido entre el 10 y el 100 % en el caso de la pasta en bruto. 8. Procedimiento seg´ un la reivindicaci´ on 7, caracterizado porque se alcaliniza con un contenido en agua comprendido entre el 10 y el 25 % con relaci´on al peso del cacao en el caso del licor, y con un contenido en agua comprendido entre el 60 y el 80 % en el caso de la pasta en bruto. 9. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se introduce aire o una mezcla de gas que contiene ox´ıgeno durante todo o una parte de la duraci´ on de la alcalinizaci´on bajo agitaci´on intensiva. 10. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se evapora el agua a una temperatura comprendida entre 70 y 120◦C, de manera que se llega a un contenido de humedad del cacao del orden del 2 %. 11. Procedimiento seg´ un una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se efect´ ua la alcalinizaci´ on y la evaporaci´ on de manera que se obtenga un cacao en polvo que tiene un pH comprendido entre 6,8 y 8,5, y el extracto acuoso una densidad o´ptica a 20◦ C comprendida entre 0,6 y 1,3.

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