CAMPO DE LA INVENCIÓN

El campo de la invención se relaciona con la tecnología de la ciencia de los alimentos, Particularmente, la presente divulgación se refiere al procedimiento para obtener un producto moldeado, extruído, inyectado o impreso en 3D para mezclar y endulzar bebidas que a la vez que evita el uso de mezcladores, cucharas, pitillos o cualquier utensilio plástico, madera, bambú, metal o vidrio para mezclar proporciona la cantidad de azúcar deseada al tomar una bebida caliente como café, té, mate, infusiones, aguas aromáticas, tisanas, etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad para el mezclado de azúcar en bebidas, se tiene la costumbre del uso de mezcladores de diferentes materiales como plásticos, de madera, de materiales celulósicos, de bambú, de metal o de vidrio, cada uno de los cuales presentan diferentes inconvenientes por su misma naturaleza o por su proceso de obtención.

El efecto negativo de los plásticos, especialmente de los de un solo uso, son ampliamente conocidos como son un elevado precio para el medio ambiente, ya que una vez que han sido usados, a menudo en poco minutos son desechados, sin tener en cuenta su alto tiempo para su degradación que puede ser de hasta 500 años cuando se degradan, siendo por lo tanto, unos de los materiales más contaminantes en el medio ambiente y peligrosos para la salud humana, ya que al fraccionarse por la acción del sol, el agua del mar, las temperaturas, etc., se reducen a pequeñas partículas llamadas micro plásticos, de tamaño máximo de 5 mm, las cuales causan graves impactos a la salud humana, incluyendo desequilibrios hormonales, problemas reproductivos como la infertilidad e incluso el cáncer.

También, se conocen los graves efectos de los plásticos en los hábitats de los animales, especialmente, los hábitats marinos, ya que es allí es donde van a depositarse la mayoría los plásticos desechados. Varios científicos del Programa de la ONU para el Medio Ambiente (PNUMA) han estimado que hacia el año 2050 habrá más plásticos que peces en el mar, con su terrible consecuencia de contaminación de esta importante fuente de alimento para muchas personas en el mundo. Por su parte, los mezcladores de materiales celulósicos o de madera, incentivan la tala de árboles que provocan también un gran efecto en el medio ambiente, ya que alteran el hábitat de la fauna y la flora, destruyendo su ciclo normal de reproducción. Una de las razones atribuidas a la disminución de la cubierta forestal en el este de Asia es la creciente demanda de estos palillos de madera desechables.

Asimismo, los mezcladores de vidrio y de metales, implican grandes costos para el medio ambiente, durante su proceso de producción, debido a su alta producción de gases invernadero, sumado a su también alto tiempo de degradación, no son una mejor opción que el plástico y la madera en los mezcladores.

En el estado de la técnica se han planteado diferentes soluciones para para evitar el uso de esta clase de mezcladores. Es así como la patente US3.469.997 de Rossi describe un proceso para formar a presión bloques de azúcar alrededor de palitos de madera, que tienen un extremo con forma cilindrica, para usar como edulcorante y agitador, que comprende (1) colocar el extremo cilindrico del palito en un troquel recubierto con una película de lubricante, (2) vertiendo en el troquel una mezcla seca de cristales de azúcar que contiene aproximadamente del 3 % al 20 % en peso de cristales de azúcar secos en forma de cristales de aguja, y (3) comprimiendo dicha mezcla alrededor de dicho palo para producir un bloque de azúcar de una dureza de aproximadamente 10 kg. según lo determinado por el probador de dureza Strong Cobb- Amer. En esta invención es fundamental el palito de madera para obtener el producto deseado, lo cual no soluciona la desventaja de obtener mezcladores de madera.

La patente WO2012098448 de Durr, et. al. describe un método para fabricar utensilios comestibles biodegradables y respetuosos con el medio ambiente que se utilizan para llevar comida a la boca, que, comprende los pasos de: a) agitar mezclando una o más harinas ricas en carbohidratos que tengan al menos un 65 % p/p de carbohidratos con un líquido para gelatinizar el almidón inherente; b) agregar un agente lubricante a la masa; c) laminar la masa d) formar la masa en las formas deseadas; e) hornear las formas formadas f) obtener las formas terminadas. Esta solicitud es una alternativa para obtener un agitador comestible, sin embargo, implica demasiados pasos en su proceso de obtención, además, la necesidad de agregar varios aditivos al producto para lograr las propiedades deseadas, cambian el sabor a la bebida, desprenden gránulos o residuos al hacer contacto con la bebida caliente y el producto obtenido no proporciona la cantidad de azúcar necesario para endulzar una bebida. También, se han desarrollado diferentes agitadores comestibles formulados con café, azúcar, leche en polvo, cremas en polvo o diversos saborizantes, miel de abeja o aditivos y adhesivos comestibles que se utilizan como endurecedores, tal como lo describe la solicitud W02020046104.

En síntesis se tiene que se formulan procesos complejos para realizar agitadores comestibles, tal como el descrito en la patente W01996020604, donde el método para preparar un agitador comestible tiene puntos de ruptura prediseñados incluye: producir una mezcla comestible; formar una estructura comestible sustancialmente similar a una varilla a partir de la mezcla comestible; y comprimir la estructura comestible sustancialmente en forma de barra en puntos seleccionados en la superficie periférica exterior de la estructura comestible sustancialmente en forma de barra para disminuir así el grosor de la pared de la estructura comestible en forma de barra en dichos puntos y formar un elemento comestible que tiene pre- puntos de ruptura diseñados a lo largo de la longitud del elemento comestible; además, el método puede incluir recubrir la estructura comestible sustancialmente en forma de barra después del calentamiento con una capa comestible que sea sustancialmente resistente en al menos una bebida o alimento durante un período de tiempo aceptable.

De acuerdo a lo anterior, se concluye que las soluciones propuestas en el estado de la técnica para obtener mezcladores comestibles implican procesos de obtención que no son amigables con el medio ambiente, porque utilizan al menos un elemento adicional tal como palos de madera u otro material para moldear el agitador alrededor de este material, utilizan varios aditivos o compuestos químicos que se adicionan para evitar inconvenientes luego en el proceso de obtención del producto, y se formulan demasiadas etapas con su implicación en el consumo de energía y producción de gases invernadero, no resultando en garantizar una verdadera mejora comparada con los plásticos u otros materiales de un solo uso.

De acuerdo a lo anterior, se evidencia que existe la necesidad de proporcionar un procedimiento para obtener un producto moldeado, extruído, inyectado o impreso en 3D para mezclar y endulzar bebidas que no necesite ningún componente adicional tanto físico, como un soporte de madera, de material celulósico, vidrio, etc., ni químico como aditivos, lubricantes, desmoldantes, saborizantes, polvos, conservantes, plastificantes y que este conformado solo por azúcar. La presente invención ha encontrado una solución simple, rentable, que realmente es una solución al problema ambiental de los elementos de un solo uso para el mezclado de azúcar en bebidas, en el cual se encontró las condiciones específicas para conformar una barra de azúcar que actúa como mezclador y a la vez como endulzante en las bebidas calientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para obtener un producto moldeado, extruído, inyectado o impreso en 3D para mezclar y endulzar bebidas que no necesite ningún componente adicional tanto físico ni químico que este conformado solo por azúcar, el cual consiste en adecuar el material sólido a un tamaño de partícula necesario, pesar y medir las materias primas, mezclar las anteriores materias primas, verter la mezcla en un molde y prensar el molde, extradir la masa, inyectar la masa o imprimir la masa en 3D, secar el producto, dejar enfriar el producto a temperatura ambiente y empacar el producto obtenido.

El producto moldeado, extruído, inyectado o impreso en 3D obtenido con su forma preferible de palito es elaborado a partir de azúcar, que conserva los requisitos fisicoquímicos de la materia prima, ya que no tiene ningún componente adicional agregado durante su procedimiento de obtención, por lo tanto, no tiene ninguna restricción en su empleo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para poner en claro adicionalmente las ventajas anteriores y otras características de la presente invención, una descripción particular de la invención será presentada con referencia a las modalidades específicas de la misma que se ilustran en las figuras adjuntas. Se aprecia que estas figuras representan únicamente modalidades típicas de la invención y, por lo tanto, no se considera limitantes de su alcance.

La figura 1 es una tabla de los valores de requisitos fisicoquímicos para el azúcar blanco especial.

La figura 2 es un esquema no limitativo que muestra el procedimiento para obtener un producto moldeado para mezclar y endulzar bebidas (100) que no necesite ningún componente adicional tanto físico ni químico que este conformado solo por azúcar. La figura 3 muestra el molino extrusor de la realización del procedimiento para obtener un producto extruído para mezclar y endulzar bebidas (200).

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El presente procedimiento para obtener un producto para mezclar y endulzar bebidas que no necesite ningún componente adicional tanto físico ni químico que está conformado solo por azúcar, la cual mantiene las propiedades de la materia prima utilizada.

Como se usa en este documento, el término “azúcar blanco” hace referencia a un producto cristalizado obtenido del cocimiento de jugo de caña de azúcar (Saccharum officinarum L.) o de la remolacha azucarera (Beta vulgaris L.), constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa obtenidos mediante procedimientos industriales apropiados y que han sido sometidos a procesos de refinación, cuyo color es máximo 400UI y turbiedad es máximo 250UI.

El término “azúcar moldeado” hace referencia al azúcar constituido por cristales aglomerados y moldeados en forma de cubos, tabletas, etc.

El término “azúcar blanco especial” como el producto natural extraído de la caña de azúcar de presentación sólida y cristalizada, constituido esencialmente por sacarosa, obtenido mediante procedimientos industriales apropiados y que no han sido sometido a procesos de refinación. Se diferencia del azúcar blanco porque sus requerimientos son más exigentes.

En la figura 1 se muestran los valores del azúcar blanco especial, que son los mismos parámetros que cumple el producto obtenido en este procedimiento para la categoría de azúcar blanco especial moldeado, específicamente, en los parámetros de humedad y color.

Según el presente procedimiento mostrado en la figura 2, en la etapa (101) se tiene como materias primas el azúcar blanco, que encuentra en el comercio sin ningún tratamiento previo y agua del acueducto a temperatura ambiente. El azúcar estándar puede ser blanco, refinado u orgánico. Esta invención también tiene como materia prima el azúcar morena.

En la etapa (102) se realiza una reducción del tamaño o pulverización de los gránulos del azúcar blanco, está se realiza por trituración por cualquier medio que permita obtener un polvo de azúcar. En una realización preferida se emplea una licuadora industrial para reducir el tamaño del azúcar seco, es así como dependiendo de la cantidad a procesar se tiene un tiempo de licuado variable que va de 1 minuto hasta 10 minutos. Además, el porcentaje de reducción tamaño de la materia prima sólida se encuentra entre el 10% al 30%.

Tabla 1. Datos de la materia prima antes y después de la etapa de reducción de tamaño

En esta invención, en la etapa (103) se debe formular la relación de azúcar: agua, que permita formar una masa maleable y flexible, pero sin excederse para que quede una solución saturada de azúcar que no permite moldearse. Es así como esta relación peso a volumen de azúcar: agua va desde 80:20 hasta 95:5.

Luego, de pesar la cantidad de azúcar necesaria en una balanza se mide la cantidad de agua necesaria en mi, y se mezclan (104) estas dos materias primas. Se agrega la cantidad agua lentamente al azúcar para formar la masa homogénea.

La presente invención tiene como etapa la formación de la figura que se requiera, que preferiblemente, es cilindrica, forma de palito, también puede ser una barra cuadrada, triangular, entre otras. Para obtener las diferentes formas se pueden utilizar diferentes operaciones, tales como moldeado, extruído, inyectado o impreso en 3D, entre otras.

Continuando, con la realización (100) se tiene que la masa homogénea se vierte en un molde (105). El molde empleado en este procedimiento tiene diferentes formas triangulares, plana, romboide, preferiblemente la forma del molde es forma cilindrica, para que de la forma de palito. En la etapa de prensado (106) se prensa el molde a una presión de 28 a 32 PSI y por un tiempo de 1 a 5 segundos.

La etapa de secado (107) se realiza en hornos de secado o en una banda transportadora de secado, o cualquier otro medio que garantice un rango de temperatura de 150°C a 200°C por un corto periodo de tiempo, es decir, el tiempo de secado, de esta etapa es de 1 a 5 minutos, tiempo que no afecta ninguna de las propiedades originales del azúcar blanco especial. El secado se lleva a cabo hasta que el producto tenga una humedad máxima de 0.1%. Luego de salir del horno o la banda transportadora de secado se deja que el producto moldeado se enfríe. En la etapa de enfriado (108) se desmoldan los mezcladores o el producto moldeado obtenido y se pasan a una bandeja para que se enfríen a temperatura ambiente. El tiempo de esta etapa depende de la diferencia de temperatura de ambiente donde se desarrolle el presente procedimiento, es decir, hay que aplicar la siguiente ecuación:

A de temperatura=Temperatura de salida del horno-Temperatura ambiente (1) Una vez se aplica la ecuación se tiene que el gradiente de temperatura de enfriamiento es de 10°C a 20°C por minuto.

En la etapa (109) se obtienen los mezcladores de azúcar listos para ser empleados. El producto obtenido es una barra de azúcar con una textura sólida y con suficiente solidez para ser empleada como un palito agitador, presentando propiedades de alta solubilidad lo que se evidencia con el bajo tiempo de disolución, gracias a la alta capilaridad que presenta.

Dado que este es un producto alimenticio hay que garantizar las buenas prácticas de manufactura durante su fabricación y posterior manipulación, por lo tanto, es necesario que se realice el empacado, que pueden ser en cajas de hasta 200 unidades.

En otra realización del procedimiento para obtener un producto para mezclar y endulzar bebidas por medio de extrusión (200), en este se proveen las materias primas como son el agua y el azúcar del procedimiento (201). Al azúcar se le realiza una reducción de tamaño hasta que quede un polvo (202). Luego, se mide la cantidad del polvo de azúcar que sea necesario pero que mantenga la relación peso a volumen, entre el azúcar y el agua de 80:20 hasta el 95:5. Se adiciona el agua lentamente al azúcar pulverizado y se pasa a la etapa de mezclado (204) hasta que se obtenga una masa de azúcar flexible.

En esta realización se realiza una extrusión (206), al emplear un molido extrusor que le da la forma de barra a la pasta que ingresa por la parte superior, según la figura 3, en esta figura se observa que se alimenta la boquilla del molino extrusor con la masa de azúcar y luego por medio de tornillo extrusor salen por la boquilla lo palitos de azúcar o mezcladores ya formados.

Estos mezcladores de azúcar húmedos obtenidos luego de la extrusión son secados (207), se colocan en una bandeja que va a ir a en una banda transportadora o a un horno de secado, a las condiciones previamente indicadas en el procedimiento (100) para esta etapa (107). Una vez el producto tenga una humedad máxima del 0.1%, este pasa a la etapa de enfriado (208) que se lleva hasta que llegue a la temperatura ambiente de acuerdo al gradiente de enfriado. Finalmente, se obtiene (209) una barra cilindrica con las mismas propiedades que la materia prima inicial que sirve como mezclador y fuente de azúcar para bebidas calientes.

EJEMPLO 1:

Se pesan 92 gramos de azúcar blanca especial. Se llevan a una licuadora industrial y se deja procesar esta materia prima por 1 minuto, periodo de tiempo hasta que se obtiene un polvo de azúcar blanco.

Por otro lado, se miden 8 mi de agua que se adicionan lentamente mientras se mezcla con el azúcar pulverizado obtenido luego de la trituración, el mezclado se realiza hasta obtener una pasta.

La pasta obtenida se dosifica o vierte en cada molde de forma homogénea para tener la forma deseada, que en esta realización es de forma cilindrica. Una vez todos los moldes están llenos de la pasta de azúcar se inicia el prensando.

Luego, se lleva el molde con los mezcladores formados pero húmedos a un horno de secado. El secado se lleva a 180°C por 1 minuto, condiciones que garantizan que el producto final tiene una humedad del 0.1% y que mantiene todas las características del azúcar que ingreso al proceso.

Teniendo en cuenta que la temperatura ambiente es de 25 °C y el producto sale del horno a 180°C, se tiene un Atemperatura=180°C -25°C=155°C, donde el tiempo de enfriamiento es de 10 minutos para dar un gradiente de enfriamiento, Δtemperatura/tiempo=15.5°C/minuto.

A la muestra de este ensayo se le realiza el estudio de caracterización de cuantificación de humedad, sólidos, densidad, apariencia, olor, color y sabor, pruebas que se realizaron en el Tecnoparque del SENA de Biotecnología y Nanotecnología, Nodo la Granja, de acuerdo a la siguiente ficha técnica:

Entonces, se realiza la caracterización del producto obtenido de acuerdo a los métodos de ensayo indicados en la figura 1, presentando los siguientes resultados:

Tabla 3. Caracterización del producto obtenido

También, se realizaron las pruebas de colorimetría al producto obtenido, dado que el color, es uno de los parámetros que puede verse afectado por el tipo de azúcar empleado como materia prima, además, en el proceso de obtención del producto moldeado intervienen elementos como adición de agua, temperatura y tiempo de secado, condiciones que puede afectar el color original de la materia prima, sin embargo, a las condiciones establecidas en esta invención se logra mantener el color constante en el producto final. Esto se demuestra en los resultados de colorimetría que se realizaron por la escala CIEL*a*b* Tabla 4. Datos de la prueba de colorimetría

La anterior tabla 4, evidencia que la determinación del color de la muestra en la que se tomó como referencia el agua destilada y la azúcar blanca, demostrando que el procedimiento de la presente invención no afecta el color del producto obtenido, es decir, se conserva la naturaleza blanca, sin oscurecimiento ni caramelización.

En la prueba de desempeño del producto obtenido hace que durante la agitación del producto se aumente la reacción de solubilización del soluto (azúcar) en el disolvente (bebida caliente), siendo agitación del soluto una de las variables que aumenta cualquier reacción de solubilización.

La temperatura del disolvente a mayor energía cinética de las partículas y mayor velocidad también está la variable grado de trituración/Pulverización/Licuado del soluto (disminución en el licuado de 600 mieras a 150 mieras) de la tabla 1, cuan más refinada sea el azúcar más veloz será también disolver no es más que intercalar moléculas de disolventes entre las moléculas del soluto o sea esparcir las moléculas del soluto azúcar en el seno del disolvente (bebida caliente) cualquier cosa que favorezca este proceso favorecerá la velocidad del mismo y agitar es uno de los principales factores que hacen que se intercalan las moléculas de soluto y disolvente.

El azúcar es soluble en bebidas calientes, entonces, cuanto más caliente esté el agua y más se agite, más rápido se da la solubilización del azúcar. La temperatura y la agitación hacen que las moléculas de azúcar choquen con las que hay presentes en la bebida caliente y se disuelvan.

En un ensayo de disolución con agua como disolvente a 50°C, en una primera prueba se dejó el producto obtenido de 10 cm de largo por 5mm de ancho sin agitar y el azúcar se disolvió porque todo el cuerpo del mezclador entró en contacto con el agua caliente y presentó un tiempo de disolución de 30 segundos. Por otro lado, se realizó otra prueba en la que se realizó la disolución con agitación a 25 rpm y presentó el mismo tiempo de disolución que cuando no se agito, mostrando que el producto obtenido tiene por sí solo excelentes propiedades de disolución. También, se midieron los grados Brix de la bebida endulzada con el producto obtenido con una composición de 99.9 % azúcar y 0.1% agua, los grados brix son 100% al igual que la materia prima del presente procedimiento. APLICACIÓN INDUSTRIAL

El presente procedimiento se puede realizar por cualquier persona que desee obtener un producto moldeado, extruído, inyectado o impresión 3D para mezclar y endulzar bebidas para reemplazar los agitadores o mezcladores de un solo uso.