SUBPRODUCTO LIMÓN DEMOSTRACIONES

Transcripción

1 SUBPRODUCTO LIMÓN DEMOSTRACIONES

2 1. INTRODUCCIÓN El limón consta de pulpa (rica en zumo) y corteza, con una capa externa de color amarillo (flavedo) que tiene la mayor proporción de aceites esenciales y una capa interna de color blanco (albedo) muy rica en pectina (fibra soluble). El principal derivado obtenido de la industrialización del limón es su zumo (concentrado, congelado o fresco) del que se conoce que tiene notables propiedades terapéuticas. Por otro lado, el proceso de obtención del zumo emplea tecnologías de extracción que permiten separar fácilmente la corteza y la pulpa agotada, generando así un subproducto susceptible de valorizar y al que se le asignan también numerosas virtudes OBJETIVO En este informe se muestran los procedimientos desarrollados y los resultados obtenidos para obtener un aprovechamiento económico de los subproductos de las industrias de transformados de cítricos. El objetivo de las demostraciones es la obtención de un puré de corteza de limón, susceptible de ser utilizado en alimentación como ingrediente gelificante y con una interesante concentración de compuestos bioactivos ESTADO DEL ARTE Actualmente, y gracias a la información facilitada por las empresas de transformados vegetales de la Región de Murcia para el proyecto LIFE+AGROWASTE, podemos indicar que el subsector de zumos cítricos genera cerca de toneladas de subproductos. Se habla de subproductos porque el desecho de la industrialización de cítricos se gestiona como alimento animal, y por lo tanto tiene un destino posterior que lo excluye como residuo (aquel material que está destinado al abandono porque es inutilizable). Debido al gran volumen generado de este subproducto, más del 50% del peso de la materia prima procesada, que se compone de corteza de cítricos y restos de pulpa con huesos, las empresas requieren de una salida continua de camiones de sus fábricas que solo les aportan un pequeño beneficio anual. En la mayoría de los casos se emplean gestores externos que establecen a su vez contacto con ganaderos, actuando así de intermediarios; o bien estableciendo directamente contratos con ganaderos que se convierten en gestores finales. La comodidad de actuar legalmente para la gestión de los subproductos hace que no se apueste fácilmente por nuevas alternativas que abran nuevos nichos de mercado y mejoren los beneficios de las empresas obteniendo un valor añadido de sus subproductos al aprovecharlos económicamente. Es en este marco donde el desarrollo de proyectos de demostración, como LIFE+AGROWASTE, se presenta como un recurso para el sector agroalimentario. 1

3 Por lo tanto, en nuestra planta piloto se han desarrollado procesos que den valor a los subproductos mayoritarios que generan las empresas de frutas y hortalizas de la Región y que contienen algún compuesto de interés con propiedad antioxidante, fibra dietética o pectina, como es el caso del subproducto de limón generado en la industria de elaboración de zumos y concentrados de cítricos. 2. PREMISA En las demostraciones realizadas, se ha partido de la premisa que incluye el empleo de técnicas económicas asociadas a tecnologías que ya estén implantadas en las empresas del sector de transformados vegetales. Se busca plantear una visión fácilmente adaptable a las empresas que pueda aportar un valor añadido con el mínimo riesgo para el personal interesado. 3. PROCEDIMIENTO El procedimiento seguido para desarrollar las demostraciones ha incluido tareas de gestión, de laboratorio y de planta piloto, lo que ha llevado asociado semanas de trabajo. Las etapas se indican y detallan a continuación APROVISIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA Y ESTUDIO DEL DIAGRAMA DEL PROCESO Cada demostración se ha iniciado con la búsqueda de empresas colaboradoras que nos aprovisionasen de la corteza de limón. Posteriormente se ha gestionado la recogida y transporte de la materia prima hasta la planta piloto del CTC, donde se ha almacenado en refrigeración, y en algún caso congelada, hasta ser procesada. A continuación se estudió el diagrama del proceso a realizar utilizando maquinaría típica de la industria alimentaria ANÁLISIS PREVIO Una vez recibida la materia prima se ha analizado su posible contaminación por patógenos y plaguicidas, además de determinar su ph y contenido en agua. La cuantificación del compuesto bioactivo a extraer ha sido otro de los análisis previos realizados DESARROLLO DEL PROCESO. DIAGRAMA DE FLUJO Siguiendo el diagrama propuesto se llevaron a cabo las demostraciones. 2

4 En primer lugar se llevó a cabo etapas de pretratamiento o acondicionamiento, como son el lavado y adecuación de tamaño de la materia prima. Posteriormente se realizó el proceso propiamente dicho. El proceso consiste en la extracción del amargor y sólidos solubles de la materia prima (subproducto de limón) y la reducción del tamaño de partícula mediante trituración húmeda. Trituración húmeda: transformación física de un material, en medio acuoso, que busca reducir el tamaño de partícula, llegando a diámetros de mayor o menor medida. Además, se lleva a cabo un tratamiento térmico para la inactivación enzimática del producto, que evite la despolimerización de la cadena a fracciones más cortas perdiendo su capacidad gelificante. También se consigue un ablandamiento de la corteza para su posterior conversión a puré. Inactivación enzimática: las enzimas promueven la conversión de compuestos complejos en sus formas simples, por lo que en algunos casos han de inactivarse para evitar la degradación de los productos. La forma común es mediante calor o ajuste del ph, ya que las enzimas se desnaturalizan, en su mayoría, alrededor de los 60ºC y a ph ácidos. 3

5 Al término de la demostración el producto obtenido, puré de limón, es congelado en bolsas hasta su utilización en la elaboración de nuevos productos. Se toma una muestra para su análisis EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO A lo largo de las demostraciones se ha llevado un control de los pesos más significativos que nos han permitido determinar el rendimiento del proceso. Una variante realizada en las distintas demostraciones consistió en la adición de agua como ingrediente del proceso en la última etapa, después de la inactivación enzimática, lo que influyó para incrementar el peso del puré y por tanto el rendimiento del proceso en base a la materia prima procesada ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS Una vez obtenido el puré de limón se ha procedido a su análisis microbiológico para asegurar la ausencia de patógenos. Además, a nivel físico químico se ha analizado el ph y la humedad de las muestras, y se ha determinado el contenido en sólidos solubles y la acidez que presenta el puré, ya que se busca un ingrediente con capacidad gelificante que no aporte un sabor intenso a limón. Por otro lado, los compuestos de interés analizados en las muestras fueron la hesperidina (flavonoide) y la fibra alimentaria, puntualizando su contenido en pectina ELABORACIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Una vez obtenido el puré de limón, se procedió a la elaboración de productos alimenticios con este nuevo ingrediente. En base a su capacidad de gelificación se desarrollaron hojas de formulación para confituras, mermeladas y otros dulces, como el de membrillo sustituyendo a la pectina comercial ANÁLISIS DE LOS NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Los productos alimenticios elaborados fueron analizados en cuanto a su contenido nutricional, y sometidos a análisis sensorial por un panel de catadores. En el análisis sensorial se puede observar la capacidad gelificante y evaluar el grado de aceptación de un producto alimenticio en base a una textura deseable por los consumidores. También el uso del consistómetro Bostwick facilita un valor cuantificado para determinar la consistencia de la muestra haciendo uso de la medida de la fuerza requerida para introducir una sonda dentro del alimento. 4

6 4. COMPUESTOS DE INTERÉS La obtención de compuestos de interés a partir de fuentes vegetales utilizando extracciones con disolventes es una operación clásica aplicada en muchos procesos industriales, especialmente en la industria farmacéutica y de alimentos; sin embargo, el interés cada vez más creciente por sustancias de origen natural impone la necesidad de desarrollar métodos de extracción menos contaminantes, con un bajo costo y que permita obtener productos rentables para las empresas HESPERIDINA La hesperidina es un flavonoide glucósido al que se le atribuyen propiedades antiinflamatorias, entre otras muchas. Se encuentra mayoritariamente en la parte del albedo de los cítricos, aunque también en la pulpa. Con el proceso planteado se pretende minimizar su extracción de la materia prima y conseguir así un puré de limón rico en flavonoides. La utilización de agua como medio asegura la presencia de hesperidina en el puré producto dado que se conoce que ésta es difícilmente soluble en agua, se solubiliza en medio alcalino o utilizando extracción asistida con ultrasonidos o enzimas. Y, además, es insoluble en agua caliente FIBRA ALIMENTARIA La fibra alimentaria incluye diferentes sustancias con una variada composición química, como polisacáridos, oligosacáridos, lignina, etc, que aportan diferentes beneficios en la salud humana e influyen en la composición de los productos alimenticios. Desde el punto de vista nutricional se puede clasificar en fibra soluble e insoluble. Como fibra soluble se incluyen gomas, pectinas (las más conocidas son las de cítricos y manzana), mucílagos y algunas hemicelulosas; mientras que como insoluble nos encontramos a la celulosa, hemicelulosa y lignina. En cuanto a sus beneficios saludables, por un lado, la fibra soluble es capaz de absorber el agua con gran facilidad, contribuyendo a la disminución de absorción de azúcar, colesterol y triglicéridos en el aparato digestivo, reduciendo así la posible presencia de enfermedades cardiovasculares, evitando la aparición de estreñimiento, hemorroides y diabetes. Por el otro lado, la fibra insoluble es la responsable del buen tránsito intestinal, disminuyendo el estreñimiento, debido a que el tracto digestivo casi no contiene bacterias intestinales capaces de degradarla Pectina Las pectinas están formadas por cadenas de ácidos D galacturónicos unidos por enlaces α (1 4) con cadenas laterales de L arabinosa y D galactosa, y cuyos grupos carboxílicos pueden estar parcialmente metoxilados. La función principal del grupo metoxílico es la formación del gel mediante su interacción con los otros componentes del medio en el cual se encuentre. Si 5

7 existe carencia de este componente en la estructura del ácido galacturónico, difícilmente puede gelificar. El limón es buena fuente de fibra soluble como la pectina (que se encuentra principalmente en la capa blanca que hay debajo de la corteza), cuyas principales propiedades son la disminución del colesterol y la glucosa en sangre, y el desarrollo de la flora intestinal. Además, las pectinas son muy empleadas a nivel industrial por su capacidad de ligar agua y formar geles estables. Se conocen como responsables de la textura de los productos vegetales. Se usa como agente gelificante en la elaboración de mermeladas, confituras, productos de pastelería, bebidas y otros alimentos porque les confiere las características reológicas y de turbidez deseadas por el fabricante y el consumidor. El proceso planteado permite obtener un puré con un interesante porcentaje de pectina. 5. RESULTADOS 5.1. MATERIA PRIMA UTILIZADA En las demostraciones se ha empleado corteza de limón de empresas de cítricos de la Región de Murcia, sobre todo de la variedad FINO, generada después de extraer aceites esenciales de la corteza y el zumo del limón. Una vez recibida en las instalaciones del CTC es almacenada en refrigeración Análisis materia prima En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos en los análisis iniciales. Tabla 1. Resultados obtenidos corteza limón DETERMINACIÓN VALOR Patógenos Plaguicidas (mg/kg) ph Humedad (g/100g) Hesperidina (mg/kg) Fibra alimentaria (g/100g) Pectina (g/100g) *teórico peso seco 7 15 Ausencia No detectados en limones de producción orgánica Detectados en otros: Clorpirifos, Clorpirifos metil, Imazalil (0.26), Pirimetanil, Procloraz (0.37), Piriproxifen 6

8 5.2. PURÉ DE LIMÓN El proceso se planifica para alcanzar una valorización finalista del subproducto de limón. La vía principal permite obtener un puré de limón rico en pectina y hesperidina, con menor acidez que la materia prima y con menos sólidos solubles al eliminarse en las sucesivas extracciones. En la imagen 1 se puede ver la etapa de inactivación enzimática y el aspecto del puré producto. Imagen 1. Puré de limón Análisis producto En primer lugar, se puede decir que el valor de ph alcanzado tras las extracciones varía entre 3 y 5.9 (en los casos en los que el producto se ha diluido al 50% con agua). También el dato de humedad del producto fue evaluado obteniendo que se incrementa entre un 5 y un 10% con respecto a la materia prima procesada. A continuación se muestran los datos relativos a los compuestos de interés para su uso en la formulación de nuevos alimentos (Tabla 2). Tabla 2. Resultados obtenidos puré limón DETERMINACIÓN VALOR ºBrix (20ºC) Acidez total (% ácido cítrico) Hesperidina (mg/kg) Pectina (g/100g D Uronic acid) Fibra alimentaria (g/100g) Rendimiento En el proceso se obtiene un rendimiento de entre el 60 70% de un puré de limón, sin contar la adición de agua necesaria para la reducción del tamaño de partícula dentro del puré. En este último caso estaríamos hablando de un producto al 50% corteza:agua, que supondrían un rendimiento total del orden del 130%. 7

9 A nivel industrial el proceso de transformación de la corteza bruta puede mejorarse incluso un 15%, con lo que la revalorización de la corteza de limón aumentaría sobre los datos contemplados NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS La pectina tiene propiedades de formar geles en medio ácido y en presencia de azúcares. Cuando la pectina es calentada junto con el azúcar se forma una red, que se endurecerá durante el enfriado. Esta característica hace que la pectina sea utilizada en la industria alimentaria como un agente espesante, por ejemplo en la fabricación de mermeladas y confituras. Además, los productos planteados presentan protección contra la proliferación microbiana favoreciendo su conservación, todo ello debido a su exceso de azúcar que retiene el agua y extrae la humedad de las células vivas. También se han formulado mermeladas sin azúcar, a las que ha sido necesario añadir iones calcio para crear la estructura básica del gel, adicionando cloruro cálcico. En la Imagen 2 se pueden observar los productos elaborados. Imagen 2. Productos alimenticios con puré de limón Nutricional Los productos obtenidos presentan características similares a las mermeladas y confituras comerciales, a pesar de incluir el puré de limón como ingrediente Aceptación del consumidor En los productos elaborados se ha obtenido aceptabilidad, pero se ha de indicar que el panel de catadores ha detectado sabor a limón en los productos elaborados. Este sabor característico ha sido agradable cuando la formulación incluía azúcar, pero no tanto en las mermeladas sin azúcar. Por otro lado, el puré de limón ha aportado una coloración diferente a la de productos conocidos comercialmente, pero el panel de catadores la ha aceptado positivamente, destacando que las mermeladas tienen una mayor luminosidad. 8

10 También el panel de catadores ha apreciado la granulometría del puré de limón, reduciendo la puntuación de las mermeladas y confituras. Este aspecto se ha de tener en cuenta para futuras demostraciones. 6. CONCLUSIONES En primer lugar podemos decir que existe un alto potencial de valorización en los subproductos generados por las empresas de transformados vegetales. De un material cuyo destino es la alimentación animal actualmente se pueden llegar a obtener nuevos productos considerados como aditivos o ingredientes que aporten un beneficio para las empresas agroalimentarias. Estos nuevos ingredientes están regulados, por lo que su aplicación comercial exige que se cumpla con los requerimientos de calidad de la legislación vigente. En nuestras demostraciones se han elaborado productos agroalimentarios mediante el uso de buenas prácticas y verificando la ausencia de contaminantes en los materiales empleados. Las demostraciones se planificaron seleccionando aquellos subproductos que se generan en mayor cantidad en nuestra Región o presentan características que los hacen muy interesantes para aportar un valor añadido a las empresas. En el caso del limón, el puré de limón ayuda a ajustar los costes en las empresas de elaboración de mermeladas y confituras, pero también de otras como las de pastelería. Se puede reducir el coste de las materias primas ya que el coste del subproducto de limón es inferior al de la pectina, y en caso de producir en la propia empresa de cítricos el puré producto solo se asocian gastos al propio proceso productivo, que en todo caso no son elevados. Una observación de interés es que después de determinar la textura y consistencia de los productos se puede decir que el puré de limón ha de adicionarse en mayor proporción que si fuese pectina directamente para obtener una apariencia de gel adecuada, pero aún así los costes son inferiores a los de la utilización de pectina. Finalmente, se ha de indicar que el puré de limón como ingrediente en la elaboración de productos alimenticios ha generado mermeladas, confituras, etc aceptadas por posibles consumidores, destacando los mejores resultados en productos con alto contenido en azúcar. 9