Tecnología Alimentaria.com

Industrialización de Cítricos

Elaboración de jugo concentrado y aceite esencial

Parte II

En la primera parte de la nota sobre "Industrialización de cítricos" describimos las operaciones que se realizan desde la recepción de la maeria prima hasta la extracción del jugo. En esta segunda parte nos enfocaremos en las etapas que van desde la extracción hasta el envasado del jugo concentrado. Espero que les sirva... Y sin o leyeron la primera parte, pueden hacerlo desde AQUI

En que consiste el “Finishing” o acabado

En la etapa de extracción de jugo, por cualquiera de las tecnologías empleadas, el jugo sale con una graduación aproximada de 11º Brix, y un contenido de pulpa que varía entre un 20 % y un 25 % en volumen.

A continuación de los extractores, este jugo se hace pasar por tamices de tambor horizontal conocidos como finishers, que reducen el contenido de pulpa hasta un 10-12%. Al mismo tiempo se eliminan pedazos de cáscara, restos de semillas, hollejos y otras fibras o membranas características de los cítricos.

Estos equipos pueden ser a tornillos o paletas. El principio de la operación consiste en filtrar el jugo a través de mallas de acero inoxidable con orificios de diámetro variable mediante sinfines de acero inoxidable (tornillo cónico-helicoidal), que obliga al jugo a pasar a través de la malla contra presión de aire controlado en la sección de salida. Esta contrapresión obliga al jugo a pasar de adentro hacia fuera.

En el sistema BROWN el jugo que sale del finisher primario (finisher a tornillo) tiene pulpa flotante en su composición. Una bomba lo hace pasar por los hidrociclones antes de pasar a un finisher secundario.

En estos hidrociclones se eliminan semillas embrionarias y pequeñas partículas de arena que pueden provocar graves daños en partes importantes de las maquinas.

Por el orificio de salida del hidrociclón drena una pequeña cantidad de jugo junto con las impurezas mencionadas anteriormente. Ambos pasan por un finisher a tornillo donde se recupera el jugo y eliminan las impurezas.

Estas impurezas junto a las cáscaras de los extractores, semillas, hollejos y membranas carpelares provenientes del finisher primario con destino a la planta de secado y producción de forraje cítrico.

Luego, en los llamados finishers secundarios o superfinishers, que son a paleta para evitar la rotura de las celdas, salen por la descarga las celdas para su tratamiento térmico, mientras que a través del tamiz sale el jugo con destino a la centrífuga.


Industrializacion de citricos
Industrializacion de citricos


Centrifugación

Como se mencionó previamente, a la salida de los finisher el jugo presenta un porcentaje de pulpa que oscila del 10 al 12% y mediante el uso de clarificadoras centrifugas se la puede reducir hasta valores inferiores al 1%.

Las clarificadoras centrifugas tienen por objeto eliminar las partículas sólidas que contiene en suspensión un líquido. Estas clarificadoras van equipadas con un tambor de platos.

Allí, las partículas de mayor peso (pulpa sedimentable) se desplazan hacia las paredes del tambor, en tanto la fase menos pesada (jugo) se desplaza hacia el centro, saliendo por la periferia del eje central.

En la actualidad solo se emplean las clarificadoras centrifugas autodeslodantes, ya que estas máquinas facilitan los procesos continuos.

Cuando la cámara de sólidos se llena hasta un nivel óptimo, el tambor se abre automáticamente por medio de un sistema hidráulico y los sólidos son evacuados instantáneamente a velocidad de régimen.

En las descargas parciales como ocurre en el despulpado de jugos cítricos, se expulsa tan solo la cantidad de pulpa deseada, mientras que la fase liquida permanece en el interior del tambor.

A diferencia de ellas, en las descargas totales se expulsa todo el contenido del tambor. Como en la industria cítrica se trabaja únicamente con sólidos fáciles de expulsar, la única finalidad de las descargas totales consistirá en facilitar la limpieza del juego de platos.

El líquido clarificado se descarga a presión y sin espuma por medio de un rodete centrípeto o bomba a de descarga.

La velocidad de estos equipos varían entre 4000 a 4500 rpm y la forma de diferenciarlas de las separadoras de aceite está en el hecho que las separadoras de aceites tienen platos perforados y las clarificadoras de jugo carecen de estos orificios.

Pasteurización

La pasteurización de los jugos cítricos tiene dos objetivos:

  • La reducción de la carga microbiológica y.

· La destrucción total de las enzimas presentes en el jugo.

Para el caso de los jugos citricos el parámetro que define la pasteurización es el de la destrucción de las enzimas, debido a que se necesita mayor temperatura. Asegurando la destruccion de las enzimas se logra también una adecuada reducción del conteo microbiológico en el jugo pasteurizado.

Un pasteurizador debe cumplir algunos requisitos minimos :

· garantizar un calentamiento homogeneo del fluido a tratar, mantener estable la temperatura y no producir puntos frios ni sobrecalentamientos.

· Respetar al máximo la composición y estructura de los jugos citricos.

· Permitir una correcta limpieza de todas las superficies que estan en contacto con el jugo.

· ser eficiente en el calentamiento, esto quiere decir hacer un uso óptimo del fluido calefactor (vapor o agua caliente).

Los pasteurizadores que se usan en la industria del citrus tienen generalmente un sector de recuperación de calor, el sector de calentamiento propiamente dicho y el holding o retención.

En esta industria no se usa recuperación de calor con el mismo jugo caliente, sino que se aprovechan las calorías de los distintos condensados del evaporador. despues del pasteurizador el jugo, aun caliente, ingresa directamente al concentrador

Los equipos mas usados en esta industria son :

· Pasteurizadores tubulares, aquí podemos clasificarlos en dos grandes grupos :

Pasteurizadores tubo en tubo o de tubos concéntricos.

Pasteurizadores de carcasa y tubo, podríamos decir que estos son los equipos mas aptos para la pasteurización de jugos citricos diluidos.

· Pasteurizadores a placas , consisten en una serie de placas onduladas o planas con dibujos de disposicion tal que impidan el flujo laminar o sea que aseguren un flujo turbulento entre placas para asegurar la correcta transmision de calor.

Todos estos equipos tienen automatismos incorporados para la correcta regulación de la temperatura.

Balance de materia

¿Cuantos kilos de fruta se necesitan para obtener un kilo de jugo concentrado?

Dejanos tu mail y te enviaremos una planilla de cálculo para que puedas resolverlo fácilmente

Concentración

La evaporación tiene como objetivo concentrar una solución que consta de un solvente volátil y un soluto no volátil. En los procesos de la ingeniería de alimentos el solvente a eliminar es agua: los jugos de cítricos a concentrar poseen entre un 86% a un 90% de agua.

Se procede entonces a separar agua por ebullición de la solución, obteniendo una solución de mayor concentración.

La evaporación tiene múltiples aplicaciones en el campo de los alimentos.

Al evaporar jugos cítricos se busca:

· reducir costos de almacenamiento, envasado y transporte.

· reducir la aw aumentando la concentración de sólidos solubles, contribuyendo así a su conservación.

· preconcentrarlos para su posterior procesamiento, por ejemplo secado en spray.

Esencialmente, un evaporador consta de

· una cámara de calefacción a la que llega el fluido calefactor o vapor primario (se conoce como “calandria”);

· una cámara de evaporación a la que llega la solución diluida,

Ambas cámaras están separadas por una superficie de calefacción metálica. El fluido calefactor es generalmente vapor de agua a baja presión que condensa cediendo su calor latente.

Los vapores que se producen por la ebullición de la solución (vapores secundarios) se separan de la misma mediante algún dispositivo separador de vahos.

En la cámara de evaporación la presión es menor que en la de calefacción, de modo de que exista la diferencia de temperaturas imprescindible para el intercambio de calor.

Para evitar el daño térmico, en la cámara de evaporación el líquido se mantiene a presiones menores que la atmosférica, asegurando su ebullición a temperaturas bajas.

Evaporación. Simple y Múltiple efecto

Cuando el vapor procedente del líquido en ebullición se condensa y se desprecia se denomina evaporación de simple efecto.

En cambio si los vapores que se desprenden del líquido en ebullición se reutilizan como medio de calefacción en otro cuerpo de evaporador, el sistema recibe el nombre de evaporación en múltiple efecto.

En un evaporador de triple efecto, por ejemplo, los vapores producidos en el primer y segundo efecto son reutilizados como medios calefactores del segundo y tercer efecto respectivamente.

El uso de los vapores desprendidos en efectos adicionales resulta en un aumento de la eficacia y por lo tanto implica una mayor economía en la utilización del calor.

¿Cómo afecta al jugo?

Es importante conocer las características físicas y químicas del líquido a concentrar, pues su naturaleza afecta profundamente al rendimiento del proceso de elaboración. Entre las características de los jugos cítricos se pueden mencionar:

· Sensibilidad térmica: los alimentos resultan afectados en sus características estructurales, organolépticas y nutritivas cuando se calientan a temperaturas moderadas durante tiempos prolongados.

· En jugos cítricos a medida que aumenta la temperatura y la acidez, mayor es la velocidad de los cambios en el color por pardeamiento no enzimático. Este proceso se acentúa aún más en los jugos de limón por lo que se procesan hasta concentraciones menores.

· También las altas temperaturas y prolongados tiempos de exposición a las mismas originan la aparición de sabores a cocido y la reducción en el contenido de vitamina C. Por lo tanto se debe disminuir la temperatura y/o trabajar con bajos tiempos de retención, además de controlar la no-existencia de sobrecalentamientos en ninguna parte del equipo.

· Variación de las propiedades con la concentración: a medida que aumenta la concentración de una disolución, adquiere cada vez más un carácter particular, diferente a la solución diluida. La viscosidad y la densidad aumentan con el porcentaje de sólidos, lo que afecta al coeficiente individual de transferencia de calor. La temperatura de ebullición también aumenta lo que disminuye la diferencia de temperatura de intercambio.

La concentración inicial de sólidos solubles en un jugo de naranja oscila entre los 10 y 11ºBrix y se concentran hasta los 65ºBrix. En jugo de pomelo, la concentración inicial de la que se parte es de 9ºBrix y se busca obtener un producto final de unos 58 a 60ºBrix. En el caso del limón, se parte de jugos de 7ºBrix y se pretende alcanzar una concentración final de 400 a 500 gramos por litro expresados como ácido cítrico.

· Las condiciones de bombeo de los jugos con que se alimenta un evaporador son similares a las del agua. En las últimas etapas de su concentración la viscosidad alcanza los 10000 a 15000 cp, la densidad inicial de 1,04g/ml adquiere valores de hasta 1,33g/ml. Esto modifica sustancialmente la reología del líquido y las condiciones de la transferencia de calor.

· Contenido de volátiles: los componentes aromáticos de los alimentos líquidos son volátiles. Durante la evaporación la mayoría de los aromas propios del jugo recién extraído son arrastrados con el vapor de agua, con lo que se reduce su contenido en el concentrado resultante. Esta pérdida se podría minimizar con un sistema de recuperación de aromas. Otras veces se procede a mezclar el concentrado resultante con jugo fresco o con aceites esenciales procedentes de la cáscara.

· Formación de depósitos: Algunas soluciones originan costras o incrustaciones sobre la superficie de calefacción. Esto incide directamente reduciendo el valor del coeficiente global de transferencia de calor. Los jugos cítricos contienen solutos disueltos y también pulpa en suspensión, por lo que se deben extremar las precauciones para evitar sobrecalentamientos, zonas desnudas o muertas, particularmente en el sector de transferencia de calor. Para descostrar las superficies se debe interrumpir el funcionamiento del equipo. Este se puede realizar in situ con agentes químicos o las más resistentes por raspado mecánico.

Envasado de Jugo concentrado

Existen varios sistemas de envasado para el jugo concentrado.

El mas común es el envasado en tambores con doble bolsa de polietileno. La mayor desventaja es que las dos bolsas son abiertas y la superficie del jugo está en contacto con el ambiente durante el tiempo que dure el envasado. En general este tiempo no es mayor a 2 o 3 minutos.

Una mejora de este primer sistema es que la bolsa interior sea cerrada y tenga un pico con tapón. Este tapón se retira solamente en el momento del envasado y una vez completado el mismo se vuelve a poner. La ventaja respecto al sistema anterior es que el jugo practicamente no está en contacto con el ambiente y que el cierre de la bolsa interior es mas efectivo.

Otra opción es el envasado aséptico. La ensadadora tiene un pico especial que impide el contacto del producto con la atmósfera durante el envasado.

Los distintos pasos que sigue el envasado aséptico son :

Se pone el pico en el cabezal de envasado.

El cabezal retira la tapa y esteriliza el ambiente del cabezal con vapor.

Envasa el producto y llena hasta pesada prefijada.

Compensa el espacio de cabeza que queda en la bolsa, con nitrógeno para desplazar el aire y vuelve a tapar la bolsa.

Todos estos pasos se realizan dentro del cabezal, por lo tanto en ningún momento hay contacto del producto con el ambiente.

La bolsa que se usa es de varias capas las cuales son barreras para luz, oxigeno y otros gases que pueden migrar a través de los films de polietileno común. Cabe destacar que las bolsas son esterilizadas por radiacion por el proveedor, lo que garantiza la esterilidad de las mismas.

En cuanto a los envases usados para envasar concentrados citricos se pueden emplear:

tambores de chapa de 200 litros con pintura interior sanitaria y con doble bolsa de polietileno de las cuales la interior puede o no ser cerrada con pico de envasado.

Envases plásticos de distintas capacidades, los cuales vienen cerrados con tapa y esteriles en su interior. Se envasan con un peso determinado y característico de cada compañía. Estos envases son de un solo uso y no tienen retorno.

Tanques contenedores, en los cuales se envasa una carga completa de 18.000 a 20.000 kg y donde el espacio de cabeza se compensa con atmósfera de nitrógeno.

Conclusión

En estos dos artículos hemos descripto detalladamente el proceso industrial para la obtención de jugos cítricos. En próximas entradas conoceremos la obtención de otros componentes de valor tales como los aceites esenciales de cítricos.

Los desafíos que enfrentan estas tecnologías pasan por incrementar el rendimiento en la obtención de componentes de valor y a mejorar su calidad, así como obtener la automatización y el perfeccionamiento de los procesos tradicionales.