Ciencia y Tecnología de Licores de Crema Cream Liqueurs Science and Technology
Arturo Inda Cunningham y Guillermina del Campo González Pico
Resumen Se presentan de manera general los aspectos científicos y tecnológicos fundamentales involucrados en la formulación y fabricación industrial de los licores de crema, con énfasis en el papel de los ingredientes, en los procesos de fabricación y en las causas y estrategias para el control de los principales defectos de estos productos durante su vida de anaquel o vida útil: la separación de la fase grasa, la formación de geles y la formación de precipitados.
Abstract The fundamental fundamental scientific scientifi c and technological aspects involved in the formulation and manufacture of industrial cream liqueurs are presented, emphasizing the role of ingredients, manufacturing processes, and causes and strategies for controlling the main defects of these products during their shelf life: fat phase separation, gelation and precipitate formation.
Introducción El propósito de este trabajo es presentar de manera general los aspectos científicos y tecnológicos fundamentales fundamentales involucrados en la formulación y fabricación f abricación industrial de los licores de crema. Un licor de crema puede describirse como “una emulsión del tipo aceite en agua, de pequeñas gotas de grasa, estabilizadas por caseinato de sodio, en una dispersión acuosa conteniendo de 10 a 20 % de etanol y generalmente también sacarosa hasta una concentración de 20 %” (Horne, 2003). La Tabla 1 muestra el rango usual de contenido de los principales ingredientes de estos productos.
Tabla 1. 1. Rango usual de composición de licores de crema* Componente Grasa de leche (de la crema) Azúcares Azúcares añadido añadidos s Caseinato de sodio Sólidos no grasos de leche (de la crema) Sólidos totales Etanol (de whisky, tequila, brandy, etc.) Agua
% (p/p) 2.5 - 17 15 - 20 20 2.0 - 3.5
PH
6.6 - 7.0
1.0 - 1.4 32 - 42 12 - 17 46 - 51 51
*Adaptado de Kaustinen y Bradley (1987), Muir y Banks (1986b, 1985), Abbott y Savage (1985), Banks et al. (1981a).
Para el diseño de atributos sensoriales de los licores de crema, el límite es la imaginación; se puede ajustar la concentración y el tipo de bebidas alcohólicas destiladas, de grasa de leche, de azúcares y de emulsificantes. Los principales defectos de estos productos son la separación de la grasa, la formación de geles y la formación de precipitados.
Factores que Afectan la Estabilidad Como señala Horne (2003), “las propiedades tecnológicas de la leche están fuertemente influenciadas por la estabilidad que puede sufrir el sist ema de micelas de caseína, como resultado de cualquiera de varios tratamientos entre los que se incluyen la acidificación, el calentamiento, la adición de etanol, la proteólisis parcial y la adición de calcio”. Puesto que en la crema de leche hay una fase grasa (glóbulos de grasa) además de una fase no grasa en la que se encuentran las micelas de caseína (leche descremada), un licor de crema debe ser formulado y fabricado de manera que, durante su vida de anaquel, sea estable al calor, al alcohol, a la separación de fases, a la formación de geles y a la formación de precipitados. La reducción del tamaño de los glóbulos de grasa, mediante homogenización, es indispensable para evitar la separación de la fase grasa en estos licores durante su vida de anaquel. Según Banks et al. (1981a), es deseable aplicar presiones lo suficientemente altas de manera que más del 96 % de los glóbulos resultantes tengan diámetros menores a 0.8 mm. Las presiones de homogenización usuales para fabricar estos licores están dentro del rango de ~2,900 a ~4,500 lbf/pulg2, a temperaturas entre 55 y 80 °C (Lynch y Mulvihill, 1997; Muir y Banks, 1986b; Abbott y Savage, 1985). La homogenización crea área superficial nueva de grasa y por lo tanto el licor requiere emulsificación adicional para que su estabilidad sea satisfactoria (Muir y Banks, 1985; Abbott y Savage, 1985). Como se explica más adelante, en la industria la opción preferida como emulsificante es el caseinato de sodio (Banks et al. , 1981a). Sin embargo, para que la acción emulsificante del caseinato sea eficaz, es indispensable que la concentración de calcio ionizado sea lo menor posible, pues de otra manera el calcio neutralizará la carga eléctrica del caseinato y causará pérdida de estabilidad (Abbott y Savage, 1985). Se pueden usar tres estrategias para minimizar la concentración de calcio ionizado: lavado de la crema, aumento del valor de pH y adición de agentes secuestradores de metales (Abbott y Savage, 1985; Banks et al., 1981b) tales como citrato trisódico o fosfatos. Lynch y Mulvihill (1997) estudiaron la vida de anaquel, a 45 °C, de licores de crema preparados usando seis tipos comerciales de caseinato de sodio, cuyos contenidos de proteína y calcio variaron entre 86.3 y 89.4 g/100g y entre 0.018 y 0.073 g/100g, respectivamente. Los licores contenían 16 % de grasa y 14 % de etanol y fueron homogenizados en dos pasos a ~2,500 lbf/pulg2 y luego en dos pasos más a ~600 lbf/pulg2, a 55 °C. Estos autores encontraron que la viscosidad de los licores aumentó significativamente con el tiempo de almacenamiento, alcanzando distintos niveles (incluyendo formación de gel en un caso) según el tipo de caseinato, pero no encontraron correlación significativa entre el aumento en viscosidad de los licores y el contenido de calcio de los caseinatos, ni entre dicho aumento en viscosidad y el contenido de proteína de los caseinatos, por lo que atri buyeron estos efectos a otras diferencias entre los caseinatos. En el estudio de Lynch y Mulvihill (1997), la adición de 25 mM del agente reductor 2mercaptoetanol, inmediatamente después de la fabricación de los licores, causó grandes aumentos en su viscosidad durante el almacenamiento a 45 °C. Puesto que este agente reduce los puentes de azufre (–S-S–) entre cadenas de proteínas a grupos sulfhidrilo (–SH), las observaciones anteriores sugieren que el estado fisicoquímico de las proteínas, en particular las interacciones entre los grupos sulfhidrilo, juegan un papel importante en la estabilidad de estos productos. De acuerdo a Lynch y Mulvihill (1997), el aumento en viscosidad se puede explicar por la reducción inicial de los puentes de azufre, seguida por un proceso de re-oxidación y formación de puentes de azufre intermoleculares durante periodos prolongados de almacenamiento. La formación de geles es consecuencia de la agregación de las proteínas lácteas, inducida por calcio ionizado (Ca++) proveniente de la crema y se puede controlar de manera óptima mediante
la adición de citrato trisódico en concentraciones del orden de 2.6 g/L (Muir y Banks, 1985). Aunque el problema también puede resolverse usando grasa anhidra de leche en lugar de crema (Muir y Banks, 1986b; Banks et al., 1981a), esta opción tiene la desventaja de que los atributos sensoriales que aporta la grasa anhidra de leche son menos deseables que los que aporta la crema. La formación de precipitados de citrato de calcio es el menos serio de los defectos y aumenta al aumentar la temperatura, por lo que se puede minimizar añadiendo al final el citrato trisódico a la base de crema; si persiste el problema, se puede disminuir la concentración de citrato, pero no a niveles menores de ~1.8 g/L, pues no habría protección suficiente contra la agregación de proteínas inducida por calcio (Muir y Banks, 1986b).
Formulación y Procesos de Fabricación De acuerdo a Muir y Banks (1985), la historia de la elaboración de licores de crema se remonta a formulaciones de bebidas escocesas antiguas elaboradas a base de crema, whisky y otros ingredientes; mientras que la historia más reciente describe formulaciones de bebidas australianas con leche entera evaporada, azúcar, alcohol y saborizante. La industria moderna de licores de crema combinó recetas tradicionales con tecnología usada en la fabricación de leche evaporada; sin embargo, cuando se intentó comercializar estos licores, se encontraron problemas de calidad durante el almacenamiento a temperaturas ambientales mayores de 15 °C (Muir y Banks, 1985). Una vez identificados los problemas, se evaluaron opciones de solución, tanto de formulación como de procesamiento. Como se aprecia en la Tabla 1, la composición de los l icores de crema puede variar ampliamente. Por ejemplo, la crema es el componente con el rango de variación más amplio (2.5 a 17 %) y las fuentes de alcohol y de azúcar pueden ser de distintos ti pos, pudiéndose usar fuentes únicas o combinadas de ambas clases de ingredientes. A continuación se describen algunos de los aspectos más importantes de los principales ingredientes y del procesamiento de estos licores. Crema de leche Se usa crema fresca de leche con ~48 % de contenido de grasa (Banks et al., 1982). Estudios realizados por Banks et al. (1981b), muestran que la vida de anaquel de los licores de crema a 45 ºC está relacionada ampliamente con los componentes de la fase no grasa de la crema, siendo el más importante el calcio ionizado. Alcohol Como fuente de alcohol se puede utilizar alcohol neutro o diversos licores. Por lo general, se agrega algún licor específico de la región o algún licor en función al mercado, tal como Whisky escocés o Whiskey irlandés1, Cognac, Brandy, Tequila, Ron, etc. Aunque se pueden preparar licores de crema con contenidos de etanol dentro del rango entre 12 y 17 % (Tabla 1), Muir y Banks (1985) recomiendan que el contenido sea cercano a 14 % o mayor, con el fin de prevenir deterioro microbiano. Kaustinen y Bradley (1987) encontraron que con 14 % de etanol, las cuentas microbianas totales de licores de crema estuvieron entre 10 y 100 UFC/mL, sin presencia detectable de bacterias coliformes, mohos ni levaduras. Caseinato de sodio Mehra et al. (1998) realizaron un estudio industrial acerca de los efectos de los pasos del proceso de fabricación de caseinatos de sodio, sobre su funcionalidad en licores de crema análogos, libres de grasa y encontraron que el método de secado de la caseína ácida afecta significativamente su estabilidad al alcohol, la sensibilidad a la precipitación por calcio y la estabilidad de la viscosidad. El caseinato de sodio preparado en laboratorio por li ofilización, con el fin de minimizar el daño térmico a las proteínas, fue significativamente más estable al alcohol
que caseinatos de sodio secados industrialmente con aire caliente. Sin embargo, no es factible usar caseinato liofilizado a escala industrial debido a restricciones de disponibilidad y costo. El caseinato de sodio puede ser reemplazado por emulsificantes convencionales, como estearatos de glicerilo, pero estos últimos ejercen fuerte influencia sobre los atri butos sensoriales de los licores (Banks et al., 1981a), por lo que la opción preferida es el primero. La relación proteína/grasa recomendada es de ~0.2 (Muir y Banks, 1986a). El caseinato de sodio desestabiliza al producto a pH bajo, por lo que no se debe usar en licores de crema que se van a mezclar con bebidas carbonatadas; es importante saber las características deseadas en el producto terminado para formularlo con el emulsificante adecuado (Banks et al. 1981a). Azúcar Entre los azúcares evaluados en licores de crema, tanto individualmente como en combinación, se encuentran la fructosa, la sacarosa, la glucosa, la maltosa y el sorbitol. Estos azúcares aportan dulzor e imparten otros atributos sensoriales, además de afectar l a percepción bucal de intensidad alcohólica (Banks et al., 1981a). Banks et al. (1981b) encontraron que la sustitución de sacarosa por sorbitol aumentó la vida de anaquel del licor de c rema de manera similar a la lograda controlando los niveles de calcio iónico; sin embargo, aún cuando el sorbitol es considerado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EUA (FDA) como aditivo GRAS (generalmente reconocido como inocuo), se ha encontrado que el consumo de 50 g/día puede causar efecto laxante leve en algunas personas (Heaton et al.,1980). Procesos de fabricación Los licores de crema pueden fabricarse mediante procesos representados por el diagrama de flujo que muestra la Figura 1. El paso inicial es la disolución del caseinato de sodio en agua, a temperaturas entre 80 y 85 ºC (Muir y Banks, 1986a; Abbott y Savage, 1985). A esa solución se le agrega el azúcar, el citrato de sodio y la crema, obteniendo una base de crema a partir de la cual continúa la fabricación, ya sea añadiendo el alcohol o bebida alcohólica, el colorante y el saborizante, antes de homogenizar (si es proceso de una etapa), o después de homogenizar (si es de dos etapas). La eficacia de la homogenización para reducir el tamaño de los glóbulos de grasa depende principalmente de la temperatura y la presión y, en menor grado, del tipo de homogenizador (Mulder y Walstra, 1974). Después de homogenizar, la mezcla se enfría a 10-30 ºC (Muir y Banks, 1985; Banks et al. 1981b; Abbot y Savage, 1985). Una vez obtenida la base homogenizada, se filtra el licor de crema antes de envasarlo, debido a que durante la fabricación pueden aparecer pequeños precipitados que forman un anillo de aspecto i ndeseable en el cuello de la botella (Banks et al., 1981a). Figura 1. Diagrama de flujo de la manufactura de un licor de crema*
* Adaptado de Muir y Banks (1985, 1986b) y Banks et al. (1982).
Análisis del producto Los análisis comúnmente realizados a los licores de crema son los si guientes: densidad (Muir, 1988), pH (Banks et al., 1981b), contenido de proteína mediante la técnica de Macro-Kjeldhal, después de evaporar el etanol en un baño de agua en ebullición (Banks et al., 1981b; Muir, 1988); contenido de sólidos totales mediante la técnica de placa caliente, diluyendo previamente con agua destilada (Banks et al., 1981b; Muir, 1988); contenido de grasa usando el método de Gerber como se aplica en leche homogenizada, o el de Rose-Gottlieb (Muir, 1988; Banks et al 1981b); viscosidad, usualmente con un viscosímetro Brookfield, a velocidad de corte constante de 79 s-1 y a 30ºC (Muir y Banks, 1986a; Banks et al., 1981b); estabilidad del producto, almacenando muestras a temperatura ambiente constante hasta observar formación de gel seguida de separación de fases (Banks et al, 1981b; Muir 1988); separación de grasa, almacenando 50 mL de producto en un tubo de 25 x 170 mm a 30 ºC y observando el grado de separación durante 150 días (Banks et al., 1982) y eficiencia de homogenización, midiendo la distribución de tamaños de los glóbulos de grasa con un contador Coulter (Muir y Banks, 1986a; Banks et al., 1982). Aspectos reglamentarios Las Normas Oficiales Mexicanas aplicables a las bebidas alcohólicas son la NOM-142-SSA11995, que se refiere a las especificaciones sanitari as y al etiquetado sanitario y comercial y la NOM-120-SSA1-1994, que se refiere a prácticas de higiene y sanidad para el proceso. Ninguna de ellas menciona específicamente a los licores de crema.
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