Aspectos críticos en el procesado de bebidas vegetales

El mercado de los productos vegetales ha registrado un crecimiento récord en Europa en los últimos años (un 4% para el período 2018-2020, según datos de la consultora Nielsen Mark Track). 

Los líderes destacados de este segmento del mercado de productos plant-based son, sin lugar a duda, las bebidas vegetales. De acuerdo con los datos proporcionados por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA), en el año 2021 los hogares españoles consumieron aproximadamente 244.000 litros de bebidas vegetales (303 millones de euros). En cuanto a las materias primas empleadas para la elaboración de estas bebidas, destaca la avena por ser la más demandada, seguida de la soja y la almendra. No obstante, se siguen buscando y probando nuevas fuentes de materia prima como la patata, la chía o las semillas de cáñamo.

Las motivaciones de los consumidores para disminuir el consumo de leche animal en favor de bebidas vegetales son variadas y responden a criterios de salud, ambientales e ideológicos. Sin embargo, en estas alternativas vegetales habitualmente se busca una similitud con la leche bovina, tanto en sus características fisicoquímicas, organolépticas nutricionales como en las aplicaciones de esta.

En la Tabla 1 se presentan los valores de composición de las bebidas vegetales incluidas en la Base de Datos Española de Composición de Alimentos (Bedca) junto con los de la leche de vaca entera, donde se aprecia que a pesar de buscar una similitud nutricional con la leche de vaca, dependiendo de la materia prima empleada pueden existir variaciones en los diferentes componentes nutricionales. En esta base de datos no se recogen los datos de otras bebidas vegetales debido a la enorme disparidad nutricional de las distintas referencias comerciales derivada de los diferentes protocolos de elaboración y formulaciones empleadas. 

El mayor desafío para las empresas de alimentación es conseguir la similitud de las bebidas vegetales con la leche de vaca, incluyendo la gran capacidad de esta para elaborar productos derivados. En un mercado de enorme competencia en el que la clave es la diferenciación, estas empresas apuestan por la calidad, la ausencia de alérgenos, la reducción de azúcares, etiquetados más limpios y procesos sostenibles.

La leche bovina homogeneizada y pasteurizada es la forma más consumida de leche animal y, por lo tanto, el referente para la mayoría de las bebidas de origen vegetal. La leche de vaca es una dispersión coloidal estructuralmente compleja formada por glóbulos de grasa y nanopartículas de proteínas llamadas micelas de caseína. Estas están suspendidas en un medio acuoso que contiene varios componentes solubles (proteínas, azúcares, oligosacáridos, vitaminas y minerales). A nivel organoléptico, se trata de un fluido de baja viscosidad, de aspecto blanco, ópticamente opaco y con un perfil de sabor suave. En cuanto a sus aplicaciones, destaca su capacidad para formar una amplia gama de productos lácteos gracias a los atributos funcionales y propiedades físicas de sus componentes.

Las bebidas vegetales buscan simular estos atributos deseables de la leche bovina. Se trata también de suspensiones coloidales obtenidas en este caso a partir de la molienda y/o maceración de diferentes granos de cereal, leguminosas, tubérculos y/o semillas con agua. Son suspensiones inestables donde la fase dispersante es el agua y la fase dispersa está formada por múltiples componentes como grasa, fibra, proteína e hidratos de carbono. 

En función de la materia prima, deben optimizarse las etapas de separación, la obtención del licuado y la homogeneización. De estas etapas depende la formación del glóbulo de grasa y la estructura proteica del producto y, en consecuencia, la estabilidad y las características organolépticas de la bebida final. 

Un correcto control de los parámetros de proceso de fabricación en todas sus etapas (pH, temperatura, presión y cizallas), también de la homogeneización, permite obtener un tamaño de partícula adecuado en el producto, además de que exista una distribución idónea del emulgente alrededor del glóbulo de grasa y una correcta distribución e interacción entre los ingredientes. De no ser así, a lo largo de la vida útil de la bebida vegetal podrían producirse desestabilizaciones físicas que condicionen la calidad y las características organolépticas. Estas desestabilizaciones físicas son principalmente de dos tipos:

• Separaciones de tipo gravitacional: cuando las partículas menos densas presentes en el producto (normalmente los glóbulos de grasa) se desplazan hacia la superficie, es lo que se conoce como cremado. Por el contrario, cuando son las partículas más densas las que se mueven hacia el fondo del envase (por ejemplo, las proteínas) es lo que se denomina sedimentación.
• Agregación de partículas (floculación y/o coalescencia). Estos fenómenos se producen cuando la tensión superficial de la partícula coloidal y las fuerzas interfaciales entre las partículas no son lo suficientemente robustas para evitar la agregación o fusión entre ellas.

Algunos de los factores principales para controlar este tipo de interacciones coloidales que no solo van a afectar a la estabilidad el producto, sino también a sus atributos sensoriales, son: 

• Reducción y distribución homogénea del tamaño de partícula: uno de los medios más efectivos para reducir estas desestabilizaciones físicas en las bebidas vegetales es asegurar que la mayoría de las partículas sean relativamente pequeñas (D < 300 nm), y conseguir que la distribución del tamaño de partícula sea lo más homogénea posible. 
• Formación de una correcta emulsión: es fundamental para el éxito de cualquier bebida de origen vegetal, pues determina su procesamiento, vida útil, rendimiento, apariencia, sensación en boca y perfil de sabor. Dependiendo de la naturaleza de la materia prima y del proceso de aislamiento del coloide, se hará necesario el uso de un emulgente u otro. La eficacia del emulgente va a depender de diversos factores, principalmente del pH, la tensión superficial y el diámetro medio de partículas de emulsiones de aceite en agua.
• Composición de fase acuosa (pH, fuerza iónica y composición del polímero). Las bebidas de origen vegetal también pueden contener otros ingredientes o aditivos que mejoren su estabilidad, calidad o atributos nutricionales. Es frecuente enriquecer estas bebidas con vitaminas o minerales, o utilizar biopolímeros naturales como agentes espesantes para optimizar la textura y estabilidad del producto, entre los que se incluyen los derivados de vegetales (almidón, pectina, goma de garrofín o goma guar), de algas marinas (carragenina o alginato) y de la fermentación microbiana (goma xantana).

Por tanto, se puede afirmar que la fabricación de este tipo de bebidas vegetales es un proceso complejo en el que interviene una multitud de parámetros. El control de cada uno de ellos será crucial para la calidad, aceptabilidad y diferenciación del producto.

El Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarias (APLTA) tiene años de experiencia en el desarrollo de múltiples y variados productos en su planta semiindustrial. Además de contar con diversas tecnologías para la elaboración de los productos, adaptándose a las instalaciones o requerimientos de las empresas, también dispone de varios laboratorios (fisicoquímico y de propiedades físicas, microbiológico y sensorial) que permiten obtener datos cuantificables sobre la estructura e influencia de los distintos factores en el producto final y prestar un servicio de desarrollo de producto de inicio a fin: desde la preparación y envasado de las muestras hasta su caracterización y seguimiento de vida útil. 

Destacamos a continuación algunas técnicas de análisis de propiedades físicas que posibilitan conseguir datos sobre los puntos críticos mencionados anteriormente y que previsiblemente marcarán la diferencia entre un producto y el de su competidor:

• Análisis de tamaño de partícula: es posible determinar la correcta distribución y tamaño de partícula en las muestras empleando un equipo Mastersizer 2000 (Malvern Panalytical, Malvern, Reino Unido) cuyo rango de medida se encuentra entre 0,02 y 2.000 micras. En la Figura 1 y 2 se muestran ejemplos de estas medidas: en función de los parámetros definidos para el proceso de elaboración de las bebidas, se pueden obtener para una misma materia prima (avena en la Figura 1 y arroz en la Figura 2) diferentes distribuciones en el tamaño de partícula del producto final y, por lo tanto, un comportamiento posiblemente diferente a lo largo de su vida útil.
• Análisis de estabilidad de fases: para verificar que no existen desestabilizaciones en el producto durante su vida útil, se realizan medidas de turbidez empleando un analizador Turbiscan Lab Expert (Formulaction, Toulouse, Francia).

Para completar el estudio del producto, podrían efectuarse determinaciones del comportamiento de este frente a las cizallas a las que pueda estar sometido durante el proceso de elaboración (bombeos, por ejemplo), análisis de viscosidad, cambios de temperatura, etc. a través de estudios de reología. En función del objetivo y necesidades de la empresa, su evaluación organoléptica se realizaría a través del panel de cata interno del APLTA o con un panel de consumidores.