Caramelización, cuando un azúcar se deshidrata


La caramelización es uno de los procesos más utilizados para dorar productos de panadería, café, bebidas y cervezas. Esta técnica provoca cambios importantes, no sólo en el color, sino también en el sabor de la comida. Para que esta reacción tenga lugar, los alimentos deben contener una alta concentración de hidratos de carbono. Es decir, la caramelización es el proceso de eliminación de agua de un azúcar.


Esta reacción ocurre cuando se alcanza y sobrepasa el punto de fusión de un carbohidrato

sencillo (mono o disacárido) o cuando se calienta un jarabe de azúcar en presencia de catalizadores ácidos o básicos, siempre en ausencia de grupos amino. A lo largo de este proceso, se conduce a la formación de compuestos de color pardo con aroma típico a caramelo.

El color caramelo se produce en un proceso de cocción controlado, de tal manera que se calientan los carbohidratos de grado alimenticio a varias temperaturas y presiones, con diferentes reactivos (Ej., ácidos, álcalis, compuestos que contienen sulfito, compuestos que contienen amonio) para ayudar al proceso de caramelización y producir una mayor intensidad de color. Este fenómeno requiere temperaturas superiores a 120°C y pH ácido (inferior a 3) o alcalino (superiores a 9), y se acelera con la adición de ácidos carboxílicos y algunas sales, sin la intervención de proteínas, aminoácidos ni otros.


Este proceso comienza con la fusión del azúcar a altas temperaturas (figura 1), seguido de la formación de espuma (ebullición). En esta etapa la sacarosa, el azúcar naturalmente presente en los alimentos, se descompone en glucosa y fructosa. Acto seguido, pasa por la etapa de condensación, en la que los azúcares individuales pierden agua y reaccionan entre sí para deshidratarse y generar una serie de reacciones que producen ese sabor y color tan característico.


Figura 1. Ruta de temperaturas de la caramelización de la sacarosa.

Entre los alimentos más populares a la hora de caramelizar, se encuentran el azúcar, cebollas, zanahorias y una gran variedad de frutas que al desprender sus azúcares naturales mediante el calor se convierten en exquisitos postres (Figura 2). En el caso del azúcar, existen dos métodos de caramelización, uno de ellos se desarrolla en seco mientras que en el segundo se humidifica el producto. Este último, es el método más popular y consiste en la disolución del azúcar en agua para su posterior evaporación, esta técnica es la mejor para preparar caramelo en casa ya que ayuda a evitar que el azúcar se queme.


Figura 2. Caramelización de la glucosa contenida en la cebolla.

La caramelización puede orientarse bien hacia la formación de aroma o hacia la aparición de color, según sean las necesidades del proceso y las características deseables en el producto. Por ejemplo, el calentamiento de jarabes de sacarosa en una solución tamponada produce una fuerte fragmentación y, consecuentemente, una mayor producción de compuestos aromáticos, como furanonas, ciclopentenolona, ciclohexenolona, lactonas, pironas, esteres y pirazinas. Tal es el caso de la producción de azúcar refinado y productos de confitería.


Por otra parte, un jarabe de glucosa con ácido sulfúrico, en presencia de amoníaco, conduce a la formación de compuestos polimerizados intensamente coloreados cuya solubilidad y estabilidad aumentan en medio ácido. Esta caramelización controlada se utiliza en la industria para fabricar caramelos sólidos o líquidos, de manera que puedan ser utilizados como insumos para los subsectores de bebidas, refrescos, panificación, postres y confites. Cuando la caramelización es inducida térmicamente, dependiendo del tiempo y la temperatura utilizada, se obtienen tonos de color amarillo y marrón con la glucosa. El sabor así producido genera cambios desde leve, caramelo propio y dulce, hasta amargo y quemado. La reacción causa la liberación de H+, promoviendo la conformación de un medio ácido.


Caramelización de la sacarosa.

Puesto que la sacarosa es utilizada como materia prima en casi la totalidad de la industria alimentaria, su caramelización se ha estudiado con mayor detalle y la reacción en cadena que da lugar a los derivados furfurales durante el proceso de caramelización.


Al calentar la sacarosa a más de 160°C, se produce la hidrólisis, deshidratación y dimerización simultánea de los productos resultantes, como sigue a continuación: al retirarse una única molécula de agua, se forma la isosacarosana (C12H20O10); posteriormente, y tras extraerse 4 moléculas de agua a partir de 2 moléculas del azúcar, se da lugar a la caramelana (C24H36O18). En este punto aparecen trazas de sabor amargo perceptible. Si continúa el calentamiento se sintetiza el carameleno (C36H50O25), sustancia oscura y amarga correspondiente a 3 moléculas de disacárido menos 8 moléculas de agua. Finalmente, y tras un procesamiento térmico excesivo, se da lugar a la caramelina o humina (C125H188O80), de sabor desagradable y completamente indeseable (Figura 3).


Figura 3. Transformación de la sacarosa con el aumento de la temperatura

Te recomiendo la lectura del artículo: “La piel del pan y sus colores

Referencias consultadas

  1. https://www.frumen.com/que-es-la-caramelizacion/

  2. http://aulavirtual-exactas.dyndns.org/

  3. https://www.slideshare.net/edithjennytmamani/quimica-en-los-alimentosmabel

  4. Baudi S (2006). Química de los alimentos. México DF: Pearson Publications Company.

  5. Díaz N y Clotet RB (1995). Cinética de la caramelización en soluciones azucaradas simples. Revista Alimentaria, N° 259: 35-38

  6. Ege S (2000). Química orgánica: estructura y reactividad. Vol II. España: Editorial Reverté.

  7. Kamuf W, Nixon A, Parker O, Barnum GC y Willamson DD (2003). Overview of caramel colors. Cereal foods world, vol 48, N° 2: 64-69

  8. Quintas M, Brandao T y Silva CLM (2007). Modelling colour changes during the caramelization reaction. Journal of Food Engineering, vol 83, N° 4: 483-491

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