BR0317485B1 - Isolamento de substâncias constituintes de um material biológico - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "ISOLAMENTO DE SUBSTÂNCIAS CONSTITUINTES DE UM MATERIAL BIOLÓGICO".

Descrição A presente invenção diz respeito a um processo para o isolamento otimizado das substâncias constituintes de um material biológico, em especial a partir de beterraba sacarina (Beta vulgar is), bem como a partir de polpa de beterraba. A partir de uma variedade de materiais biológicos de diferentes tipos, em especial matérias-primas de origem vegetal como frutos produzidos na agricultura, são obtidos, conforme já é de conhecimento, importantes substâncias constituintes por meio de processos mecânicos e/ ou térmicos. Com o objetivo de que se possa realizar a separação dessas substâncias constituintes a partir do material biológico, é imprescindível que, em cada caso, seja realizada a abertura das membranas do material celular, em especial das células vegetais. Via de regra, isso se dá por meio da aplicação de uma força mecânica como corte, fricção, prensagem, etc. Outros processos para promover a desintegração de membranas celulares do material biológico são a desintegração celular térmica, na qual as membranas celulares são desnaturadas por meio da ação da temperatura ou através da combinação de processos térmicos e processos mecânicos. Após a realização do processo de desintegração celular, as substâncias constituintes solúveis do material biológico são submetidas à separação por pressão, extraídas com solvente, na maioria das vezes água, ou, no caso de se tratarem de substâncias insolúveis, estas são submetidas a processo de separação.

Tais processos para o isolamento de substâncias constituintes a partir de um material biológico são especialmente relevantes para a indústria de produção de açúcar, uma vez que na Europa central, para a obtenção de açúcar (sacarose), conforme já é de conhecimento, as beterrabas sacarinas (Beta vulgaris) devem ser submetidas a tais processos, de tal modo que a partir destes seja obtido o açúcar. De modo tradicional, as beterrabas lavadas são, nesse caso, cortadas em pequenos pedaços em máquinas de corte tradicionais e os pedacinhos obtidos são submetidos a processo de escaldamento em um mosto de beterrabas processadas, com água quente a uma temperatura de cerca de 70°C a 75°C. Com isto, as células de beterraba são desnaturadas termicamente, o que significa dizer que as paredes celulares são abertas e, desse modo, se tornam permeáveis às moléculas de sacarose. Em um processo de extração subseqüente, em geral por meio de extração a refluxo, é obtido, a uma temperatura de cerca de 68°C até 70°C, um extrato que contém sacarose em sua composição (suco bruto).

Para que possa ser realizado um processo de extração efetivo, deve ser adicionada uma quantidade considerável de água (condensado), conforme já é de conhecimento. De modo geral, para que haja a otimização do processo de extração e também diminuição do conteúdo residual de açúcar nos pedacinhos de beterraba extraídos é retirado, nos processos conhecidos, cerca de 105 % a 110 % de suco bruto, com relação à quantidade de beterrabas trituradas em pequenos pedaços. Esta retirada é avaliada a partir da relação entre a quantidade de extrato e a quantidade de beterrabas utilizada. Em seguida, pode ser realizado um processo de purificação do extrato.

Além da quantidade de água adicionada, consideravelmente importante para a etapa de extração, o processamento do material biológico para o isolamento de substâncias constituintes também se caracteriza como um processo de alto gasto energético. Desse modo, em especial a desintegração térmica do material biológico a temperaturas em geral superiores a 70°C requer um elevado consumo de energia. Mas também para a etapa de extração posterior deve ser aquecida uma quantidade considerável de água a ser adicionada, a temperaturas superiores a 70°C, para que, ao longo do processo, seja novamente evaporada de modo bastante dispendioso. Por conseguinte, a partir do estado da técnica, existe a necessidade de se promover a abertura do material biológico, em especial das beterrabas sacarinas, bem como das células de beterrabas sacarinas, através de um processo com um baixo consumo de energia e, por meio da utilização de um processo a jusante apropriado, conseguir uma redução da quantidade de água e energia necessários para o isolamento das substâncias constituintes a partir do material biológico.

Um outro e essencial ponto de vista é a drenagem do material biológico que foi submetido a processo de extração. Por exemplo, são processados na Republica Federal da Alemanha, por ano, cerca de 27 milhões de toneladas de beterrabas sacarinas para a obtenção de açúcar. Depois do processo de extração a refluxo em fase aquosa das beterrabas trituradas, são obtidos, então, 15 milhões de toneladas de beterrabas trituradas extraídas com um conteúdo de água de cerca de 90 %, as quais podem ser utilizadas como fonte de alimentação para o gado. Desse modo, com o objetivo de se tornar o produto durável e transportável, este deve ser, em seguida, submetido a um processo de drenagem aquosa. A drenagem aquosa é realizada, em primeiro lugar, de forma mecânica, por meio de prensagem e, em seguida, através de secagem até um conteúdo de água residual de cerca de 10 %. Em principio, um elevado processo de prensagem significa um elevado consumo de energia elétrica, o qual é confrontado à quantidade reduzida de combustível que se utiliza para a secagem. Uma vez que os custos para a drenagem mecânica até obtenção de um percentual sobre peso seco de cerca de 35 % são nitidamente mais reduzidos do que para o processo de secagem, a otimização do processo de prensagem é um objetivo permanente da indústria de açúcar. A pressão exercida pelos custos referentes ao processo de secagem e, as medidas de proteção ambiental que se relacionam a este processo, resultaram no fato de que a drenagem mecânica foi constantemente submetida à otimização. Nesse sentido, o percentual sobre peso seco dos resíduos de prensagem determinado, em média, em 16 industrias selecionadas, sofreu um aumento de cerca de 20 % no ano de 197 6 para um valor médio de cerca de 32 % no ano de 1987. Após a realização da prensagem do material biológico triturado e extraído até um percentual sobre peso seco de 20 %, ainda restam cerca de 44 % de água que ocorre com os materiais biológicos triturados para .serem eliminados, de tal modo que essa quantidade já é reduzida em um processo de prensagem para um percentual sobre peso seco de 30 % para cerca de 25 %. Isso se traduz em uma considerável economia de energia, a qual, para uma indústria com um processamento diário de 10.000 t de beterrabas, pode se encontrar em torno de 500.000 euros por campanha (tendo assumido um preço de óleo de 150 euros por tonelada). Com isso, existe uma necessidade urgente de se promover uma melhora subseqüente do processo de prensagem, isto é, do processo de drenagem aquosa do material biológico, em especial das beterrabas sacarinas trituradas, após a etapa de extração. A tarefa da presente invenção, portanto, se caracteriza pelo fato de trazer à disposição um processo otimizado de isolamento de substâncias constituintes de materiais biológicos, bem como um dispositivo para a realização do processo otimizado, de tal modo que o processo otimizado seja distinguido, em especial, por meio de uma elevada eficiência e economia e, ao mesmo tempo, por um reduzido consumo de recursos como energia e água.

De acordo com a presente invenção, a tarefa é solucionada por meio de um processo, através do qual, para o isolamento das substâncias constituintes a partir de um material biológico, em uma primeira etapa (a) , o material biológico é submetido a um processo de eletroporação; em uma segunda etapa (b), o suco celular do material biológico submetido à eletroporação é separado; em uma terceira etapa (c) , o material obtido a partir da etapa (b) é submetido a um processo de extração e, em uma quarta etapa (d) , são obtidas as substâncias constituintes do suco celular obtido a partir da etapa (b) e do extrato obtido a partir da etapa (c) .

Por meio do processo de eletroporação realizado de acordo com a presente invenção são abertas, de modo especialmente vantajoso, as células do material biológico, em especial as células de beterraba, por meio da utilização de impulsos de alta tensão. Em decorrência desse fato, não é necessário que seja realizada um processo de abertura térmica destas células para a realização de um processo de extração a jusante. 0 pré-tratamento do material biológico mencionado possibilita, em seguida, a separação prévia do suco celular, em especial de uma grande ou considerável porção do suco celular, por meio do qual é verificada uma redução, de modo vantajoso, da quantidade das substâncias constituintes do material biológico a serem extraídas, na etapa de extração realizada a jusante, de acordo com a presente invenção. Disso resulta, de modo especialmente vantajoso, uma sensível redução da quantidade de água que deve ser adicionada, a qual deve ser usada para a extração das substâncias constituintes que permaneceram no material biológico depois da etapa de separação do suco celular anteriormente mencionada. Isso também resulta em uma sensível redução da formação de produtos intermediários, isto é, da relação da quantidade de extrato para a quantidade de material biológico utilizado.

No contexto da presente invenção são compreendidas pelo conceito de "material biológico", matérias-primas de origem vegetal e produtos agrários que apresentam em seu conteúdo importantes substâncias constituintes, as quais são representadas, principalmente, por beterrabas sacarinas e cana de açúcar, que apresentam uma importante substância constituinte, a sacarose, mas também a chicória com sua importante substância constituinte inulina, assim como as sementes oleaginosas para a obtenção de óleo, uvas para a obtenção de suco de uva ou frutas, as quais são empregadas para a obtenção de corantes de origem vegetal, tais como a carotina ou substâncias aromáticas. Além disso, são compreendidos por esse conceito plantas ou componentes vegetais que são utilizados para a obtenção do amido.

No contexto da presente invenção é compreendido pelo conceito de extração, um processo de separação que se destina a eliminar determinados componentes, em especial substâncias constituintes, a partir de misturas de substâncias sólidas ou líquidas, em especial de materiais biológicos, com o auxilio de solventes apropriados, de tal modo que entre o solvente e a substância solubilizada, isto é, a substância constituinte do material biológico, não ocorra nenhum tipo de reação química. No que se refere ao isolamento de substâncias constituintes solúveis em água, tais como a sacarose, a inulina e o amido, a partir de materiais biológicos é preferencialmente utilizada água como meio de extração, como, por exemplo, no processo de obtenção de açúcar a partir de beterraba sacarina, bem como de beterrabas sacarinas trituradas. Em uma variante do processo descrito de acordo com a presente invenção podem ser obtidas, adicionalmente ou de modo exclusivo, a partir do material biológico, substâncias constituintes lipossolúveis por meio da utilização de meios solventes predominantemente apoiares e/ ou orgânicos.

Em uma modalidade especialmente preferida de uso da presente invenção, a etapa (a) do processo descrito de acordo com a presente invenção, quer seja, o processo de eletroporação do material biológico, é realizado em um meio condutor, de tal modo que o material biológico seja submetido a um campo de alta tensão. De modo preferencial, é previsto que o campo de alta tensão seja produzido de uma maneira que já é de conhecimento, como por exemplo, por meio de eletrodos condutores de corrente ou por meio da aplicação de uma voltagem, em especial de uma alta voltagem, sobre o material biológico em questão. De modo especialmente preferencial, é utilizado o desenvolvimento de alta tensão em forma de impulso, embora também seja prevista a utilização de campos alternativos periódicos e campos de corrente continua. A intensidade do campo elétrico deve perfazer, de modo preferencial, o valor de cerca de 0,5 a 1,5 kV/cm, em especial de 0,7 a 1,3 kV/cm.

Em uma variante especialmente preferencial da presente invenção, a condutibilidade do meio onde se encontra o material biológico é de tal maneira ajustada à condutibilidade do material biológico que, com isso, é atingida uma otimização do desenvolvimento de linhas de campo no interior do material biológico. De modo preferencial, a condutibilidade deve perfazer o valor de cerca de 0,2 a 2,5 mS/cm, em especial de 0,4 a 2,1 mS/cm.

Em uma variante especialmente preferencial da presente invenção, são utilizados para o processo de eletroporação toda o conteúdo de frutos, assim como todo o conteúdo da beterraba sacarina. Foi demonstrado que, desse modo, as necessidades energéticas requeridas para o processo de eletroporação, em comparação com o processo de eletroporação de materiais biológicos triturados, são reduzidas. Evidentemente, também é previsto que o material biológico do processo de eletroporação também seja introduzido na forma triturada, como por exemplo, no que se refere à beterraba sacarina na forma de pequenos pedaços de beterraba.

De acordo com a presente invenção é realizado, de modo preferencial, na etapa (b) do processo descrito de acordo com a presente invenção, a separação do suco celular a partir do material biológico submetido a uma carga mecânica reduzida. De acordo com a presente invenção é previsto que a carga mecânica, isto é, a pressurização do material biológico, na etapa (a) , na etapa (b) , na etapa (c) , na etapa (d) do processo descrito de acordo com a presente invenção, constantemente, isto é, em cada momento e em cada fase do processo, perfaça um valor de menos do que 2 MPa, em especial de menos do que 1 MPa, de preferência de menos do que 0,5 MPa. De modo preferencial, isso significa que, de acordo com a presente invenção, a pressão sobre o material biológico, bem como a carga mecânica do material biológico durante todo o processo sempre perfaz, exclusivamente, o valor de menos do que 2 MPa e, de modo preferencial, que nenhuma outra força ou carga é exercida sobre o material biológico. De acordo com a presente invenção, a carga mecânica do material biológico é reduzida ao máximo, de modo especialmente preferencial e a tensão de compressão fica sempre em torno de menos do que 1 MPa, de preferência em torno de menos do que 0,5 MPa. Em especial, não é exercida nenhuma pressão, assim como não é exercida nenhuma carga mecânica sobre o material biológico. A reduzida carga mecânica, em comparação com o que se é conhecido através do estado da técnica, é uma carga mecânica elevada que perfaz um valor superior a 2 MPa, principalmente de cerca de 10 MPa até cerca de 30 MPa, a qual se iguala a uma compressão do material biológico, significativamente reduzida. A carga mecânica preferencialmente reduzida, descrita de acordo com a presente invenção, é normalmente conseguida por meio de um simples processo de fulonagem e/ ou viragem do material biológico, por exemplo, em um parafuso sem fim, o qual é preferencialmente projetado como um parafuso sem fim do tipo inteiriço. Para a realização dos processos de fulonagem e/ ou viragem do material biológico também podem ser utilizados, naturalmente, outros dispositivos que já são conhecidos, os quais se servem a um fim deste tipo. De modo preferencial, estes se caracterizam por todos os tipos de transportadora do tipo parafuso sem fim, como por exemplo, parafusos sem fim do tipo entreaberto, mas também tapetes transportadores, tapetes transportadores do tipo vibratório ou cilindros.

De modo surpreendente, foi mostrado que já com uma carga mecânica reduzida (veja acima) sobre o material biológico submetido a tratamento prévio por meio de eletroporação, em especial de beterrabas, bem como de beterrabas trituradas em pequenos pedaços, pode ser obtida uma grande quantidade de suco celular e, com isso, já uma grande quantidade das substâncias constituintes que estão presentes no material biológico. Conforme já se é de conhecimento, as beterrabas abertas por processo térmico ou elétrico, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços em um tratamento prévio tradicional, como por exemplo antes de um processo de extração, são submetidas à prensagem a uma alta pressão mecânica de mais do que 2 MPa, principalmente de cerca de 10 a 30 MPa, por meio do qual as beterrabas, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços fortemente modificadas por processo mecânico, principalmente em uma consistência de purê, devem ser transferidas para as etapas do processo posteriores a esta prensagem. Por outro lado, por meio da carga mecânica preferencialmente reduzida, descrita de acordo com a presente invenção, o material biológico tratado na etapa (b) para a separação do suco celular, permanece inalterado tanto em seu formato quanto dimensões e pode, por conseguinte, ser introduzido, de maneira simplificada, na etapa (c) realizada subseqüentemente, quer seja, no processo de extração, em um formato mecanicamente inalterado.

Em adição a esse fato, resulta, de maneira especialmente vantajosa, que o suco celular separado na etapa (b) , em decorrência da carga mecânica reduzida que é aplicada, apresenta uma aparência substancialmente clara e não se encontra contaminado pelos componentes teciduais que são irrefutavelmente liberados quando utilizada uma carga mecânica elevada, em especial partículas em suspensão etc e, por conseguinte, pode ser obtido em uma forma especialmente purificada. Em uma outra variante da presente invenção, o suco celular separado na etapa (b) é ainda clarificado por meio da adição de agentes com ação floculante.

Por meio da etapa (b) do processo descrito de acordo com a presente invenção é conseguido, de acordo com a presente invenção, um tratamento prévio do material biológico antes do processo de extração na etapa (c) realizada subseqüentemente. Esse tratamento prévio possibilita, de acordo com a presente invenção, de maneira vantajosa, a separação prévia do suco celular a partir do material biológico, de forma especialmente efetiva. Foi demonstrado que o material biológico submetido a tratamento prévio, de acordo com a presente invenção, em decorrência da carga mecânica preferencialmente reduzida, conforme descrito com a presente invenção, é mecanicamente estável e apresenta um empacotamento frouxo, de tal modo que o meio de extração pode atravessar muito bem este envoltório, possibilitando um processo de extração especialmente efetivo.

Uma outra vantagem do processo descrito de acordo com a presente invenção consiste no fato de que por meio da separação prévia de uma grande quantidade de suco celular e da quantidade de substâncias constituintes do material biológico, que estão presentes de maneira substancial neste suco, o processo de extração realizado a jusante deve promover uma contribuição essencialmente reduzida no que se refere ao isolamento das substâncias constituintes a partir do material biológico. Em especial no que se refere à utilização de beterrabas sacarinas, bem como de beterrabas sacarinas trituradas em pequenos pedaços, utilizadas como material biológico, é verificada uma redução da quantidade de açúcar separada no processo de extração realizado a jusante. Por meio da utilização preferencial de beterrabas, bem como de beterrabas trituradas em pequenos pedaços como material biológico, o rendimento perfaz o valor de cerca de 10 % a 30 % de massa, com relação à massa total do material biológico.

De maneira especialmente vantajosa, tem-se que o efeito descrito de acordo com a presente invenção resulta em uma sensível redução da quantidade de água que deve ser adicionada, a qual deve ser utilizada para a extração das substâncias constituintes do material biológico. Desse modo, obtém-se, de acordo com a presente invenção, uma sensível redução da formação de produtos intermediários, isto é, da relação da quantidade de extrato para a quantidade de material biológico utilizado. A formação de produtos intermediários, nesse caso, é reduzida para valores que se encontram abaixo de 100 %, em especial para cerca de 90 %. De maneira especialmente vantajosa resulta, a partir da limitada redução da formação de produtos intermediários, descrita de acordo com a presente invenção, em um aumento da pureza do extrato para valores acima de 90 %, em especial para cerca de 91,5 % até 92,5 %. Em seguida, a quantidade de calcário ativo (leite de cal) utilizada, por exemplo, pode ser substancialmente reduzida, em especial para valores de cerca de 15 % até cerca de 30 %, subseqüentemente ao isolamento do extrato na etapa (c) para o processo de purificação do extrato que é preferencialmente previsto, de acordo com a presente invenção.

Sem que se fique limitado à teoria, tem-se que, por um lado, por meio do processo de eletroporação na etapa (a) , uma vez que por meio do processo de eletroporação já é efetuada uma abertura das células e, por outro lado, por meio da separação de uma grande quantidade do suco celular a partir do material biológico submetido ao processo de eletroporação na etapa (b), é verificada uma redução substancial das exigências do processo posterior de extração, de tal modo que a extração do material biológico possa ser efetuada a temperaturas significativamente reduzidas. Por conseguinte, o processo preferencial descrito de acordo com a presente invenção também se distingue pelo fato de que a etapa de extração (c) é realizada, em comparação com o estado da técnica, a uma temperatura essencialmente menor, isto é, a uma temperatura de 10°C até 65°C, de preferência de 45°C até 60°C, em especial de 46°C até 60°C.

Evidentemente a temperatura de extração pode ser ajustada para as necessidades do material biológico e ainda se encontra essencialmente mais baixa ou mais elevada, tanto quanto ainda se possa realizar um processo de extração. Em decorrência da diminuição da temperatura de extração, o material biológico, como por exemplo, as beterrabas trituradas em pequenos pedaços, é mais cuidadosamente tratado, quando se compara com o processo tradicional de desnaturação térmica. Como conseqüência deste fato é verificado um aumento vantajoso, de acordo com a presente invenção, da capacidade de prensagem do material biológico, em especial das beterrabas trituradas em pequenos pedaços, em cerca de 2 pontos percentuais em percentual sobre PS (PS = peso seco).

De acordo com a presente invenção também é previsto que o extrato purificado, em especial o suco purificado I e II seja, em seguida, submetido a um processo de espessamento em um dispositivo de evaporação em várias etapas, para cerca de 70 % com relação ao peso seco (PS). A quantidade de energia que é necessária para a evaporação subseqüente da água adicionada, a partir do extrato obtido, é diminuída em decorrência da redução que é conseguida da quantidade de água externa adicionada, conforme descrito de acordo com a presente invenção.

De acordo com a presente invenção, o açúcar e/ ou o suco purificado é obtido de maneira preferencial, a partir do extrato que é obtido a partir do processo de extração das beterrabas sacarinas tratadas, de acordo com a presente invenção, em um dispositivo de cristalização que apresenta diversas etapas. 0 material biológico extraído, em especial as beterrabas trituradas em pequenos pedaços submetidas a processo de extração são, a seguir, ainda submetidas a processo de drenagem mecânica e, por exemplo, misturadas com melaço, de tal modo que após o processo de secagem térmica seja preferencialmente comercializado como ração animal, em especial como pelotas de ração animal.

Em uma variante preferencial da presente invenção, o processo de extração é efetuado na etapa (c) como processo de extração alcalina, em especial por meio da utilização de substâncias com ação alcalinizante como o leite de cal e/ ou a cal viva. No contexto da presente invenção é compreendido pelo conceito de "alcalino" o valor de pH de um meio aquoso em torno de pH 7 até cerca de pH 14 (a uma temperatura de 20°C). Em uma outra variante preferencial da presente invenção, o processo de extração alcalina é realizado em um valor de pH 7,5 até um valor de pH 11, em especial em um valor de pH de cerca de 10, como por exemplo, um valor de pH 10,2.

Em um processo de extração alcalina, não podem ser eliminadas, em todos os casos, as reações químicas com o material biológico, podendo ser formada, em especial, uma porção de pectato de cálcio de alto peso molecular. No que se refere às temperaturas conhecidas do processo de extração, de cerca de 70°C até 75°C, tem-se que estas reações químicas indesejadas do processo de extração alcalina ocorrem com tanta freqüência que, em parte, grandes quantidades de pectato de cálcio são formadas, o qual dificulta de maneira substancial a filtração do extrato purificado obtido de preferência por meio de processo de purificação do suco, de tal modo que um processo desse tipo não possa ser transformado na prática.

Por outro lado, o processo de extração alcalina preferencial, descrito de acordo com a presente invenção, que é efetuado pela utilização de baixas temperaturas, promove uma diminuição da formação desses compostos de alto peso molecular, por meio dos quais é alcançado um coeficiente de filtração de menos de 1 mm/g, ao ser realizado o processo de filtração do extrato purificado, em especial do suco purificado I e/ ou do suco purificado II obtido pelo processo de extração de beterrabas sacarinas por meio de purificação do suco. A alcalinização do material biológico, de preferência as beterrabas sacarinas, a cana de açúcar ou a chicória, como por exemplo, por meio de leite de cal, hidróxido de cálcio, sacarato de cálcio ou cal viva, já é realizada, de modo preferencial, diretamente após o processo de eletroporação (etapa (a)), em especial em um silo intermediário, antes do processamento subseqüente do material biológico na etapa (b) . Em uma outra variante da presente invenção, as substâncias alcalinas são adicionadas no momento de separação do suco celular na etapa (b) . Em uma outra variante da presente invenção, as substâncias alcalinas são adicionadas diretamente antes da realização do processo de extração (etapa (c)).

Em uma modalidade preferida de uso da presente invenção, a alcalinização do material biológico, ou seja, de preferência das beterrabas, bem como das beterrabas trituradas em pequenos pedaços, da cana de açúcar ou da chicória, é efetuada por meio da adição do agente de alcalinização diretamente na maquina de corte. Isso apresenta a vantagem de uma desinfecção parcial do material biológico.

Em uma modalidade preferida de uso da presente invenção, a alcalinização do material biológico é efetuada por meio da adição do agente de alcalinização nos silos de material biológico, em especial os silos de beterrabas, ou ao longo do transporte para o silo, em especial silos de beterrabas. Isso apresenta a vantagem de uma desinfecção parcial do material biológico.

De acordo com a presente invenção, as substâncias alcalinas são introduzidas, de modo preferencial, normalmente na forma de soluções aquosas ao material biológico, sendo de preferência borrifadas. Em uma outra variante da presente invenção, é introduzido, no processo, pelo menos uma substância alcalina sobre o material biológico, em especial cal, cal viva em forma sólida preferencialmente na forma de pó, com o objetivo de se realizar a alcalinização do material biológico.

Por meio da alcalinização do material biológico, em especial em uma fase precoce do processo descrito de acordo com a presente invenção, de preferência na etapa (b) ou diretamente antes desta, resulta, de acordo com a presente invenção, de modo especialmente preferencial, em uma purificação do suco celular já separado diretamente ao longo do processo de separação a partir do material biológico. Em uma utilização preferencial de beterrabas ou beterrabas trituradas em pequenos pedaços, como material biológico, é efetuada, desse modo, uma separação prévia de substâncias não sacaridicas, principalmente proteínas. Com isso, uma grande parte das substâncias não sacaridicas permanece adsorvida ou coagula, aderindo aos pequenos pedaços de beterrabas obtidos por trituração, até que ocorra o final do processo de extração. Evidentemente também pode ser realizado, em seguida, um processo de purificação completo do suco celular separado, por meio de um processo que já é de conhecimento.

Por meio da alcalinização do material biológico, além disso, é conseguida uma redução do risco de infecção do material biológico e, um aumento da estabilidade microscópica do material biológico e do suco celular submetido a processo de separação, ao longo do processamento. A estabilidade microbiológica, nesse caso, se encontra em torno de 104 CFU/mL.

Em uma outra variante da presente invenção é adicionado, no processo descrito de acordo com a presente invenção, de preferência na etapa (b) , ao material biológico, pelo menos um agente auxiliar. No contexto da presente invenção é compreendido pelo conceito de um "agente auxiliar", um composto ou substância química pura, a qual não possui nenhuma função na substância constituinte obtida, de preferência no gênero alimentício obtido. Estas substâncias são representadas por agentes combustíveis como condensados, mas também água de processo, solventes, agentes desinfetantes como o formaldeído ou agentes de vaporização espumosos. De modo preferencial, estas substâncias são também representadas por agentes de ação floculante, tais como os agentes floculantes catiônicos ou aniônicos, substâncias destinadas à alcalinização e/ ou à adição de ions cálcio, tais como leite de cal, cal viva, hidróxido de cálcio, sacarato de cálcio, sulfato de cálcio e outros sais de cálcio e/ ou sais de alumínio. 0 agente auxiliar que é preferencialmente adicionado, de acordo com a presente invenção, é normalmente introduzido na forma de uma solução, ao material biológico, sendo de preferência borrifado. Em uma outra variante da presente invenção, este agente auxiliar adicionado é introduzido na forma sólida, em especial na forma de pó. Dessa forma, os agentes auxiliares utilizados também efetuam uma purificação prévia do suco celular separado.

De maneira especialmente vantajosa, observa-se que a alcalinização do material biológico e/ ou a adição de ions cálcio é facilitada por meio do processo de eletroporação do material biológico, descrito de acordo com a presente invenção, na etapa (a) , em que as paredes celulares se encontram de tal maneira abertas que, em especial na etapa (b) , durante o processo de separação do suco celular a partir do material biológico se verifica essa facilitação.

Em especial por meio da combinação preferencial, descrita de acordo com a presente invenção, do processo de eletroporação descrito na etapa (a) e da extração alcalina descrita na etapa (c) do processo, é verificado um aumento adicional da drenagem do material biológico depois do término do processo descrito de acordo com a presente invenção, como por exemplo, por meio da prensagem, até se atingir cerca de 8 pontos percentuais em percentual sobre PS (PS = peso seco).

Um objeto preferencial da presente invenção, portanto, também diz respeito a um processo que promova o aumento da compressibilidade do material biológico submetido a processo de extração, em especial de beterrabas trituradas em pequenos pedaços e, com isso, do percentual de peso seco que pode ser alcançado com o processo de prensagem, o qual se distingue pelo fato de que em uma primeira etapa é realizado um processo de eletroporação do material biológico, em especial de beterrabas sacarinas e, em uma etapa subseqüente, é efetuado um processo de extração alcalina do material biológico submetido à eletroporação, em especial das beterrabas sacarinas submetidas à eletroporação, bem como de beterrabas trituradas em pequenos pedaços, cana de açúcar ou chicória e, em seguida, o material biológico submetido à extração é obtido com uma elevada compressibilidade.

Um outro objeto preferencial da presente invenção, portanto, também diz respeito a um processo para o isolamento de material biológico extraído, em especial de beterrabas trituradas em pequenos pedaços, cana-de-açúcar ou chicória submetidos a processo de extração, com um elevado percentual sobre peso seco, de preferência de cerca de 38 % PS (percentual sobre peso seco), o qual se distingue pelo fato de que em uma primeira etapa, o material biológico, em especial as beterrabas sacarinas são submetidas a processo de eletroporação, em uma etapa subseqüente, é efetuado um processo de extração alcalina do material biológico submetido à eletroporação, em especial as beterrabas sacarinas submetidas a processo de eletroporação, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços, em uma etapa seguinte o material biológico submetido a processo de eletroporação, em especial as beterrabas sacarinas submetidas a processo de eletroporação, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços, é submetido a processo de prensagem, de preferência de um modo que já é de conhecimento e, em seguida, o material biológico extraído é obtido com um alto percentual sobre peso seco.

Em uma outra variante preferencial da presente invenção, o material biológico é, em adição, triturado entre as etapas (a) e (b) , em uma outra etapa do processo, como por exemplo, no que se refere à transformação de beterrabas sacarinas em beterrabas trituradas em pequenos pedaços. Essa etapa tem por objetivo promover uma facilitação ainda maior do processo de separação do suco celular a partir do material biológico submetido ao processo de eletroporação.

Além disso, em uma outra variante preferencial deste processo, a etapa (b) do processo já é realizada no interior de uma porção do parafuso sem fim localizada na região de transmissão, bem como na região de tamponamento, disposta na secção de entrada do material biológico. A pressão mecânica inicial exercida sobre o material biológico, preferencialmente, sempre perfaz, tanto na região de transferência como também no parafuso sem fio do tipo inteiriço, o valor de menos do que 2 MPa, em especial preferencialmente inferior a 1 MPa, de preferência menor do que 0,5 MPa. De modo especialmente preferencial não é exercida nenhuma pressão inicial. Evidentemente, a região de transmissão prevista tem, de modo preferencial, a função de promover o armazenamento intermediário do material biológico, bem como o acúmulo de água para a entrada no parafuso sem fio; a pressão exercida, nesse caso, sobre o material biológico é considerada desprezível. De maneira especial, deve ser ressaltado que o material biológico acumulado na região de transmissão é transferido, de um modo que é de conhecimento, com boa eficiência, para o parafuso sem fim e, o parafuso sem fim apresenta um bom nivel de enchimento.

Em uma outra variante da presente invenção, o revestimento externo e/ ou os passos de rosca helicoidal, isto é, os parafusos do parafuso sem fim preferencialmente utilizado, de acordo com a presente invenção, são perfurados. Isso significa que eles apresentam orifícios, por meio dos quais o suco celular separado a partir do material biológico pode escoar do parafuso sem fim. De maneira especialmente vantajosa tem-se que os revestimentos externos e parafusos são perfurados. 0 suco celular, isto é, o suco de transporte, que é liberado, em especial por meio do transporte do material biológico ao longo do parafuso sem fim atravessa os passos de rosca helicoidal perfurados e/ ou os revestimentos externos perfurados do parafuso sem fim e é coletado em uma cuba que normalmente se encontra disposta, de acordo com a presente invenção, junto ao parafuso sem fim, em especial circundando o parafuso sem fim. Essa cuba desemboca normalmente em um canal de escoamento, de preferência no ponto mais baixo.

Em uma outra variante da presente invenção, a região de transmissão, isto é, a região de tamponamento, na qual o material biológico submetido a processo de eletroporação é coletado antes de ser transferido para a porção do parafuso sem fim destinado à entrada do material biológico, é guarnecido com um escoadouro, de preferência no ponto mais baixo da região de tamponamento. 0 suco celular separado a partir do material biológico na região de tamponamento flui em direção a uma porção integrante sobre o escoadouro preferencialmente previsto, de onde escoa. 0 objeto da presente invenção, por conseguinte, também é caracterizado por um dispositivo destinado ao isolamento de substâncias constituintes de materiais biológicos, o qual é normalmente utilizado para a realização do processo descrito de acordo com a presente invenção. Este dispositivo apresenta, de acordo com a presente invenção, um dispositivo, em especial uma câmara que se destina à realização do processo de eletroporação do material biológico, assim como pelo menos um parafuso sem fim do tipo inteiriço para a captação do material biológico submetido a processo de eletroporação, com o objetivo de realizar a separação do suco celular a partir do material biológico e, um extrator que se destina a realizar a extração do material biológico. De acordo com a presente invenção, este parafuso sem fim do tipo inteiriço apresenta perfurações em seu revestimento externo e/ ou seus passos de rosca helicoidal. De modo preferencial está disposta no parafuso sem fim do tipo inteiriço, uma cuba para a captação do suco celular que foi submetido a processo de separação no interior do parafuso sem fim do tipo inteiriço, a qual, preferencialmente, se encontra circundando o parafuso sem fim do tipo inteiriço e, em especial, está hermeticamente fechada. A função do parafuso sem fim do tipo inteiriço descrito de acordo com a presente invenção inclui, de modo efetivo, realizar a fulonagem do material biológico, isto é, realizar uma carga mecânica ínfima. De modo especialmente preferencial, isso está ligado com a outra função preferencial do parafuso sem fim do tipo inteiriço, qual seja, o transporte do material biológico ao longo do dispositivo, de preferência do dispositivo de eletroporação para o extrator.

De acordo com a presente invenção, tem-se, de modo preferencial, que o extrator é representado por um extrator em torre. Em uma outra variante da presente invenção, o extrator se caracteriza por um extrator do tipo parafuso sem fim em formato de calha, tal como um extrator do tipo DDS. Em uma outra variante da presente invenção este extrator é um extrator de células do tipo cilíndrico, tal como o tambor RT.

Em uma outra modalidade preferida de uso da presente invenção, o dispositivo descrito de acordo com a presente invenção inclui um mecanismo de produção de corte, isto é, uma maquina de corte, de preferência uma maquina de corte em formato cilindrico, a qual está disposta ao longo da região de transporte do material biológico a partir do dispositivo de eletroporação para o parafuso sem fim do tipo inteiriço e o material biológico submetido a processo de eletroporação é ainda triturado antes da transferência para o parafuso sem fim do tipo inteiriço. Em uma outra variante da presente invenção, este mecanismo de produção de corte se encontra guarnecido com um silo intermediário para a captação do material biológico que foi submetido a processo de eletroporação antes da trituração, o qual traz à disposição, primariamente por meio do empilhamento do material biológico, a pressão necessária para esta trituração.

De modo preferencial, tem-se, em adição, um reservatório de mosto agregado à porção do parafuso sem fim destinado à entrega do material biológico transportado, no interior do qual o material biológico que escoa do parafuso sem fim é coletado, de preferência com o objetivo de se realizar a extração subseqüente do material biológico no extrator.

Em uma modalidade preferida de uso do dispositivo descrito de acordo com a presente invenção é previsto, em adição, pelo menos um dispositivo de dosagem para as substâncias que são adicionadas, tais como os agentes auxiliares e/ ou os agentes alcalinizantes. Este dispositivo de dosagem contém, em uma variante da presente invenção, pelo menos um canal de condução de fluidos com pelo menos uma cabeça de pulverizador ligada a este canal para que haja a borrifação de soluções dos agentes auxiliares e/ ou dos agentes alcalinizantes, tal como o leite de cal, sobre o material biológico que se encontra, de preferência, no interior do parafuso sem fim do tipo inteiriço. Em uma outra variante da presente invenção, este dispositivo de dosagem é representado por um dispositivo que se serve à adição de substâncias sólidas, de preferência de substâncias na forma de pó, em especial, este é representado por um dosador pneumático e/ ou um transportador em espiral.

De modo especialmente preferencial, o dispositivo de dosagem está disposto em uma região de dosagem do parafuso sem fim do tipo inteiriço, em especial sobre seu revestimento externo. Em uma outra variante da presente invenção, tem-se que o dispositivo de dosagem se encontra disposto em uma região de dosagem do silo intermediário. Em uma outra variante da presente invenção, tem-se que o dispositivo de dosagem se encontra disposto em uma região de dosagem do reservatório de mosto. Neste contexto, é compreendida pelo conceito de uma "região de dosagem", aquela região circunscrita, por meio da qual o agente a ser dosado, isto é, os agentes auxiliares, os agentes alcalinizantes, etc, anteriormente mencionados, através do dispositivo de dosagem selecionado, podem ser adicionados ao, bem como, sobre o material biológico.

Em uma outra variante preferencial da presente invenção, tem-se que a porção do parafuso sem fim que se destina à captação do material biológico submetido a processo de eletroporação se encontra, de preferência, localizada na região inicial deste parafuso sem fim, em um ponto mais baixo, ao passo que a porção do parafuso sem fim que se destina à captação do material biológico transportado se encontra, de preferência, em uma região final do parafuso sem fim, em um ponto mais alto, o qual se dispõe acima do ponto do ponto mais baixo anteriormente mencionado. Isso significa dizer que o parafuso sem fim do tipo inteiriço previsto, de acordo com a presente invenção, está disposto ao longo de um declive, no qual o material biológico é transportado, no interior do parafuso sem fim do tipo inteiriço, do ponto mais baixo até o ponto mais alto em oposição ao declive.

As outras modalidades preferidas de uso da presente invenção são resultado das reivindicações abaixo mencionadas. 0 dispositivo descrito de acordo com a presente invenção é explicado de maneira mais pormenorizada por meio da figura 1: a figura 1 mostra uma representação esquemática de uma modalidade preferida de uso do dispositivo descrito de acordo com a presente invenção, o qual apresenta um dispositivo que se destina a realizar o processo de eletroporação do material biológico (1), um aparelho de corte (3) que se destina à trituração do material biológico submetido a processo de eletroporação com silos intermediários (2) e a região de transferência (4), um parafuso sem fim do tipo inteiriço perfurado (5) guarnecido com uma cuba para recolhimento de fluidos, pelo menos um dispositivo de dosagem (6) para a adição de agentes auxiliares sobre o material biológico, um escoadouro (7) para a coleta de sucos a partir da região de transferência e a partir do parafuso sem fim do tipo inteiriço e um extrator (8). A invenção é, a seguir, explicada de modo mais pormenorizado com o auxilio dos exemplos que se seguem.

Exemplo 1: Extração alcalina do material biológico (beterraba) submetido a processo de eletroporação As beterrabas imediatamente colhidas ou armazenadas são lavadas e, em seguida, introduzidas na forma de pedacinhos grosseiramente cortados ou ainda, não cortadas, em um dispositivo de eletroporação (1) com impulsos de alta tensão de 0,7 até 1,5 kV/cm. Com isto, as beterrabas, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços se encontram em um meio condutor com uma condutância de 0,4 até 2,1 mS/cm. Por meio do processo de eletroporação, tem- se que as paredes celulares são submetidas a abertura de um maneira que já é de conhecimento.

As beterrabas submetidas a processo de eletroporação, bem como as beterrabas trituradas em pequenos pedaços são, em seguida, transferidas para um silo intermediário (2) , diretamente, pela máquina de corte (3) e, desta região, chegam ao aparelho de corte (3), são trituradas e conduzidas, então, através de uma região de transmissão (4) em um parafuso sem fim do tipo inteiriço (5), cujo revestimento externo, assim como seus passos de rosca helicoidal são perfurados, de tal modo que seja possibilitado o escoamento do suco celular, isto é, do suco de transporte, que provém das beterrabas trituradas em pequenos pedaços. No silo intermediário, é realizada a dosagem do leite de cal para a redução das atividades microbiológicas. 0 parafuso sem fim do tipo inteiriço fechado apresenta a tarefa de promover o transporte das beterrabas trituradas em pequenos pedaços submetidas a processo de eletroporação que foram transformadas em mosto de beterraba triturada para o reservatório de mosto do extrator (8) que é previsto para essa função. Sua disposição apresenta um declive que está direcionado para cima, na direção do transporte. Isso significa que o ponto mais baixo do parafuso sem fim do tipo inteiriço se localiza imediatamente abaixo da região de transferência (4), entre a máquina de corte (3) e o parafuso sem fim (5). 0 seu ponto mais alto está localizado imediatamente antes da região de incidência do mosto de beterraba triturada. Entre a saída da máquina de corte e a entrada deste parafuso sem fim do tipo inteiriço, que está projetado como parafuso sem fim de transporte, se encontra uma região de transferência (4) projetada como região de tamponamento. Neste local são coletadas as beterrabas frescas trituradas em pequenos pedaços, que foram submetidas a processo de eletroporação. No ponto mais baixo do parafuso sem fim se encontra um escoadouro (7). Este escoadouro tem a função de realizar o recolhimento dos sucos celulares que foram liberados ao longo do transporte no interior do parafuso sem fim e/ ou ao longo da pressurização mecânica na região de transferência, a partir das beterrabas trituradas em pequenos pedaços que foram submetidas a processo de eletroporação. 0 parafuso sem fim (5) tem, por um lado, a tarefa de promover o transporte das beterrabas trituradas em pequenos pedaços transformadas em mosto de beterrabas trituradas, que foram submetidas a processo de eletroporação e, por outro lado, este dispositivo também tem a tarefa de realizar o carregamento mecânico, bem como a fulonagem do material biológico triturado quando do transporte em direção ao declive. A pressão mecânica inicial a partir da região de transmissão sempre perfaz, nesse caso, o valor de menos do que 2 MPa. Esse valor máximo de pressão vale para todo o dispositivo, isto é, no trajeto da máquina de corte para o mosto de beterrabas trituradas através do dispositivo descrito, o material biológico triturado submetido a processo de eletroporação está sujeito a uma pressão que, a cada momento, se encontra abaixo do valor de 2 MPa. 0 suco de transporte que é liberado ao longo do transporte das beterrabas trituradas em pequenos pedaços através do parafuso sem fim (5) atravessa pelas perfurações do revestimento externo do parafuso sem fim e é coletado em uma cuba que se encontra circunscrita ao parafuso sem fim do tipo inteiriço, a qual desemboca no ponto mais baixo do parafuso sem fim, no escoadouro (7) anteriormente descrito.

Ao longo do transporte das beterrabas trituradas em pequenos pedaços submetidas a processo de eletroporação no interior do parafuso sem fim do tipo inteiriço, é verificado o escoamento dos sucos celulares das beterrabas trituradas em pequenos pedaços submetidas a processo de eletroporação, por meio da perfuração do parafuso sem fim do tipo inteiriço e da perfuração do revestimento externo do parafuso sem fim e, estes são recolhidos na cuba que se encontra localizada embaixo do parafuso sem fim do tipo inteiriço. Em seguida, estes sucos celulares são conduzidos para o escoadouro (7). Com isto, a cuba circunda o parafuso sem fim do tipo inteiriço de maneira hermética.

Entre a cuba e o revestimento externo do parafuso sem fim estão localizados, na direção axial do parafuso sem fim, canais de condução de fluidos. Os canais de condução de fluidos possuem cabeças de pulverizador, que apresentam a função de dispositivo de dosagem (6), por meio das quais os agentes auxiliares são borrifados, do meio externo, sobre o revestimento externo do parafuso sem fim do tipo inteiriço. Em uma modificação da presente invenção, são previstas diversas regiões de dosagem que possuem pulverizadores na porção interna do parafuso sem fim do tipo inteiriço, as quais se encontram diretamente dispostas do início do parafuso sem fim do tipo inteiriço, na direção de transporte do parafuso sem fim do tipo inteiriço, até mais ou menos o ponto no parafuso sem fim do tipo inteiriço, a partir do qual o material biológico triturado, em caso de funcionamento normal do parafuso sem fim, ainda apresenta um tempo de retenção adicional de cerca de 5 minutos no interior do parafuso sem fim. Por meio desses vaporizadores é realizada a dosagem dos agentes auxiliares nos invólucros de material biológico triturado transportado. Através das regiões de adição de agentes auxiliares no silo intermediário e no parafuso sem fim é adicionada uma solução de sacarato de cálcio às beterrabas trituradas em pequenos pedaços, em seu trajeto para o mosto de beterrabas trituradas. De modo alternativo, também é possível que seja adicionado às beterrabas trituradas em pequenos pedaços, o leite de cal ou a cal seca. A maior parte desta solução é absorvida pelas beterrabas trituradas em pequenos pedaços. As beterrabas trituradas em pequenos pedaços, com isso, absorvem cálcio e são de tal maneira preparadas para uma extração alcalina que esta etapa é realizada de um modo que já é de conhecimento. As quantidades de sacarato de cálcio, bem como de cal ou leite de cal, que não foram absorvidas pelas beterrabas trituradas em pequenos pedaços, são coletadas no ponto mais baixo do parafuso sem fim e, neste local, em conjunto com o suco celular, isto é, com o suco de transporte, são eliminados e submetidos a uma etapa de processamento.

As beterrabas trituradas em pequenos pedaços submetidas a fulonagem, antes do parafuso sem fim, são introduzidas, por meio do recipiente de mosto, em um dispositivo de extração a refluxo, no qual é submetido a processo de extração e o extrato é coletado. A temperatura do processo de extração perfaz um valor de 45°C até 60°C; de modo preferencial, é escolhida uma temperatura nitidamente superior a 45°C, no entanto, no máximo de 60°C. 0 extrator, nesse caso, é representado por um extrator em torre, um extrator do tipo parafuso sem fim em formato de calha, bem como um extrator de células do tipo cilíndrico.

No interior do extrator, é efetuada a extração das beterrabas trituradas em pequenos pedaços, em refluxo, para o meio de extração (água fresca).

Em seguida a isso, é realizado um processo de purificação do suco celular com leite de cal e ácido carbônico. 0 extrato purificado obtido (suco purificado I e II) é submetido a processamento ulterior de modo convencional; isso significa que depois do espessamento do suco celular até a formação de um xarope, verifica-se a obtenção do açúcar em cristalizadores, por meio de um processo subseqüente de evaporação e cristalização sucessiva. 0 depósito de carbonato de cálcio separado é submetido a processo de drenagem aquosa de modo convencional por meio de filtro prensa e comercializado como fertilizante químico, o denominado cal carbonatado.

Ao suco celular separado no parafuso sem fim do tipo inteiriço e/ ou na região de transmissão é adicionado, depois da etapa de alcalinização anteriormente mencionada, um agente de floculação apropriado. 0 suco de transporte é, em seguida, introduzido em um aparato de decantação estático convencional. A porção inferior do decantado é, então, retirada e introduzida no dispositivo de calagem prévia que realiza o processamento em paralelo do extrato. 0 sobrenadante obtido, por outro lado, é conduzido à sua outra possibilidade de utilização, a qual inclui a associação com o suco purificado a partir do processamento do extrato. Em paralelo a isso, tem-se que o extrato produzido é, em seguida, submetido a um processo de purificação convencional. 0 material biológico triturado que foi submetido a processo de extração é, então, submetido a uma etapa de prensagem em uma prensa de parafuso. A água sob pressão submetida a este processo é conduzida de volta para o aparelho extrator. 0 material biológico triturado sob pressão que sofreu o processo de prensagem, por outro lado, é submetido a uma drenagem térmica do tipo convencional, isto é, a processos como secagem a baixas temperaturas, secagem a altas temperaturas, bem como secagem por vaporização.

Exemplo 2: Processo de acordo com os critérios técnicos A seguir são representados experimentos de acordo com os critérios técnicos (beterrabas processadas: 6 kg/ h), de tal modo que seja ilustrada a vantagem do processo apresentado.

Etapa do processo de corte e alcalinização das beterrabas As beterrabas foram submetidas a processo de eletroporação em um aparelho de eletroporação com uma intensidade de campo elétrico de 0,7 até 1,5 kV/cm e, em seguida, foram cortadas em pequenos pedaços em um aparelho de corte técnico (firma Alexanderwerk S.A.)· As beterrabas trituradas em pequenos pedaços, então, foram transferidas para um misturador e misturadas com leite de cal (solução de cal hidratada). Nesse caso, foi atentado para o fato de que a temperatura das beterrabas trituradas em pequenos pedaços permaneceu abaixo de 20°C. A quantidade de solução de cal hidratada (concentração: 220 g CaO/ L) corresponde a uma adição eficaz de agente alcalinizante de cerca de 0,3 a 0,5 g CaO/ lOOg de beterraba. As beterrabas submetidas à alcalinização foram transferidas para um parafuso sem fim em formato de calha do tipo DDS. O revestimento externo e os passos de rosca helicoidal do transportador do tipo parafuso sem fim são perfurados. A massa de beterrabas trituradas em pequenos pedaços foi transportada por meio do transportador do tipo parafuso sem fim sob fulonagem branda. Ao longo do trajeto foram separados cerca de 20 % a 30 % de suco de beterrabas sacarinas da massa de beterrabas utilizada. 0 suco alcalino de beterrabas sacarinas (valor de pH: 11 a 12) foi coletado.

Etapa do processo de extração O material biológico triturado alcalinizado foi transferido para um extrator do tipo parafuso sem fim em formato de calha (tipo DDS) e ai foi submetido a processo de extração. As beterrabas trituradas em pequenos pedaços e a água de extração (água levemente alcalinizada e endurecida por meio da adição de leite de cal - valor de pH = 9,5; 80°dH) foram conduzidas em refluxo para o material biológico triturado. Em processo de trabalho do tipo semi- contínuo foi extraído o material biológico triturado previamente submetido a processo de extração do suco em uma ordem de grandeza de 4,8 kg por hora com uma adição de água fresca sobre a massa de material biológico triturado de 60 % até 80 %. O processo de extração foi realizado a uma temperatura reduzida de 60°C, quando comparado com o processo convencional.

Isto resulta, de modo especialmente vantajoso, em um baixo consumo de energia para a realização do processo e, em um tratamento mais cuidadoso do material biológico triturado. Isso se mostra, em especial, pelo fato de ser verificada uma melhor qualidade de extrato (elevada pureza), bem como uma melhor compressibilidade no processo de prensagem do material biológico triturado realizado a jusante.

Como vantagem principal do processo de extração alcalina em combinação com o processo de eletroporação foi mostrado, nos experimentos, uma compressibilidade mais elevada do material biológico triturado submetido à extração (prensagem em uma prensa de pistão), em comparação com o processo convencional, o que resultou em uma nitida elevação, em cerca de 8 pontos percentuais, do percentual sobre peso seco do material biológico triturado prensado.

Por exemplo, o percentual sobre peso seco (PS) de 38 % PS, em comparação com os 30 % PS do processo convencional é nitidamente aumentado. Isso também tem por conseqüência uma significante redução do consumo de energia ao ser realizado o processo subseqüente de drenagem térmica do material biológico triturado. A unidade do extrato se localiza na faixa de 91,5 % até 92,5 % e, com isso, é significativamente mais elevada do que em processos convencionais. As substâncias não sacaridicas integrantes deste extrato, que são submetidas a processo de extração em processos convencionais, tais como, por exemplo, substâncias de natureza protéica e pectina, permanecem, com o tratamento alcalino, no material biológico triturado e promovem um aumento de seu valor como ração animal no processamento realizado a jusante que visa à transformação em pelotas de ração animal.

No que se refere à realização técnica do processo, tem-se que a água sob pressão obtida por meio da prensagem do material biológico triturado que foi submetido a processo de extração é conduzida de volta para ao aparelho de extração. Com isso, é obtido, como conseqüência, a elevada pureza da água sob pressão, a qual, de modo especialmente vantajoso, perfaz um valor de cerca de 89 %.

Etapa do processo de purificação do suco obtido 0 suco de transporte alcalino e o extrato alcalino foram misturados. 0 processo de purificação do suco foi realizado em uma aparelhagem de laboratório destinada ao processo de purificação do suco (balão de três bocas com possibilidade de termostatização). À mistura foi adicionada leite de cal (concentração de 220 g CaO/ L) até que fosse obtida uma alcalinidade do meio de 0,4 a 0,6 g de CaO/ 100 mL de extrato) . Em adição a esse fato, foi realizado um tratamento alcalino do suco a uma temperatura de 85°C. Essa etapa do processo tem a função de promover a degradação do açúcar invertido e das amidas, os quais poderíam perturbar as etapas subseqüentes do processo. As etapas subseqüentes do processo correspondem, de maneira considerável, aos processos convencionais. Na primeira e segunda etapas de carbonatação é realizada a precipitação de carbonato de cálcio por meio da adição de dióxido de carbono, o qual se liga adsortivamente às substâncias não sacarídicas que estão presentes no suco, sendo separada do suco por meio do processo de filtração efetuado a jusante. Ao final do processo de purificação do suco é obtida uma quantidade reduzida de extrato. A partir dos experimentos pôde ser concluído que o extrato purificado de alta qualidade apresenta uma coloração reduzida (cerca de 600 a 800 I.E.), em comparação com os processos convencionais (mais do que 1000 I.E.).

Também a estabilidade do extrato obtido, em comparação com uma carga térmica no processo subseqüente de refluxo do suco é caracteristicamente elevada. Em teste de laboratório (ebulição por 1 hora sob refluxo do condensado) foi verificada uma alteração da coloração do suco bastante reduzida de somente cerca de 25 I.E. Uma desvantagem do processo é o conteúdo relativamente elevado em ions solúveis de cálcio, os assim denominados sais de cálcio.

Nesse sentido, pode ser suprimida a etapa do processo em que ocorre calagem, a qual prevê uma calagem prévia progressiva sob condições amenas de temperatura e alcalinidade.

Os precipitados de carbonato de cálcio separados produziram uma quantidade menor de substâncias não sacaridicas, quando em comparação com os processos tradicionais. Isso tem por conseqüência um aumento do valor de utilização do cal carbonatado como adubo.

Sumário dos resultados obtidos: • Por meio do tratamento prévio das beterrabas por meio das exigências mecânicas de pressão no interior do parafuso sem fim do tipo inteiriço e na região de transmissão é realizada a separação de uma quantidade substancial do suco celular a partir das beterrabas trituradas em pequenos pedaços. 0 rendimento, nesse caso, se encontra em torno de 10 % a 30 % de suco celular com relação à massa de beterrabas sacarinas que foi utilizada. • Por meio do processo de separação prévia do suco celular é verificada uma redução da quantidade de açúcar a ser submetida ao processo de extração que é realizada em uma etapa a jusante, o que resulta em uma sensível redução da formação de produtos intermediários em cerca de 90 %. • Por meio da redução da formação de produtos intermediários é verificado um aumento da pureza do extrato em cerca de 92 %. • O material biológico triturado submetido a processo de eletroporação é extraído, no processo de extração a refluxo, a uma temperatura baixa, isto é, a uma temperatura de 45°C a 60°C, de preferência sempre mais do que 45°C e sempre menos do que 60°C. Por meio do tratamento mais cuidadoso do material biológico triturado são obtidas outras vantagens para a qualidade (pureza) do extrato quando da realização do processo de extração. • A compressibilidade do material biológico triturado depois do processo de extração alcalina é aumentada. O aumento que é obtido com relação ao rendimento de produto seco perfaz o valor de 8 pontos percentuais, como por exemplo, de 30 % PS para 38 % PS. • Por meio da redução da quantidade de água fresca necessária é verificada uma diminuição da quantidade de água que tem de ser evaporada. • 0 processo de separação prévia do suco de transporte promove um aumento do tratamento individual em um dispositivo de purificação de suco localizado a jusante. Em decorrência dessa elevação da pureza é oferecido um processo de separação prévia das substâncias não sacaridicas solubilizadas no suco de transporte. • A mistura que se compõe de suco de transporte de alta pureza e extrato proveniente do processo de extração realizado a jusante resulta em sucos mais purificados do que aqueles que são obtidos por meio de processos convencionais. • Por meio do processo de alcalinização das beterrabas trituradas em pequenos pedaços e do suco celular que é separado a partir deste material biológico triturado é verificado um aumento de sua estabilidade microbiológica em um valor de 104 CFU/mL.

Claims (8)

1. Processo para isolamento de ingredientes de cana- de-açúcar caracterizado por compreender as etapas de: a) eletroporação da cana de açúcar, b) separação do suco celular da cana-de-açúcar eletroporada, c) extração da cana de açúcar, e d) obtenção dos ingredientes do material celular biológico no suco celular e no extrato, em que a etapa (c) é realizada a uma temperatura de 0°C a 65°C, de preferência, de 45°C a 60°C; em que a separação do suco celular da cana-de-açúcar é efetuada por meio de carga mecânica onde a carga mecânica da cana-de-açúcar é sempre inferior a 2 MPa.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cana-de-açúcar na etapa (a) é submetida a um meio condutor que apresenta um campo de alta tensão.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na etapa (b), a separação do suco celular da cana-de-açúcar eletroporada é efetuado através de carga mecânica, de preferência, através de tombamento.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) é realizada em um parafuso se fim, de preferência em um parafuso sem fim do tipo inteiriço.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo de que na etapa (b) a cana-de-açúcar eletroporada é fornecida com substâncias auxiliares, de preferência, cal e/ou leite de cal.

6. Dispositivo para isolamento de ingredientes de cana de açúcar, em especial conforme definido no processo de qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, com pelo menos um dispositivo destinado à realização do processo de eletroporação (1) e pelo menos um extrator (8) caracterizado pelo fato de que entre o dispositivo destinado à realização do processo de eletroporação (1) e o extrator (8) se encontra disposto pelo menos um parafuso sem fim do tipo inteiriço (5) para a captação da cana-de- açúcar que foi submetida a processo de eletroporação, o qual, de maneira, preferencial, apresenta perfurações em seu revestimento externo e/ou nos passos de rosca helicoidal.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um parafuso sem fim do tipo inteiriço (5) é projetado como parafuso sem fim de transporte, a porção do parafuso sem fim destinado à captação da cana-de-açúcar submetida ao processo de eletroporação é projetada em um ponto inferior e, a porção do parafuso sem fim destinado à transferência da cana-de- açúcar submetida ao processo de transporte é projetada em um ponto superior de um declive que se localiza entre essas porções.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que está contido, em adição, pelo menos um dispositivo de dosagem (6) destinado a dosagem das substâncias auxiliares.