BR102020020639A2 - Produção de extrato ou "leite" de gergelim em pó pelo processo de liofilização - Google Patents

Abstract

A presente invenção propicia “Produção de extrato ou “leite” de gergelim em pó pelo processo de liofilização”. O processo da presente invenção constitui-se em uma criação obtida a partir do processo de liofilização. Os grãos de gergelim possuem elevadas quantidades de componentes nutricionais, os quais no entanto são frequentemente utilizados para extração de óleo, e a partir dos resíduos provenientes dessa extração é possível se obter o extrato aquoso de gergelim ou “leite” de gergelim. Considerando a capacidade nutricional do gergelim, há a necessidade de buscar novas tecnologias e produtos, possíveis de empregar a terminologia de produtos neutracêuticos, propondo desenvolver produtos que possam ao mesmo tempo em que nutre, apresentar características farmacêuticas. Dessa forma, surge como alternativa de consumo o pó do extrato de gergelim ou “leite” de gergelim pelo processo de liofilização, justificando a realização de estudos, pois além da obtenção de um novo produto liofilizado com características neutracêuticas, será disponibilizado no mercado mais uma opção de consumo do gergelim. Visando os que buscam boa alimentação e melhoria da qualidade de vida. No qual, terá aplicação na área de alimentos e na indústria alimentícia.

Description

PRODUÇÃO DE EXTRATO OU "LEITE" DE GERGELIM EM PÓ PELO PROCESSO DE LIOFILIZAÇÃO CAMPO DE INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a elaboração de um produto alimentício em pó. Trata do processo de liofilização, utilizando um liofilizador por um período de 48h. Esta invenção se destaca com a obtenção de um novo produto liofilizado sem lactose e com a terminação neutracêutica, disponibilizando no mercado mais uma opção de bebida para os que buscam boa alimentação e melhoria da qualidade de vida. A qual, terá aplicação na área de alimentos e na indústria alimentícia.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Considerada mundialmente como uma das mais antigas e importantes culturas oleaginosas, o gergelim (Sesamum indicum) é cultivado prioritariamente há séculos na Ásia e África, especialmente no Sudão, Etiópia e Nigéria. É uma planta dicotiledônea, herbácea e pertencente à família Pedaliaceae. No Brasil sua cultura foi introduzida no século XVI, na região Nordeste pelos portugueses. As áreas do semiárido Nordestino brasileiro destacam-se como possuidoras de condições edafoclimáticas favoráveis ao cultivo do gergelim de forma ecológica, tendo em vista que o grão apresenta um bom cultivo em regiões de alta temperatura, iluminação solar abundante e baixa altitude, sendo em geral, resistente à seca. A importância econômica do cultivo do gergelim passou a ser identificada a partir da década de 90, quando descobriram novas formas de aproveitamento do grão e a possibilidade de criar subprodutos (AMOO et al., 2017; GHARBY et al., 2017; MAJDALAWIEH et al., 2017; QUEIROGA et al., 2017).

[003] De acordo com Gharby et el. (2017), o gergelim é fonte de nutrientes como lipídios, proteínas de alto valor biológico e fibras, além de vitaminas, principalmente do complexo B e minerais como cálcio, fósforo, magnésio, potássio e sódio.

[004] Ao serem consumidos in natura, apresentam um sabor amargo devido a presença do ácido oxálico, o qual tem sua maior concentração na casca dos grãos, este ácido além de influenciar no sabor pode reduzir o índice de utilização do cálcio dos alimentos, assim, torna-se necessário o processo de descascamento ou despeliculação, que provoca a redução do ácido oxálico de 3% para 0,25% nos grãos de gergelim, potencializando a digestibilidade da proteína sem interferir nos atributos naturais e nutricionais (QUEIROGA et al., 2017).

[005] A liofilização consiste na secagem de um produto previamente congelado, onde o processo de remoção de água se dá pela sublimação do gelo contido no alimento, ou seja, o produto passa da fase sólida direto para fase vapor. Para isto, faz-se necessário que a zona da temperatura de sublimação seja abaixo do ponto triplo, sendo o ponto triplo da água correspondente a 639,95 Pa e 273,15 K (0º C). Durante o processo é necessário que a água ou a solução aquosa esteja na fase sólida; a maioria dos liofilizadores trabalham com –10 º C ou a uma pressão absoluta de aproximadamente 266,65 Pa. Este método de secagem tem como objetivo preservar a qualidade do produto, modificações físico-químicas são inibidas, minimizando a perda de constituintes voláteis resultantes desse processo, tendo como resultado um pó que permite fácil reidratação quando adiciona-se água, pois por utilizar baixas temperaturas ocorre uma rápida transição de material hidratado para desidratado, o que faz com que minimize as várias reações de degradação que ocorrem durante a secagem como por exemplo a reação de Maillard, desnaturação de proteínas e reações enzimáticas (KUMAR, 2010; OIKONOMOPOULOU et al., 2011).

[006] Marques (2008) e Orrego Alzate (2008) afirmam que a tecnologia da liofilização consiste em três principais operações: congelamento, secagem primária e secagem secundária.

[007] A etapa do congelamento faz-se tão importante quanto a etapa de secagem, e se for executada de forma inadequada terá influência significativa no desempenho final da liofilização. Os cristais de gelo formados durante o estágio de congelamento, influenciam também na consistência, cor e retenção de aroma do produto final. O congelamento rápido é resultado de uma queda brusca de pressão ou temperatura, consequentemente ocorre um tipo de choque e então pequenos cristais de gelo são formados e distribuídos uniformemente sem afetar a estrutura das células, nessas condições a taxa de transferência de massa do vapor d’água para a camada seca será maior. Este tipo de congelamento facilita o processo tecnológico e intensifica a desidratação, ocasionando a diminuição do tempo de secagem do produto (BOSS et al., 2004; MALIK et al., 2018).

[008] Na secagem primária, a água congelada é removida por sublimação e conforme o gelo sublima, formam-se poros no interior do produto que está sendo seco. Durante este estágio alguma umidade na camada de secagem pode dessolver. O objetivo na secagem primária é achar condições de operação para a liofilização minimizando a duração deste estágio pela maximização da velocidade de remoção de vapor d’água na interface. Isto deve ser realizado sem que aconteça o derretimento da camada congelada (BOSS et al., 2004). Os fatores críticos durante a secagem primária são as temperaturas do produto nas camadas seca e congelada, a quantidade de água na camada seca, a velocidade e temperatura da interface e a sua duração (CHAKRABORTY et al., 2006).

[009] O estágio de secagem secundária se refere à remoção da água sublimada do produto, sendo a taxa de remoção de vapor sublimado uma parte importante do processo de liofilização. Consiste na retirada de água que está ligada à estrutura do material. O objetivo deste estágio é encontrar as condições de operação que minimizam a duração deste estágio sem perder em termos de estabilidade de estrutura e estabilidade química do produto, proporcionando uma concentração de água desejável na qual não se tenha problemas com o armazenamento (ORREGO ALZATE, 2008; MALIK et al., 2018).

[010] A matéria-prima, o equipamento de liofilização e os procedimentos operacionais, são agentes influenciadores na qualidade do produto final. Há uma vasta variedade de alimentos que podem ser submetidos a liofilização, pode-se citar como exemplos: carnes(bovina, suína e aves); grãos(milho, ervilha, feijão); hortaliças( espinafre, brócolis, batata, cenoura, aspargos, couve-flor); frutas( morango, maçã, banana, amora, tomate, pêssego, além de polpas e sucos de frutas); condimentos(ervas aromáticas, cebola); derivados do leite (queijo, iogurte); alimentos de conveniência (refeições prontas, alimentos infantis, rações militares, extratos solúveis) (METTA et al., 2012).

[011] Até o presente momento não há depósito de patentes sobre elaboração da produção de extrato ou “leite” de gergelim em pó pelo processo de liofilização, porém, a seguir estão listadas algumas patentes e trabalhos no qual envolvem o mesmo método de obtenção do produto.

[012] Na literatura de patentes, pode-se citar a patente PIO904303-9 A2 que refere-se a presente invenção a uma composição em pó que ao ser acrescida de uma determinada quantidade de água produzirá instantaneamente uma massa homogênea que ao ser levada a aquecimento em recipiente adequado se transformará em pão assado em questão de minutos, sendo assim uma mistura simplificada, sem adição de fermentos químicos, que permitirá a obtenção de uma massa homogênea para ser assada rapidamente, transformando-se em pão, sendo esta mistura de acordo com a composição exemplificativa e não exaustiva de: farinha de trigo integral numa faixa geral de 30% a 60%, farinha de trigo refinada numa faixa geral de 20% a 60% sal numa faixa geral de 0,2% a 1% e com a adição de semente de gergelim previamente torrada e salgada numa faixa geral de 2,2% a 8%, semente de linhaça previamente desidratada numa faixa geral de 2,2% a 8% e semente de girassol seca numa faixa geral de 2,8% a 9%, além de maltodextrina numa faixa geral de 0,7% a 5%, todos devidamente colocados um a um, sendo que as farinhas, integral e refinada, deverão ser misturadas até que uma se funda perfeitamente à outra no sentido de obter uma boa homogeneidade, antes de se efetuar a adição do sal, da semente de gergelim, da semente de linhaça e da semente de girassol. A maltodextrina deverá ser adicionada aos poucos, depois de todos os ingredientes já terem atingido o ponto pleno de mistura.

[013] A patente de invenção PI 0301876-8 A2 refere-se a um “Suplemento Alimentar”, destinado a manter o peso da pessoa ou como produto para emagrecer. O referido produto, possui a função de manter o peso, da pessoa ao substituir o jantar pela referida mistura, ou de emagrecer, caso seja substituído o café da manhã e o jantar pela mesma. Não existe nem um sistema de mistura similar no mercado, portanto o "Suplemento Alimentar” vem trazer um grande auxílio aos obesos. Os resultados da utilização deste suplemento refletem sobre a balança e o espelho do consumidor. O “Suplemento Alimentar” é composto por 250g de farinha de trigo, 250g de leite de soja, 150g de úbra de aveia, 150g de gérmen de trigo, 100g de semente de gergelim, 100gde açúcar mascavo, 100g de levedo de cerveja, 100g de gelatina natural, 100g de semente de linhaça, 100g de guaraná em pó, 100g de all bran e 100g de granola com mel, podendo ser acrescentado à mistura 100g de albumina e 100g de isoflavona.

[014] A patente P10803837-6 A2 a invenção refere-se a um processo para leite de soja na forma em pó, e também a uma usina para realizar o processo. Trata-se de um processo de produção de leite de soja na forma em pó, compreendendo os seguintes estágios: moer por via úmida as sementes de soja com água de moagem para obter uma pasta semifluida; um estágio de homogeneizar a pasta semifluida para obter leite de soja na forma de pó. Os estágios de homogeneização e secagem da pasta semifluida são realizados sem efetuar o estágio anterior de separar os resíduos insolúveis da pasta semifluida.

[015] OLIVEIRA, D. M.; VIRGILIO, G. V. Obtenção do extrato de arroz liofilizado para elaboração de bebida de extrato hidrossolúvel de arroz com jambolão (Syzygium cumini Lamarck). Revista Tecnológica, v. 27, n. 1, p. 38-47, 2018. O objetivo desta pesquisa foi realizar a liofilização do extrato de arroz (branco e do vermelho) para aplicação na elaboração de bebidas à base de extratos hidrossolúveis de arroz com polpa de jambolão. A matéria-prima foi adquirida no mercado local da cidade de Sousa-Pb exceto para o jambolão que é uma polpa adquirida na cidade de Várzea-Alegre – CE. O arroz foi batido com água para se obter uma pasta e sem seguida congelado por 24 horas e liofilizado por também 24 horas.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[016] O objetivo da invenção se justifica pela importância da inserção da obtenção de um novo produto liofilizado sem lactose, disponibilizando no mercado mais uma opção “leite” vegetal em pó para consumo. Que poderá ser consumido por pessoas com intolerância a lactose e que buscam boa alimentação e melhoria da qualidade de vida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017] A presente invenção refere-se à obtenção do extrato ou “leite” de gergelim em pó, de acordo com os seguintes componentes:

• a. Processamento do gergelim;
• b. Congelamento do extrato ou “leite” de gergelim;
• c. Liofilização do extrato ou “leite” de gergelim, para obtenção do pó.

[018] A matéria-prima utilizada grãos de gergelim da cultivar BRS Seda, fornecidas pela EMBRAPA - Algodão, situada em Campina Grande – PB.

[019] No laboratório, os grãos foram selecionados manualmente, de forma a eliminar os que apresentavam danos físicos ou em outro estádio de maturação; em seguida foram submetidos a lavagem em água corrente e logo após, realizada a sanitização, imergindo-se os mesmos em recipiente contendo solução de hipoclorito de sódio com concentração de 200 ppm, durante 15 min, e por fim enxaguados em água corrente para retirar o excesso da solução de hipoclorito.

[020] Em seguida os grãos foram submetidos ao processo de despeliculação, o qual consiste na agitação dos grãos em um agitador planetário por 5 minutos, posteriormente são submetidos a secagem em estufa convencional a 40 ºC por 30 minutos, uma vez completada esta operação de despeliculação, os grãos serão separados das cascas por flutuação e por peneiramento.

[021] Após a despeliculação os grãos foram submetidos a prensagem, para extração do óleo.

[022] Para a obtenção do “leite” gergelim é realizada de forma mecânica, de modo que o resíduo proveniente da prensagem para extração do óleo, são imersos em água a uma temperatura de 98°C durante 5 minutos, com a finalidade de facilitar a extração do “leite” e aumentar o rendimento. A água do tratamento térmico é drenada e o produto será triturado em liquidificador na rotação de 1500 rpm e filtrado por meio de uma malha de 0,5 mm existente no interior do liquidificador. Por fim, o líquido filtrado, extrato de gergelim, é succionado para um recipiente de vidro de 1.500 mL por meio de uma bomba a vácuo de ¼ HP e pressão de 650 mmHg. Ao líquido extraído, é adicionado 10% de maltodextrina.

[023] O extrato de gergelim foi congelado sob as temperaturas de -20, -60, -100 e -140 ºC por 2h30min e em seguida foi liofilizado em um liofilizador de bancada por 24h. Após a liofilização os pós foram armazenados em embalagens laminadas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

[024] AMOO, S. O.; OKOROGBONA, A. O. M.; DU PLOOY, C. P.; VENTER, S. L. Sesamum indicum. Medicinal Spices and Vegetables from Africa. Cambridge: Academic Press, 2017. p. 549-579.

[025] BOSS, E. A.; MACIEL FILHO, R.; TOLEDO, E. C. V. DE. Freeze drying process: real time model and optimization. Chemical Engineering and Processing, v. 43, p. 1475–1485, 2004.

[026] CHAKRABORTY, R.; SAHA, A. K.; BHATTACHARYA, P. Modeling and simulation of parametric sensitivity in primaryfreeze-drying of foodstuffs. Separation and Purification Technology, v. 49, n. 3, p. 258-263, 2006.

[027] GHARBY, S.; HARHAR, H.; BOUZOUBAA, Z.; ASDADI, A.; EL YADINI, A.; CHARROUF, Z. Chemical characterization and oxidative stability of seeds and oil of sesame grown in Morocco. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, Riade, v. 16, n. 2, p. 105-111, 2017.

[028] KUMAR, S. B.; RAVI, R.; SARASWATHI, G. Optimization of Fruit Punch Using Mixture Design. Journal of Food Science, v.75, n.1, 2010.

[029] MAJDALAWIEH, A. F.; MASSRI, M.; NASRALLAH, G. K. A comprehensive review on the anti-cancer properties and mechanisms of action of sesamin, a lignan in sesame seeds (Sesamum indicum). European Journal of Pharmacology, Utrecht, v. 815, p.512-521, 2017.

[030] MALIK, S.; GOUSETI, O.; BAKALIS, S. Effect of freezing on microstructure and reconstitution of freeze-dried high solid hydrocolloidbased systems. Food Chemistry, v. 63, n. 1, p. 1–10, 2018.

[031] MARQUES, L. G. Liofilização de frutas tropicais. 2008. 255f. Tese (Doutorado em Engenharia Química). Universidade Federal de São Carlos. São Carlos. 2008.

[032] METTA, F. I. K.; AYROSA, A. M. I. B.; PALETTA, F. C. O papel da liofilização na conservação de alimentos pelo controle da umidade. XII Safety, Health and Environment World Congress. July 22 - 25, 2012, São Paulo. p. 162 – 165.

[033] OIKONOMOPOULOU, V. P.; KROKIDA, M. K.; KARATHANOS, V. T. The influence of freeze drying conditions on microstructural changes of food products. Italian Oral Surgery, v. 1, p. 647–654, 2011.

[034] ORREGO ALZATE, C. E. Congelación y Liofilización de Alimentos. Manizales, Caldas, Colômbia. p. 49 – 65, 2008.

[035] QUEIROGA, V. de P.; GONDIM, T. M. de S.; ALMEIDA, F. de A. C.; ALBUQUERQUE, E. M. B.; Gergelim orgânico tecnologia de produção. Campina Grande: Embrapa Algodão, 2017. 1ª ed. 166 p.

Claims (4)

1. PRODUÇÃO DO EXTRATO OU “LEITE” DE GERGELIM EM PÓ PELO PROCESSO DE LIOFILIZAÇÃO caracterizado por compreender as seguintes etapas:

   • a. Processamento do gergelim
   • b. Congelamento do extrato ou “leite” de gergelim
   • c. Liofilização do extrato ou “leite” de gergelim por 48h, para obtenção do pó
2. PROCESSAMENTO DO GERGELIM de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser realizado a partir do processamento do gergelim (etapa a), os grãos devem ser submetidos aos processos de recepção, seleção, lavagem, sanitização, enxágue, posteriormente essa etapa eles são encaminhados a etapa de despeliculação, em seguida é extraído o oléo dos grãos e a partir do resíduo da extração é obtido o extrato de gergelim ou “leite” de gergelim, no qual é adicionado 10% de maltodextrina
3. CONGELAMENTO DO EXTRATO OU “LEITE” DE GERGELIM de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por ser realizado o congelamento (etapa b) em freezer a –20 ° C, -40 º C, -100 º C e -140 º C por 2h30min, totalizando 4 ensaios para serem liofilizados
4. LIOFILIZAÇÃO DO EXTRATO OU “LEITE” DE GERGELIM de acordo com a reivindicação 4, é caracterizado por realizar a liofilização (etapa c) dos 4 ensaios em um liofilizador de bancada, por um período de 48h, após a liofilização os pós obtidos foram armazenados em embalagens laminadas.