BR112012032764B1 - processo de preparo de suspensão de polpa desidratada por lavagens sequenciais e desidratação - Google Patents
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Abstract
suspensão de polpa desidratada e método de produção.a presente invenção refere-se a um processo para produzir uma suspensão de polpa desidratada compreendendo as etapasa de remoção de açúcares produzindo uma suspensão de polpa .a suspensão de polpa desidratada produzida por este processo é tal que,quando reconstituida ,a cor ,a forma e a textura da polpa contida na msema são substancialmente as mesmas como era antes de passar pela etapa de desidratação.
Description
(54) Título: PROCESSO DE PREPARO DE SUSPENSÃO DE POLPA DESIDRATADA POR LAVAGENS SEQUENCIAIS E DESIDRATAÇÃO (51) Int.CI.: A23L 2/385; A23L 2/39; A23L 2/02 (30) Prioridade Unionista: 22/06/2010 US 12/820,535 (73) Titular(es): THE COCA-COLA COMPANY (72) Inventor(es): JAMES J. WANG; DOUGLAS A.BIPPERT (85) Data do Início da Fase Nacional: 20/12/2012
1/29
PROCESSO DE PREPARO DE SUSPENSÃO DE POLPA DESIDRATADA POR LAVAGENS SEQUENCIAIS E DESIDRATAÇÃO
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção fornece uma nova suspensão de polpa desidratada e um novo processo para produzir dita suspensão de polpa desidratada. O processo da presente invenção compreende uma primeira etapa de remoção de açúcares, em que substancialmente todos os açúcares são removidos de uma suspensão de polpa, e uma etapa de desidratação subsequente, em que a suspensão de polpa com açúcares removidos é desidratada em não mais do que 60% em peso. A nova suspensão de polpa desidratada produzida pelo processo da presente invenção é tal que, quando reconstituída, a cor, forma, e textura da polpa contida nela são substancialmente as mesmas como eram antes de passar pela etapa de desidratação.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Na indústria de bebidas, é comum processar a fruta a fim de obter suco de fruta extraído e polpa de fruta para uso em uma ampla variedade de bebidas. O suco de fruta pode ser bebido sozinho ou pode ser combinado com outros ingredientes. A polpa de fruta extraída, também conhecida como suspensão de polpa, é similarmente desejável em que ela pode ser combinada com uma base de suco ou adicionada a suco de fruta para ainda aumentar seu teor de polpa de fruta. De fato, existe uma demanda crescente para suco de laranja em polpa. Devido ao processamento de fruta e às instalações de fabricação de bebida não poderem estar localizados na mesma área, existe a necessidade de embarcar
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2/29 a polpa de frutos entre os locais.
[003] Os métodos de embarque de polpa de fruta atuais requerem que a suspensão de polpa seja congelada durante o processamento e mantida em temperaturas de subcongelamento durante tanto o transporte quanto no armazenamento. Os processos de extração de polpa de frutos típicos resultam em um produto de suspensão de polpa que pode ter tanto quanto 90% em peso de teor de água e, portanto, se não imediatamente usada, o produto deve ser congelado de modo que não ocorra deterioração. Existem dois inconvenientes significativos para esses processos de extração e de congelamento. Primeiramente, existem custos substanciais de energia e monetários associados com o embarque de teor de água significativo na suspensão de polpa que, em vez disso, pode ser suprido à instalação de fabricação de bebidas. Em segundo lugar, existem custos substanciais de energia e monetários associados com a manutenção da suspensão de polpa em um estado congelado durante armazenamento e transporte; um custo que aumenta com o tempo que a suspensão de polpa está no armazenamento e no trânsito.
[004] Economias de custo e energia podem ser realizadas se a suspensão de polpa é desidratada antes do embarque e subsequentemente reidratada na instalação de fabricação quando está pronta para uso. Uma redução no teor de água na suspensão de polpa não somente pode reduzir o peso por volume unitário da suspensão de polpa que está sendo embarcada, mas também pode obviar a necessidade de armazenar e transportar a suspensão de polpa em um estado
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3/29 congelado. Infelizmente, os métodos atuais para desidratar suspensão de polpa resultam em um produto de suspensão de polpa que é indesejável para os consumidores de bebida. Os métodos de desidratação atuais produzem trocas estruturais irreversíveis e/ou trocas químicas na suspensão de polpa de modo que a suspensão de polpa reidratada não retenha as características de aroma, estruturais e textuais que ela tinha antes de passar por desidratação. Este resultado leva a um produto de suspensão de polpa que tem um valor econômico significativamente reduzido. Em particular, a suspensão de polpa que passou por desidratação é de uma tal qualidade que é geralmente usada somente como ração para animal, fertilizante e uma fonte de aditivos alimentícios tal como pectina.
[005] A presente invenção fornece uma nova suspensão de polpa desidratada e um novo processo para produzir dita suspensão de polpa desidratada. O processo da presente invenção compreende uma primeira etapa de remoção de açúcares, em que os açúcares são removidos de uma suspensão de polpa, e uma subsequente etapa de desidratação. A nova suspensão de polpa desidratada produzida pelo processo da presente invenção é tal que, quando reidratada, a cor, sabor e textura da suspensão de polpa desidratada da presente invenção são substancialmente os mesmos como eram antes de passar pela etapa de desidratação.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] A presente invenção refere-se a um processo para produzir uma suspensão de polpa desidratada
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4/29 compreendendo as etapas de remover os açúcares de uma suspensão de polpa, dito processo de remoção de açúcares produzindo uma suspensão de polpa com substancialmente nenhum teor de açúcar, e desidratar dita suspensão de polpa. A suspensão de polpa desidratada produzida por este processo é tal que, quando reconstituída, a cor, forma e textura da polpa contida na mesma são substancialmente as mesmas como eram antes de passar pela etapa de desidratação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [007] Embora o relatório conclua com as reivindicações apontando particularmente e distintamente reivindicando a invenção, acredita-se que a presente invenção será melhor entendida a partir da seguinte descrição.
[008] Todas as percentagens, partes e relações são da composição total, a menos que especificado de outra forma. Exceto onde exemplos específicos de valores medidos atuais são apresentados, os valores numéricos referidos no presente documento devem ser considerados para ser qualificados pela palavra “cerca de”.
[009] Como usado no presente documento, “compreendendo” significa que outras etapas e outros ingredientes que não afetem o resultado final podem ser adicionados. Este termo engloba os termos “consistindo de” e “consistindo essencialmente de”. As composições e métodos/processos da presente invenção podem compreender, consistir de, e consistir essencialmente de elementos essenciais e de limitações da invenção descritos no
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5/29 presente documento, bem como qualquer um dos ingredientes adicionais ou opcionais, componentes, etapas, ou limitações descritas no presente documento.
[0010] As composições da presente invenção podem compreender, consistir essencialmente de, ou consistir de, os componentes essenciais bem como os ingredientes opcionais descritos no presente documento. Como usado no presente documento, “consistir essencialmente de” significa que a composição ou o componente pode incluir ingredientes adicionais, mas somente se os ingredientes adicionais não alterarem materialmente as características básicas e novas da composição ou método reivindicado.
[0011] Todas as publicações citadas no presente documento são incorporadas por meio deste por referência em sua totalidade.
[0012] O termo “polpa” ou “bolsa de polpa” ou “vesículas de suco” ou “bolsas de suco” é definido no presente documento como o conteúdo membranoso do endocarpo do fruto.
[0013] O termo “suspensão de polpa” refere-se à suspensão que é a polpa da fruta e seu suco constituinte. Particularmente, ele se refere ao material cítrico após ele ser extraído das frutas e desidratadas por um finalizador que pode conter cerca de 40% a cerca de 65% de células de polpa.
[0014] O termo “suspensão de polpa desidratada” é definido no presente documento como uma suspensão de polpa que foi desidratada e/ou seca.
[0015] O termo “Brix” ou “valor de Brix” ou “°Bx” é
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6/29 definido no presente documento como uma medição da quantidade de açúcares dissolvidos por partes por cem de solução aquosa e açúcar. O valor de Brix pode ser medido com um sacarímetro que mede a gravidade específica de um líquido ou mais facilmente com um refratômetro.
[0016] O termo “características naturais” é descrito no presente documento como uma propriedade de reconstituição de uma suspensão de polpa desidratada. Uma suspensão de polpa desidratada que tem características naturais pode ser reconstituída de modo que a cor, forma, e/ou textura da polpa contida da mesma é substancialmente a mesma como era antes de passar por desidratação.
[0017] O termo “licor de compressão” é definido no presente documento como o filtrado gerado a partir de um processo de remoção de água.
[0018] O termo “lavagem de polpa” é definido no presente documento como o filtrado gerado em um processo de lavagem de polpa.
[0019] O termo “torta de compressão” é definido no presente documento como o retentado de um processo de remoção de água.
[0020] O termo “capacidade de bombeamento” é definido no presente documento como a capacidade de uma suspensão de polpa ser movida através de um conduite de fluxo por pressão a partir de uma bomba.
[0021] O termo “secagem suave” é definido no presente documento como um processo de secagem que não troca irreversivelmente a cor, forma e/ou textura da polpa em uma suspensão de polpa.
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7/29 [0022] O termo “% em peso” é definido no presente documento como percentagem em peso.
[0023] Todas as percentagens, partes e relações como usado no presente documento estão em peso da composição total, a menos que especificado ao contrário.
[0024] Embora as modalidades particulares da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, pode ser óbvio aos peritos na técnica que várias outras trocas e modificações podem ser feitas sem sair do espírito e escopo da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindicações anexas todas essas trocas e modificações que estão dentro do escopo desta invenção.
[0025] A presente invenção fornece uma nova suspensão de polpa desidratada e um novo processo para produzir dita suspensão de polpa desidratada. O processo da presente invenção compreende uma primeira etapa de remoção de açúcares, em que os açúcares são removidos de uma suspensão de polpa, e uma subsequente etapa de desidratação. A nova suspensão de polpa desidratada produzida pelo processo da presente invenção é tal que, quando reidratada, a cor, forma e textura da polpa contida na mesma são substancialmente as mesmas como eram antes de passar pela etapa de desidratação.
Remoção de Açúcares [0026] Os inventores descobriram que a etapa de remoção de açúcares é necessária para obter um produto de suspensão de polpa desidratada com características naturais. Em particular, com respeito à reconstituição, a etapa de remoção de açúcares na presente invenção pode ser
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8/29 usada para prevenir trocas irreversíveis na forma e/ou textura da polpa em uma suspensão de polpa durante desidratação. Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que os açúcares em uma suspensão de polpa podem caramelizar durante a secagem, formando deste modo uma casca dura que pode ter um efeito indesejável durante a subsequente desidratação e/ou durante a subsequente reconstituição. Durante a secagem, acredita-se que a casca dura pode impedir a transferência de calor da umidade, necessitando de tempos de secagem mais longos, que, por sua vez, pode ainda caramelizar os açúcares na suspensão de polpa. Além disso, acredita-se que a casca dura formada a partir de açúcar caramelizado não é facilmente dissolvida quando da reconstituição e, portanto, essa suspensão de polpa desidratada com os açúcares não removidos pode ser características naturais. Lavando todos os açúcares a partir de uma suspensão de polpa antes de secar, ensina-se que ditos efeitos indesejáveis na suspensão de polpa podem ser evitados.
[0027] A etapa de remoção de açúcares da presente invenção pode compreender a lavagem da polpa; um processo em que os açúcares são removidos de uma suspensão de polpa contatando os mesmos com água. A indústria de bebidas considera esse processo como valioso para sua lavagem de desprovida de substancialmente
| polpa | resultante. | Devido a poder | ter | um sabor | similar a | um | |
| suco | de | fruta | correspondente, | a | lavagem | de polpa | é |
| comumente | valiosa | na fabricação | de | bebidas | para seu | uso |
como um aromatizante em bebidas tais como drinques de
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9/29 fruta.
[0028] Embora a lavagem de polpa possa ser um método de remoção de açúcares desejável para sua lavagem de polpa resultante, os métodos atuais podem resultar em uma suspensão de polpa com um valor de Brix que é indesejavelmente alto. Os métodos de lavagem de polpa atuais geralmente removem os açúcares de uma suspensão de polpa até o valor de Brix da suspensão de polpa não ser menos do que cerca de 5oBx a cerca de 6oBx. Antes da presente invenção, houve pequeno incentivo econômico na indústria de bebidas para reduzir ainda mais desde que foi pensado que lavar mais essa suspensão de polpa pode resultar em uma lavagem de polpa que tem muito pouco teor de flavor e/ou valor de Brix para ser de valor econômico desde que os custos adicionados associados com a subsequente lavagem possam pesar mais do que o valor marginal diminuído adicionado à lavagem de polpa resultante. Com respeito à suspensão de polpa lavada, é uma prática comum na indústria de bebidas desidratar a suspensão de polpa lavada e usar a mesma para razão, fertilizante e/ou uma fonte de aditivos alimentícios tais como pectina, aplicações para as quais o valor Brix da suspensão de polpa da fonte não é economicamente significativo.
[0029] À luz dos inconvenientes acima dos métodos de lavagem atuais, o processo de remoção de açúcares da presente invenção pode compreender desejavelmente um processo de lavagem de múltiplos estágios concorrentes, um processo que pode remover eficazmente substancialmente
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10/29 todos os açúcares de uma suspensão de polpa. Esse método pode compreender uma pluralidade de estágios de lavagem, incluindo, mas não limitados a, um primeiro estágio de lavagem e um último estágio de lavagem. Como uma suspensão de polpa é sequencialmente transportada a partir do primeiro estágio de lavagem para o último estágio de lavagem, o nível de Brix da suspensão de polpa é abaixado em cada estágio de lavagem contatando a suspensão de polpa com água. Nesse processo, água doce é usada somente no último estágio de lavagem e a água de lavagem de polpa gerada a partir deste último estágio de lavagem é subsequentemente usada sucedendo os estágios de lavagem anteriores até e incluindo o primeiro estágio de lavagem.
[0030] Embora existam muitos projetos de estágios de lavagem apropriados, um estágio de lavagem desejável pode compreender um tanque de lavagem e um elemento de filtro. O valor de Brix de uma suspensão de polpa pode ser reduzido depositando a suspensão de polpa no elemento de tanque de lavagem, contatando a mesma com água para criar uma mistura de suspensão de polpa/água, e por último filtrar dita mistura. Em algumas modalidades de um estágio de lavagem, o tanque de lavagem pode ser acoplado vantajosamente a um elemento de mistura que agita a mistura de suspensão de polpa/água em uma relação de cerca de 1 a cerca de 3 (água para suspensão de polpa) (vol/vol) durante cerca de 20 a cerca de 30 minutos para promover a dissolução dos açúcares. O elemento de filtro pode compreender vários projetos incluindo, mas não limitados a, um filtro de fibra em que um impulsor pode ser usado para
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11/29 comprimir a mistura de suspensão/água contra uma superfície de filtração compreendendo um tecido polimérico tecido. Em uma modalidade da presente invenção, um processo de lavagem concorrente de múltiplos estágios compreendendo três estágios de lavagem, cada estágio de lavagem compreendendo um tanque de lavagem e elemento de filtro, é usado para remover açúcar de uma suspensão de polpa. Geralmente, o valor de Brix da suspensão de polpa após o estágio de lavagem final pode ser cerca de 0oBx a cerca de 1oBx. Em algumas de tais modalidades da presente invenção, o valor de Brix da suspensão de polpa após o estágio de lavagem final pode ser não mais do que cerca de 0,1oBx. Em outras modalidades da presente invenção, o valor de Brix da suspensão de polpa após o estágio de lavagem final pode estar entre cerca de 0,1oBx e cerca de 0,25oBx. Ainda em outras de tais modalidades da presente invenção, o valor de Brix da suspensão de polpa após o estágio de lavagem final pode estar entre cerca de 0,25oBx e menos do que cerca de 0,5oBx.
[0031] Embora outros métodos de remoção de açúcar possam ser usados, um processo de lavagem concorrente de múltiplos estágios pode ser desejável porque ele é geralmente mais eficaz do que outros métodos de remoção de açúcares. Por exemplo, em um método de lavagem com bolsa, uma suspensão de polpa é colocada em uma bolsa porosa e, subsequentemente, a bolsa porosa contendo a suspensão de polpa é lavada em um tanque de lavagem. A bolsa cheia pode ser lavada até nenhum açúcar poder ser detectado na água de lavagem. Este processo de lavagem com bolsa, no entanto,
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12/29 pode requerer muitos ciclos de lavagem e pode ser demorado. Por outro lado, um processo de lavagem concorrente de múltiplos estágios pode geralmente remover substancialmente todos os açúcares de uma suspensão de polpa em menos ciclos de lavagem, deste modo aumentando a eficácia de lavagem reduzindo a quantidade de tempo, água e energia usada no processo de lavagem. Com respeito a um processo de lavagem concorrente de múltiplos estágios, o número de estágios de lavagem irá depender de vários fatores incluindo, mas não limitados a, o valor de Brix desejado de uma suspensão de polpa após um estágio de lavagem final bem como a modalidade particular do estágio de lavagem usado em dito processo de lavagem. Além disso, fatores tais como relação, temperaturas e extensão de tempo em que a água e a suspensão de polpa são misturadas podem desempenhar um fator no processo de remoção de açúcares. Por exemplo, a relação de água para suspensão de polpa pode ser de cerca de 2 a cerca de 1 em uma temperatura de água ambiente que mistura durante cerca de 10 a cerca de 20 minutos.
[0032] Os materiais de partida desejáveis para a etapa de remoção de açúcares incluem, mas não estão limitados a suspensões compreendendo, polpa fresca, polpa asséptica ou polpa descongelada, todas as quais podem ser obtidas durante o processamento dos fruto por métodos que são bem conhecidos na técnica. Ditas suspensões de polpa podem compreender membranas formando sacos de frutos bem como outros sólidos solúveis em suco incluindo, mas não limitados a açúcar. Apesar de que a suspensão de polpa de partida terá desejavelmente um teor de água de não menos do
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13/29 que cerca de 80% em peso, uma suspensão de polpa com um teor de água mais baixo pode ser usada contando que a suspensão de polpa mantenha a capacidade de bombeamento. Desidratação [0033] À luz do descrito acima, um objetivo da presente invenção é produzir uma suspensão de polpa desidratada com características naturais. É também um objetivo da presente invenção, no entanto, desidratar suficientemente a suspensão de polpa de modo que ela possa ser armazenada e/ou embarcada em temperaturas ambientes sem destruição. Portanto, o teor de umidade de uma suspensão de polpa desidratada pode ser não mais do que cerca de 10% em peso, não mais do que cerca de 8% em peso, ou não mais do que cerca de 6% em peso da suspensão de polpa desidratada. Tais teores de água podem permitir o armazenamento e/ou o embarque em temperaturas ambientes sem destruição. Além disso, tais teores de umidade podem resultar em tempos de reidratação ideais quando em reconstituição com uma metodologia de secagem apropriada.
[0034] O processo de desidratação da presente invenção compreende a remoção de água uma suspensão de polpa e/ou secar uma suspensão de polpa. Na indústria de processamento de polpa, a água em uma suspensão de polpa pode ser categorizada em três grupos amplos: água livre, água vicinal, e água ligada. A água livre compreende água em que a polpa e outra matéria sólida da suspensão de polpa são colocadas em suspensão. Por outro lado, a água vicinal compreende as camadas de moléculas de água que são ligadas por hidrogênio à matéria sólida da suspensão de polpa,
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14/29 enquanto a água ligada compreende água que é quimicamente ligada à dita matéria sólida. Sem estar limitado por uma teoria acredita-se que embora tanto a remoção de água como a secagem podem reduzir o teor de água livre e o teor de água vicinal de uma suspensão de polpa, a água ligada pode ser reduzida somente por secagem. Portanto, porque a secagem é geralmente mais cara do que a remoção de água em termos tanto monetários como de custos de energia, o processo de desidratação da presente invenção pode, vantajosamente, compreender a etapa de remoção de água por secagem para uma etapa de secagem.
- Remoção de água [0035] Onde o processo de desidratação da presente invenção compreende uma etapa de remoção de água, a remoção de água pode compreender remoção mecânica de água, remoção química de água e/ou remoção enzimática de água. Sem estar limitado por uma teoria, acredita-se que embora a remoção mecânica de água seja eficaz na redução da quantidade de água livre de uma suspensão de polpa, não é eficaz na redução da quantidade de água vicinal contida nela. O teor de água vicinal em uma suspensão de polpa, no entanto, pode ser reduzido usando remoção química de água e/ou remoção enzimática de água. Portanto, à luz das considerações acima de custos de remoção de água e custos de secagem, um processo de remoção de água da presente invenção pode compreender vantajosamente remoção mecânica de água, remoção química de água e/ou remoção enzimática de água.
[0036] Existem muitos métodos para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. Geralmente, estes
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15/29 métodos podem compreender um processo de remoção de água mecânico. Em tal método, um prensador de parafuso pode ser usado para remover a água livre de uma suspensão de polpa. Um prensador de parafuso típico pode compreender uma câmara de remoção de água cilíndrica, uma primeira abertura, uma segunda abertura, e um eixo de parafuso onde o volume livre entre as roscas de parafuso é reduzido a partir da primeira abertura para a segunda abertura. A câmara cilíndrica pode compreender uma superfície de filtração. Uma suspensão de polpa é continuamente desidratada ao longo do comprimento da câmara de remoção de água depositando a suspensão de polpa na primeira abertura e reduzindo o volume através do qual ela pode passar conforme é transportada a partir da primeira extremidade do prensador de parafuso para a segunda extremidade do prensador de parafuso por rotação do eixo de parafuso. A remoção de água da suspensão de polpa mecanicamente sai do prensador de parafuso na segunda extremidade e o licor de compressão sai através da superfície de filtração.
[0037] A porosidade da superfície de filtração, o ângulo dos períodos do parafuso e rpm de parafuso podem ser vantajosamente selecionados de modo a aumentar a eficácia do processo de remoção de água bem como aliviar contra trocas estruturais irreversíveis para a polpa contida em uma suspensão de polpa. Uma superfície de filtração pode compreender uma variedade de elementos de filtro incluindo, mas não limitados a uma tela perfurada ou uma tela de fio da cunha. Uma tela de fio da cunha pode ser formada a partir de elementos de filtro na forma de cunha que são
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16/29 fixados a um quadro para formar uma superfície cilíndrica em que o espaço divergente entre os elementos de filtro adjacentes forma um espaço de fluxo de filtro, também conhecido como uma largura de fenda. Em algumas modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo uma rela de fio da cunha com uma largura de fenda de cerca de 0, 040 cm a cerca de 0, 045 cm (cerca de 0,016 polegadas a cerca de 0,018 polegadas) pode ser usado para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. Em outras modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo uma tela de fio da cunha com uma largura de fenda de cerca de 0,045 cm a cerca de 0,050 cm (cerca de 0,018 polegadas a cerca de 0,020 polegadas) pode ser usado para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. Em outras modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo uma tela de fio da cunha com uma largura de fenda de cerca de 0,050 cm a cerca de 0,063 cm (cerca de 0,020 polegadas a cerca de 0,025 polegadas) pode ser usado para desidratar uma suspensão de polpa.
[0038] Similarmente, o projeto do eixo de parafuso pode ser vantajosamente selecionado de modo a aumentar a eficácia do processo de remoção de água bem como aliviar contra trocas estruturais irreversíveis para a polpa contida em uma suspensão de polpa. Um eixo de parafuso pode compreender vários projetos incluindo, mas não limitados a projetos de eixos afunilados e/ou projetos em que os transportes de parafuso têm passos variados. Sem estar limitado por uma teoria, acredita-se que aumentando a
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17/29 compressão sobre uma suspensão de polpa no prensador de parafuso diminui o teor de água livre da torta de compressão resultante. A compressão sobre a suspensão de polpa pode ser aumentada diminuindo o passo dos transportes de parafuso no eixo de parafuso e/ou usando um eixo afunilado em que a distância entre o eixo do eixo de parafuso e a superfície de filtração diminui na medida em que a suspensão de polpa é passada através do prensador de parafuso. Em algumas modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo um eixo de parafuso com um passo de cerca de 10 a 20 graus pode ser usado para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. Em outras modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo um eixo de parafuso com um passo de cerca de 20 a 25 graus pode ser usado para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. Em outras modalidades da presente invenção, um prensador de parafuso compreendendo um eixo de parafuso com um passo de cerca de 25 a 35 graus pode ser usado para desidratar mecanicamente uma suspensão de polpa. O prensador de parafuso pode ser projetado, no entanto, de um modo tal que possa permitir que mais pressão seja contra a cabeça de parafuso ou a tela. Quando existe mais pressão contra a tela, no entanto, deve haver um efeito de remoção de água melhor.
[0039] A remoção química de água pode compreender condicionar uma suspensão de polpa com um agente de floculação antes de uma etapa de filtração. Onde o agente de floculação compreende cal, a quantidade de cal usada é uma consideração importante porque ela pode ter efeitos
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18/29 indesejáveis sobre a suspensão de polpa desidratada da presente invenção. Geralmente, quanto maior a relação de cal para suspensão de polpa, maior o efeito de remoção de água. Um efeito concomitante de adicionar cal a uma suspensão de polpa pode compreender um pH aumentado de suspensão de polpa e, por último, um aumento no pH dos produtos derivados de dita suspensão de polpa incluindo, mas não limitado a uma suspensão de polpa desidratada da presente invenção. Onde o pH de tal suspensão de polpa desidratada está acima de cerca de 4,3, pode haver um potencial para o crescimento de mofo durante armazenamento e/ou transporte, mesmo quando dito produto de polpa desidratada é embalado a vácuo. Para minimizar dito potencial para crescimento de mofo, ácido cítrico pode ser usado para diminuir o pH de uma suspensão de polpa quimicamente desidratada para um valor que não está acima de cerca de 4,3.
[0040] Um efeito adicional ou alternativo de adicionar cal a uma suspensão de polpa pode compreender um teor de cálcio aumentado na suspensão de polpa e, por último, um aumento no teor de cálcio dos produto derivados de dita suspensão de polpa incluindo, mas não limitados a um produto de suspensão de polpa desidratada da presente invenção. Onde se pretende usar a suspensão de polpa para consumo humano, o teor de cálcio de dita suspensão de polpa é uma consideração especialmente importante. Tanto as agências regulatórias de alimentos estrangeiras como domésticas podem ter regulamentos limitando o teor de cálcio de certos alimentos e/ou aditivos de alimentos.
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Portanto, os produtos derivados de suspensão de polpa que foi quimicamente desidratado com cal podem ter um teor de cálcio que está acima de um nível máximo do mandado regulatório. Onde o processo de desidratação da presente invenção compreende remoção química de água com cal e onde se pretende usar a suspensão de polpa desidratada da presente invenção para consumo humano, com ou sem outro processamento, é sugerido que a quantidade de cal usada resulte em uma concentração de cálcio na suspensão de polpa que é não mais do que cerca do teor de cálcio intrínseco da fruta da qual a polpa foi extraída. Por exemplo, suco de laranja contém uma quantidade intrínseca de cálcio de cerca de 2%/p e, portanto, pode ser desejável ter um produto de suspensão de polpa desidratada que tem uma concentração de cálcio de não mais do que cerca de 2%/p.
[0041] Em algumas modalidades da presente invenção, em que a desidratação compreende a remoção química de água com cal, um transportador de reação pode ser usado para contatar a cal e uma suspensão de polpa. Um transportador de reação pode compreender um dosador, uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e uma superfície de transporte disposta entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A suspensão de polpa pode ser depositada como uma camada sobre a superfície de transporte em ou próxima à primeira extremidade e contatada com a cal usando um dosador para depositar a cal sobre a camada de sol. A mistura de suspensão de polpa/cal pode então ser desidratada continuamente na medida em que é transportada da primeira extremidade do transportador de reação para a
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20/29 segunda extremidade do transportador de reação. A relação da composição de remoção de água para a suspensão de polpa e a quantidade de tempo em que a composição de remoção de água e a suspensão de polpa permanecem em contato pode afetar a quantidade de água vicinal que pode ser extraída da suspensão de polpa. Em algumas modalidades da presente invenção, um transportador de reação pode ser usado para desidratar quimicamente uma suspensão de polpa contatando a suspensão de polpa e ima composição de remoção de água compreendendo cal hidratada em que a relação de cal hidratada para suspensão de polpa é cerca de não mais do que cerca de 0,01 %em peso, ou não mais do que cerca de 0,02 % em peso, ou não mais do que cerca de 0,04% em peso. Em algumas modalidades da presente invenção, um transportador de reação pode ser usado para desidratar quimicamente uma suspensão de polpa contatando a suspensão de polpa e uma composição de remoção de água compreendendo cal hidratada em que a suspensão de polpa e a cal hidratada permanecem em contato geralmente durante pelo menos cerca de 1 a cerca de 10 minutos. Especificamente, a suspensão de polpa e a cal hidratada podem ser contatadas durante pelo menos 1 minuto a pelo menos cerca de 2 minutos, pelo menos cerca de 3 minutos a pelo menos cerca de 5 minutos, pelo menos cerca de 5 minutos a cerca de 7 minutos, ou pelo menos cerca de 5 a cerca de 10 minutos.
- Secagem [0042] À luz do fato de que remoção de água sozinha não pode desidratar uma suspensão de polpa de modo que ela possa ser armazenada e/ou embarcada em temperaturas
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21/29 ambientes sem destruição, o processo de desidratação da presente invenção pode compreender vantajosamente uma etapa de secagem. No entanto, porque é um objetivo da presente invenção produzir um produto de polpa desidratada com características naturais, é necessário que o processo de secagem seja um processo de secagem suave. Os inventores descobriram que onde a temperatura da polpa em uma suspensão de polpa com açúcares removidos não excede cerca de 60oC ou cerca de 80oC, a suspensão de polpa desidratada pode ser substancialmente livre de ditas trocas irreversíveis.
[0043] Na presente invenção, os métodos de secagem que podem ser usados incluem, mas não estão limitados a, secagem por congelamento, secagem com tambor, secagem por micro-ondas, secagem por pulverização e secagem com leito fluidizado. Em tal método, secagem com leito fluidizado, pode ser vantajosa porque ela é geralmente mais eficaz do que os outros métodos. Um secador de leito fluidizado típico pode compreender uma entrada do produto, uma saída do produto, e uma câmara de processo compreendendo pelo menos uma entrada de ar, pelo menos uma saída de ar, e um leito fluido, dito leito fluido sendo pelo menos parcialmente disposto entre a entrada do produto e a saída do produto. Uma suspensão de polpa pode ser continuamente depositada no leito fluido próximo à entrada do produto e é transportada através da câmara de processo para a saída do produto. Na câmara de processo, a suspensão de polpa pode ser fluidizada e secada como ar aquecido, introduzida através da entrada de ar, contata a suspensão de polpa e
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22/29 faz que ela se comporte como um fluido. Sem estar limitado por uma teoria, acredita-se que a fluidização pode aumentar a área de contato entre uma suspensão de polpa e um gás fluidizante e/ou um material pré-secado na suspensão de polpa fluidizada, deste modo resultando em uma transferência de calor maior e, por último, eficácia de secagem aumentada.
[0044] A temperatura do ar fluidizante pode ser vantajosamente selecionada para promover secagem suave de uma suspensão de polpa. Por exemplo, em algumas modalidades de um secador de leito fluido, pode ser desejável criar um gradiente térmico ao longo do comprimento do leito fluido para promover secagem suave de uma suspensão de polpa. Um gradiente desejável pode ser estabelecido em que a temperatura ao longo do leito fluido é maximizada próxima ao centro da câmara de processo, com relação à primeira extremidade e à segunda extremidade do leito fluido. Tal gradiente térmico pode ser criado pela distância do curso de ar quente para baixo do leito de modo que a temperatura do refrigerador é ainda para e extremidade do leito. No entanto, também pode haver câmaras de ar encontradas por todo o leito de modo que o ar quente pode ser dirigido a certas áreas. Além disso, o secador também tem uma entrada adicional para o ar frio entrar a fim de resfriar o material mais rapidamente e proteger o material contra ruptura térmica. Sem estar limitado por uma teoria, acredita-se que atenuando a taxa de troca de temperatura experimentada por uma suspensão de polpa durante aquecimento e/ou resfriamento, trocas irreversíveis de cor,
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23/29 forma e/ou textura da polpa em uma suspensão de polpa podem ser evitadas. Em algumas das modalidades de um processo de secagem em leito fluidizado, a temperatura de ar de entrada do secador pode ser cerca de 70oC a cerca de 90oC ou pelo menos cerca de 75oC a cerca de 80oC enquanto a temperatura de ar de saída pode ser cerca de 50oC a cerca de 60oC ou cerca de 50oC a cerca de 55oC.
[0045] Em algumas modalidades de um processo de secagem em leito fluidizado, a secagem pode se tornar mais eficaz em que dito processo ainda compreende um processo de retro-mistura. A retro-mistura pode compreender misturar uma suspensão de polpa secada inicialmente e uma suspensão de polpa de entrada para formar uma mistura agitada continuamente. Uma suspensão de polpa secada inicialmente é uma suspensão de polpa que passou por secagem em leito fluidizado pelo menos uma vez. Uma suspensão de polpa de entrada é uma suspensão de polpa que não passou por secagem em leito fluidizado. Onde um processo de secagem em leito fluidizado da presente invenção compreende retro-mistura, uma primeira quantidade da suspensão de polpa secada inicialmente pode ser formada secando uma primeira porção da suspensão de polpa de entrada usando um secador de leito fluido. Subsequentemente, uma mistura agitada continuamente pode ser formada misturando pelo menos uma porção da primeira quantidade da suspensão de polpa secada inicialmente com uma segunda quantidade da suspensão de polpa de entrada. A mistura agitada continuamente resultante pode ser secada usando um secador de leito fluido. Sem estar limitado por uma teoria, acredita-se que
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24/29 a suspensão de polpa de entrada é dispersa misturando a mesma com a suspensão de polpa secada inicialmente, deste modo diminuindo o tempo de secagem e promovendo ainda a secagem da suspensão de polpa de entrada.
[0046] A composição da mistura retro-misturada pode ser vantajosamente selecionada para promover eficácia de secagem. A quantidade de suspensão de polpa secada inicialmente em uma mistura agitada continuamente pode afetar a eficácia de um processo de secagem em leito fluidizado. Em algumas modalidades da presente invenção, em que o processo de secagem compreende secagem em leito fluidizado com retro-mistura, uma mistura retro-misturada pode compreender cerca de 30 a cerca de 40% em peso da suspensão de polpa seca inicialmente. Em outras dessas modalidades, a mistura retro-misturada pode compreender cerca de 40% em peso a cerca de 50% em peso da suspensão de polpa secada inicialmente. Ainda em outras dessas modalidades, a mistura retro-misturada pode compreender cerca de 50% a cerca de 60% da suspensão de polpa seca inicialmente.
[0047] Similarmente, o teor de umidade tanto da suspensão de polpa seca inicialmente como da suspensão de polpa de entrada também pode afetar a eficácia de um processo de secagem em leito fluidizado. Em algumas modalidades da presente invenção, em que o processo de secagem compreende secagem em leito fluidizado com retromistura, o teor de umidade da suspensão de polpa de entrada é não mais do que cerca de 70% em peso, não mais do que cerca de 85% em peso ou não mais do que cerca de 95% em
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25/29 peso ou não menos do que cerca de 70% em peso, não menos do que cerca de 75% em peso ou não menos do que cerca de 80% em peso da suspensão de polpa. Em algumas modalidades da presente invenção, em que o processo de secagem compreende secagem em leito fluidizado com retro-mistura, o teor de umidade da suspensão de polpa secada inicialmente é não mais do que 50% em peso ou não mais do que cerca de 55% em peso; ou não mais do que cerca de 60% em peso ou não menos do que cerca de 50% em peso, não menos do que cerca de 45% em peso ou não mais do que cerca de 40% em peso da suspensão de polpa.
[0048] As dimensões e valores divulgados no presente documento não devem ser entendidos como sendo estritamente limitados os valores numéricos exatos relatados. Em vez disso, a menos que especificado de outro modo, cada uma de tais dimensões pretende significar tanto o valor relatado como um faixa funcionalmente equivalente em torno deste valor. Por exemplo, uma dimensão divulgada como “40 mm” pretende significar “cerca de 40 mm”.
[0049] Todos os documentos citados na Descrição Detalhada da Invenção são, em parte relevante, incorporados ao presente documento por referência; a citação de qualquer documento não deve ser interpretada como uma admissão de que é a técnica anterior com respeito à presente invenção. Na medida em que qualquer significado ou definição de um termo neste documento escrito conflita com qualquer significado ou definição do termo em um documento incorporado por referência, o significado ou definição atribuído ao termo neste documento escrito dominará.
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EXEMPLO [0050] O(s) seguinte(s) exemplo(s) ainda descreve(m) e demonstra(m) modalidades dentro do escopo da presente invenção. Os exemplos são dados somente para o fim de ilustração e não devem ser interpretados como limitações da presente invenção, como muitas variações dos mesmos são possíveis sem sair do espírito e escopo da invenção.
[0051] Polpa de laranja congelada (FOP), 80-85% em peso, foi descongelada sob temperatura refrigerada durante 5 a 7 dias em tambores de aço. A lavagem da polpa foi conduzida em um tanque com agitador. A relação de água para FOP é 2:1 e agitação lenta durante cerca de 2 a 3 minutos. Três lavagens foram requeridas para obter a suspensão de polpa com teor de açúcar muito baixo, isto é, 0-0,5oBrix. O teor de umidade da polpa final foi 91-94% após do prensador de parafuso.
[0052] Lavagem 1: 75 kg de polpa + 150 kg de água, agitar durante 2,5 minutos, então bombear através de um filtro turbo.
[0053] Produto fora do filtro turbo: 100 kg com ~3,5oBrix.
[0054] Lavagem 2: 100 kg de polpa + 200 kg de água, agitar durante 2,5 minutos, então bombear através de filtro turbo.
[0055] Produto fora do filtro turbo: 100 kg com ~1,2oBrix.
[0056] Lavagem 3: 100 kg de polpa + 200 kg de água, agitar durante 2,5 minutos, então bombear através de filtro turbo.
Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 34/41
27/29
| [0057] | Produto fora | do filtro | turbo: | 100 |
| ’Brix. | ||||
| Número | da Lavagem 1 | Lavagem 2 | Lavagem | 3 |
| amostra | ||||
| 20 | 3,7-3,8 | 1,1-1,3 | 0,3 | |
| 30 | 3,9-4,2 | 1,2-1,3 | 0,0 | |
| 40 | 3,2-3,5 | 1,0-1,3 | 0,2 | |
| 50 | 2,8-3,2 | 0,7-1,1 | 0,1 |
Número da amostra Teor de umidade da polpa (%) após filtro turbo
| 35 | 96,51 |
| 49 | 96.15 |
| Número da amostra | Teor de umidade da polpa (%) após filtro turbo |
| P3 | 93,94 |
| P8 | 91,54 |
[0058] Retro-mistura baseada em 92% do teor de umidade do material úmido com 50% de teor de umidade do material seco @ relação de 1:1 de material úmido para seco com base no peso.
Extrusão (placa p/ orifícios Notas com diâmetro de 2,5 mm
Secador de saída mc: 55,01%
Secador de entrada mc: 71,73% Suprimento de ar: 57oC, temperatura do produto 36oC
Ar de exaustão: 45oC Kg dentro do secador: 22,58 kg; fora do secador: 13 kg
Kg dentro do secador: 25,8 kg;
fora do secador: 13,4 kg Kg dentro do secador: 26,6 kg;
fora do secador: 14,9 kg
| 7 | Secador de | saída | mc: 51, | 4%, kg |
| saída: 16,4 | kg | |||
| 8 | Secador de | saída | mc: 51, | 2%, kg |
| saída: 14,2 | kg | |||
| 9 | Secador de | saída | mc: 45, | 2%, kg |
| saída: 15,3 | kg | |||
| 10 | Secador de | entrada | mc: 66 | %, seca |
| de saída mc: | 47,24% | |||
| 11 | Secador de | saída | mc: | 53,3%, |
entrada/saída Secador de entrada/saída Secador de entrada/saída Secador de entrada/saída:
27,3/19,3 kg saída mc: 55,1%
31,4/21,1 kg saída mc: 49,2%
31,5/20,6 kg saída mc: 45,0%
31,0/18,4 kg kg kg kg de de de or kg kg kg kg
Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 35/41
28/29 [0059] Resultados iniciais do método de présecador/ secador.
[0060] Pré-secagem sobre placa perfurada revestida com Teflon durante 30 a 45 minutos para reduzir a umidade de 90-94% mc para ~80% mc.
Número do teste de % mc para camada de % mc após camada de correia fluido fluido
| 2 | 69,74 | — |
| 3 | 84,1 | 53,93 |
| 4 | 72,27 | 20,40 |
| 6 | 79,32 | — |
| 7 | 82,90 | 25,72 |
| 8 | 73,05 | — |
[0061] Medições do teor de umidade após vários testes de pré-secador.
[0062] Devido ao requisito de retro-mistura do sistema, cada célula da polpa irá reciclar através do sistema em média 20 vezes.
[0063] Verificou-se que um teor de umidade de ~70% no material após extrusão é apropriado para fluidização. O sistema de secador de leito fluido usa ar que foi aquecido com um queimador de gás natural inflamado direto. A área de superfície de leito fluido eficaz foi 1,05 m2. O ar de exaustão foi removido a partir do topo do leito através de uma pressão de sucção leve e um ciclone antes de ser ventilado para a atmosfera.
[0064] A reidratação em todos os três casos após fluido (testes de correia 3, 4 & 7) mostrou reidratação completa em 25-30 minutos usando água quente e agitação branda sem nenhum dano ao produto visível. As amostras a ~40% do teor de umidade mostraram boa reidratação.
[0065] As dimensões e valores divulgados no presente documento não devem ser entendidos como sendo
Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 36/41
29/29 estritamente limitados aos valores numéricos exatos relatados. Em vez disso, a menos que especificado de outro modo, cada uma de tais dimensões pretende significar tanto o valor relatado como uma faixa funcionalmente equivalente em torno desse valor. Por exemplo, uma dimensão divulgada como 40% pretende significar “cerca de 40%”.
[0066] Todos os documentos citados na Descrição Detalhada da Invenção são, em parte relevante, incorporados ao presente documento por referência; a citação de qualquer documento não deve ser interpretada como uma admissão de que é a técnica anterior com respeito à presente invenção. Na medida em que qualquer significado ou definição de um termo neste documento escrito conflita com qualquer significado ou definição do termo em um documento incorporado por referência, o significado ou definição atribuído ao termo neste documento escrito dominará.
[0067] Embora as modalidades particulares da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, deve ser óbvio aos peritos na técnica que várias outras trocas e modificações podem ser feitas sem sair do espírito e escopo da invenção. Portanto, é pretendido cobrir nas reivindicações anexas todas essas trocas e modificações que estão dentro do escopo desta invenção.
Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 37/41
1/3
Claims (9)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para produzir uma suspensão de polpa desidratada caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:a. remover os açúcares de uma suspensão de polpa, dito processo de remoção de açúcares produzindo uma suspensão de polpa de fruta lavada com nível de Brix de 0oBx a 1oBx, em que a dita a etapa de remoção de açúcares compreende um processo de lavagem concorrente de múltiplos estágios compreendendo pelo menos dois estágios de lavagem ;b. remover a água da referida suspensão de polpa de fruta lavada produzindo uma torta de compressão de fruta, o referido processo de remoção da água que compreende remoção mecânica, química e/ou enzimática da água; ec. desidratar a torta de polpa de fruta produzindo uma suspensão de polpa de fruta desidratada com um teor de umidade de menos do que cerca de 10% em peso da suspensão de polpa de fruta;em que a suspensão de polpa de fruta desidratada produzida por dito processo é, de forma que, quando reconstituída, a cor, formato, e textura da polpa contidos na mesma são substancialmente os mesmos de antes da desidratação.
- 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de remoção de água compreende remoção química de água, dita remoção química de água compreende contatar cal hidratada e uma suspensão de polpa durante um período de tempo.
- 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 38/412/3
caracterizado pelo fato de que a cal hidratada e a suspensão de polpa são contatadas durante cerca de 1 a cerca de 5 minutos. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade de cal hidratada na suspensão de polpa e mistura de cal hidratada, é de cerca de 0,02 % em peso do peso total da suspensão de polpa e mistura de cal hidratada. - 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de remoção de água compreende a remoção mecânica de água, dita remoção mecânica de água compreendendo remoção de água com um prensador de parafuso.
- 6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o prensador de parafuso compreende uma tela de fio da cunha com uma largura de fenda de cerca de 0, 0040 cm a cerca de 0, 0055 cm (0,0016 polegadas a cerca de 0,0022 polegadas).
- 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de secagem compreende secagem em leito fluidizado.
- 8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura da polpa contida em uma suspensão de polpa não excede cerca de 80oC durante secagem em leito fluidizado.
- 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a suspensão de polpa é secada durante cerca de 20 a cerca de 30 minutos.
- 10. Processo, de acordo com a reivindicação 7,Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 39/413/3 caracterizado pelo fato de que a etapa de secagem compreende retro-mistura.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma mistura da retro-mistura é de cerca de 45% em peso a cerca de 55% em peso de suspensão de polpa seca inicialmente. 12. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o teor de umidade da suspensão de polpa de entrada de uma mistura da retro- mistura é 80% a cerca de 95% em peso da suspensão de polpa. 13. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o teor de umidade da suspensão de polpa seca inicialmente de uma mistura da retro-mistura é cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso da suspensão de polpa.Petição 870180051828, de 15/06/2018, pág. 40/41
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