BR112013013956B1 - Processo para liquefazer proteínas de cereal - Google Patents

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Abstract

processo para liquefazer proteínas de cereal a presente invenção refere-se a um processo para liquefazer proteínas de cereal. um processo de produção de proteína de cereal hidrolisada é também apresentado. uma composição compreendendo proteínas de cereal hidrolisadas obtidas pelo processo da presente invenção e seus usos em aplicações de alimento e ração também são descritos. particularmente, é apresentado o uso de uma composição que compreende proteínas de trigo hidrolisadas como substituto parcial ou total de preteína animal em leite de bezerro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para
PROCESSO PARA LIQUEFAZER PROTEÍNAS DE CEREAL.
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um processo para liquefazer proteínas de cereal, em particular, para liquefazer proteínas de trigo. A presente invenção refere-se, adicionalmente, a um processo para produzir proteínas de cereal hidrolisadas, em particular, para produzir proteínas de trigo hidrolisadas. Uma composição que compreende as proteínas de cereal hidrolisadas obteníveis pelo processo da presente invenção e seus usos também são descritos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] As proteínas de cereal hidrolisadas têm um alto valor comercial. Elas são usadas em uma ampla variedade de produtos alimentícios, produtos de ração, cosméticos e aplicações industriais, como, por exemplo, colas ou tintas.
[003] As proteínas de cereal hidrolisadas podem ser produzidas através de hidrólise ácida, por exemplo, conforme descrito em EP 0 363 771, ou através de hidrólise enzimática.
[004] A hidrólise enzimática pode ser feita por adição de enzimas a um substrato contendo proteína em suspensão aquosa e por incubação desta mistura, por exemplo, conforme descrito no WO 02/32232.
[005] A hidrólise enzimática pode, também, ser feita em um processo de duas etapas: uma etapa de liquefação para liquefazer o material de proteína introduzido e uma etapa de incubação, onde a hidrólise está de fato ocorrendo. Ambas as etapas do processo compreendem tipicamente uma retromistura contínua. Em ambas as etapas a retromistura é uma desvantagem.
Petição 870190003959, de 14/01/2019, pág. 5/12
2/24 [006] Na etapa de liquefação, como resultado da retromistura, parte das proteínas introduzidas é constantemente reciclada e permanece na etapa de liquefação durante um período de tempo mais longo que desejado. Outro material de proteína introduzido sai da etapa de liquefação cedo demais, já que ele contorna a retromistura. Este material chega em um estado não liquefeito na etapa de incubação. [007] Na etapa de incubação, como resultado da retromistura, algum material é constantemente reciclado e é incubado durante um período de tempo mais longo que o desejado, resultando em proteínas altamente hidrolisadas com peso molecular baixo a muito baixo. Outro material sai da etapa de incubação muito cedo e é, portanto, fracamente hidrolisado.
[008] Desta forma, os processos de hidrólise existentes têm a desvantagem de que o produto final (o hidrolisado) não contém proteínas hidrolisadas que foram igualmente hidrolisadas, especialmente quando o material de partida tem propriedades viscoelásticas e forma massas informes quando hidratado, tal como glúten de trigo vital. Próximo das proteínas hidrolisadas que têm o peso molecular desejado, o hidrolisado contém, tipicamente, proteínas pouco hidrolisadas ou não hidrolisadas, que têm um alto peso molecular e proteínas altamente hidrolisadas que têm um peso molecular baixo a muito baixo, como aminoácidos.
[009] A fração de baixo peso molecular do hidrolisado pode conferir um gosto amargo ao hidrolisado, o que é indesejável para aplicações de alimentos e ração. A fração de alto peso molecular é frequentemente responsável pela separação de fases (por exemplo, devido à sedimentação) quando o hidrolisado é colocado em suspensão. Isto não é desejável, especialmente quando o hidrolisado é usado para produzir produtos que precisam imitar o comportamento de emulsões semelhantes ao leite.
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3/24 [010] A hidrólise de proteínas que têm propriedades viscoelásticas é muito difícil devido à formação de massas informes durante hidratação. Até agora, a formação de massas informes pode ser apenas evitada pela adição de glúten de trigo vital seco em soluções que compreendem, por exemplo, elementos auxiliares ao processamento. [011] Outra desvantagem dos processos existentes é que volumes e tempos de processamento geralmente altos são necessários.
[012] Desta forma, há uma necessidade por um processo otimizado para a produção de proteínas de cereal hidrolisadas, em que as proteínas foram hidrolisadas com um mesmo grau de hidrólise e, portanto, não têm as desvantagens acima mencionadas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [013] Um primeiro aspecto da presente invenção refere-se a um processo para liquefazer proteínas de cereal. Este processo é um processo de liquefação e compreende as etapas de:
a) fornecer uma composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal, a dita composição tendo uma substância seca de 5 a 40 %, em peso (% p/p) da composição; a seguir,
b) adicionar uma ou mais enzimas hidrolíticas e/ou elementos auxiliares ao processamento à composição; a seguir,
c) opcionalmente, pré-condicionar a composição; a seguir,
d) homogeneizar a composição.
[014] Um segundo aspecto da presente invenção refere-se a um processo para produzir a proteína de cereal hidrolisada. Este processo é um processo de hidrólise e compreende as etapas de:
i) liquefazer uma composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal de acordo com o processo de liquefação, conforme descrito acima; a seguir, ii) opcionalmente, pré-tratar a composição; a seguir, iii) incubar a composição a uma temperatura de 50 a 85°C
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4/24 durante pelo menos 5 minutos.
[015] Um terceiro aspecto da presente invenção refere-se a uma proteína de cereal hidrolisada que pode ser obtida pelo processo de hidrólise da presente invenção.
[016] Um quarto aspecto da presente invenção refere-se a uma composição de alimento ou ração que compreende a proteína de cereal hidrolisada da presente invenção e ingredientes adicionais para produzir composições de alimento ou ração. A composição pode estar em diferentes formas, como pó, pasta, líquido.
[017] Em uma modalidade, a composição da presente invenção é pressionada sob a forma de um pélete.
[018] Um quinto aspecto da presente invenção refere-se ao uso da composição de acordo com a presente invenção em aplicações de alimento e ração. De preferência, a composição da presente invenção é usada para substituir parcialmente ou totalmente as proteínas animais em aplicações de alimento e ração. Com a máxima preferência, a composição da presente invenção é usada para substituir parcialmente ou totalmente as proteínas de leite em formulações que são usadas como substituto de leite de bezerro.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [019] Figura 1: imagem do glúten de trigo vital que sai de um processo de separação de amido-glúten de trigo convencional [020] Figura 2: imagem do glúten de trigo vital liquefeito, de acordo com uma modalidade da presente invenção
DESCRIÇÃO DETALHADA [021] Foi surpreendentemente observado que uma liquefação adequada, em que o material de proteína é substancialmente e progressivamente liquefeito para formar um produto homogêneo e liquefeito, seguido de uma incubação controlada, permite a produção de proteínas de cereal hidrolisadas que têm um grau similar de hidrólise. A
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5/24 liquefação, de preferência, não usa retromistura e o tempo necessário para a liquefação é significativamente reduzido em comparação aos processos existentes. Foi surpreendentemente observado que a divisão do processo de liquefação em várias etapas subsequentes, cada etapa fazendo a etapa seguinte mais fácil, permite uma liquefação mais eficaz. [022] A presente invenção refere-se, de preferência, um material de proteína que tem propriedades viscoelásticas e que forma massas informes quando hidratado, tal como glúten de trigo vital.
[023] Na presente invenção, a liquefação é conduzida, de preferência, em fluxo pistonado contínuo, de modo a ter um tempo de liquefação similar para todas as proteínas introduzidas. Ao contrário dos processos existentes, a liquefação da presente invenção tem por base um princípio de primeiro a entrar primeiro a sair, é muito mais eficaz e muito mais rápido.
[024] Em um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a um processo para liquefazer proteínas de cereal. Este processo de liquefação compreende as etapas de:
a) fornecer uma composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal, a dita composição tendo uma substância seca de 5 a 40 %, em peso da composição; a seguir,
b) adicionar uma ou mais enzimas hidrolíticas e/ou elementos auxiliares ao processamento à composição; a seguir,
c) opcionalmente, pré-condicionar a composição; a seguir,
d) homogeneizar a composição.
[025] A duração do processo de liquefação é tipicamente de 5 a 60 minutos. De preferência, a duração do processo de liquefação é de 5 a 50 minutos, com mais preferência ainda de 5 a 40 minutos, com mais preferência ainda de 5 a 30 minutos, com mais preferência ainda de 5 a 20 minutos, com mais preferência ainda de 5 a 10 minutos.
[026] Na etapa a), uma composição que compreende uma ou mais
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6/24 proteínas de cereal é fornecida.
[027] A composição tem uma substância seca de 5 a 40%, em peso da composição (p/p%), de preferência, de 15 a 38 p/p%, com mais preferência, de 25 a 35 p/p%, com mais preferência ainda, de 28 a 32 p/p%.
[028] A composição compreende de 60 a 95 p/p% de água. De preferência, a água é água de Plain City.
[029] De preferência, a substância seca da composição contém pelo menos 40% de proteína, de preferência, ao menos 50%, com mais preferência, pelo menos 60%, com mais preferência, ainda pelo menos 70% e, com a máxima preferência, pelo menos 80% de proteína.
[030] Em uma modalidade preferencial, a composição tem que estar sob a forma de uma ou mais massas informes viscoelásticas. Com mais preferência, parte ou toda a proteína da composição tem propriedades viscoelásticas e forma massas informes viscoelásticas quando hidratado. Na modalidade da máxima preferência, a composição são massas informes de glúten de trigo vital aquoso que saem de um processo de separação de amido-glúten de trigo convencional.
[031] A proteína de cereal usada com o propósito da presente invenção pode ser qualquer proteína de cereal, como as derivadas de trigo, cevada, centeio, aveia, milho, arroz, trigo spelt, painço, sorgo e triticale e misturas das mesmas. De preferência, a proteína de cereal é glúten. O glúten pode ser glúten vital ou glúten desvitalizado. O glúten vital pode estar sob a forma seca ou glúten vital fresco que sai de um processo de separação de amido e glúten convencional. De preferência, a proteína de cereal é glúten de trigo vital que sai de um processo de separação amido-glúten de trigo convencional.
[032] O glúten pode ser obtido a partir do cereal através de qualquer processo conhecido na técnica para separar glúten de cereal.
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Em uma modalidade preferencial, o glúten é glúten de trigo vital que sai de um processo de separação de amido-glúten de trigo convencional. [033] Entretanto, ainda que seja preferencial começar com o glúten que foi separado dos outros componentes de cereal, tal como feito para o trigo em um processo de separação de amido-glúten de trigo convencional, a separação do glúten não é necessária com o propósito da presente invenção e a composição da presente invenção pode ser, por exemplo, farinha de cereal hidratada que compreende glúten. Além disso, farinhas com diferentes quantidades de glúten podem ser usadas. Neste caso, o glúten será liquefeito da farinha. O glúten pode ser, então, recuperado por qualquer técnica conhecida na técnica. Adicionalmente, esta composição liquefeita pode ser usada no processo do segundo aspecto da presente invenção.
[034] Na etapa b), uma ou mais enzimas hidrolíticas e/ou um ou mais elementos auxiliares ao processamento são adicionados à composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal.
[035] As enzimas hidrolíticas que pode ser usadas nesta invenção são, geralmente, peptidases também conhecidas como proteases. As peptidases são selecionadas a partir do grupo que consiste em α-aminoacil-peptídeo hidrolases (EC 3.4.1.), peptidil-aminoácido hidrolases (EC 3.4.2.), dipeptídeo hidrolases (EC 3.4.3.), peptidil peptídeo hidrolases (EC 3.4.4.), aminopeptidases (EC 3.4.11.), peptidilamino-ácido hidrolases (EC 3.4.12.), dipeptidases (EC 3.4.13.), dipeptidil-peptidases e tripeptidil-peptidases (EC 3.4.14.), peptidil-dipeptidases (EC 3.4.15.), carbóxi peptidases do tipo serina (EC 3.4.16.), metalocarboxi peptidases (EC 3.4.17.), carbóxi peptidases do tipo cisteína (EC 3.4.18.), omega peptidases (EC 3.4.19.), serina endopeptidases (EC 3.4.21.), cisteína endopeptidases (EC 3.4.22.), aspártico endopeptidases (EC 3.4.23.), metaloendopeptidases (EC 3.4.24.), treonina endopeptidases (EC 3.4.25.) Além disso, as peptidases
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8/24 alcalinas são uma classe adequada de enzimas para uso neste processo.
[036] As peptidases são categorizadas em duas subclasses sendo a subclasse de exopeptidases e a subclasse de endopeptidases. De preferência, as enzimas úteis para o propósito desta invenção têm origem bacteriana, animal ou vegetal. Elas incluem enzimas recombinantes, que são, por exemplo, obtidas por técnicas de engenharia genética.
[037] O processo é conduzido, de preferência, usando pelo menos atividade de endoprotease, entretanto, uma protease tendo atividades de endo e de exo proteases pode também ser usada. Alternativamente, uma mistura de endoproteases, exoproteases e endo e exoproteases pode ser usada.
[038] As enzimas que podem ser usadas no processo da presente invenção incluem proteinase bacteriana de Bacillus Subtilisis, endoprotease ácida e exopeptidase de Aspergillus Niger, proteinase bacteriana termo-tolerante, protease neutra termo-tolerante de Bacillus stearothermophyllus, papaína, proteinase bacteriana neutra ou endoprotease de espécies de Bacillus, protease bacteriana neutra de Bacillus amyloliquefaciens, proteinase alcalina (fúngica, bacteriana), endoproteinase (do tipo serina; Subtilisina A, Bacillus licheniformis), complexo de endoprotease & exopeptidase de Aspergillus oryzae), metaloprotease bacteriana de Bacillus amyloliquefaciens.
[039] Pelo fato de a fonte de proteína poder conter materiais de carboidrato, de preferência, uma ou mais carboidrases também são adicionadas à composição. Enzimas adequadas incluem, por exemplo, α ou β amilases, pululanases, celulases, pentosanases.
[040] Também é possível adicionar um ou mais elementos auxiliares ao processamento à composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal. Os elementos auxiliares ao processamento
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9/24 adequados com o propósito da presente invenção são agentes redutores escolhidos a partir do grupo que consiste em cisteína, glutationa, bissulfito, sulfito, ácido ascórbico, sais dos mesmos e combinações dos mesmos. Tipicamente, os elementos auxiliares ao processamento são adicionados em uma quantidade de 0,001% a 5% (com base no peso seco da composição). Um exemplo de um elemento auxiliar ao processamento adequado é bissulfito de sódio, adicionado a uma dosagem de, por exemplo, 0,06% (com base no peso seco da composição). Os elementos auxiliares ao processamento são adicionados de modo a enfraquecer a composição por afetar a conformação das proteínas e suas propriedades fisicoquímicas. Isto pode ser particularmente útil quando a proteína de cereal é glúten de trigo vital. Na glúten de trigo vital, por exemplo, as ligações de dissulfeto (S-S) entre diferentes moléculas de glúten são reduzidas para grupos sulfidrila (-SH) pela ação dos elementos auxiliares ao processamento. [041] Em outra modalidade, ambas as enzimas e elementos auxiliares ao processamento podem ser adicionados à composição compreendendo uma ou mais proteínas. Entretanto, é preferencial não adicionar as enzimas e elementos auxiliares ao processamento simultaneamente, mas adicioná-los sequencialmente à composição para evitar que as enzimas sejam desativadas pelos elementos auxiliares ao processamento.
[042] Na etapa c), a composição pode ser pré-condicionada. Isso pode ser feito de modo a reduzir a viscosidade da composição facilitando, assim, a etapa de homogeneização subsequente por reduzir a energia que esta etapa iria requerer. Isto é chamado enfraquecimento da composição. O pré-condicionamento pode, também, ser feito de modo a ajustar as especificações do produto final, em particular, para ajustar o pH. O pré-condicionamento pode, ainda, ser feito para ajustar as condições da reação às condições de trabalho ótimas das enzimas.
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10/24 [043] O pré-condicionamento pode compreender um item ou uma combinação de itens como dois ou mais dos seguintes tratamentos:
- Aquecer a composição
- Misturar a composição
- Ajustar o pH da composição
- Adicionar elementos auxiliares ao processamento à composição, [044] Estes tratamentos podem ser feitos simultaneamente ou em etapas subsequentes. O aquecimento e a mistura podem ser convenientemente feitos simultaneamente.
[045] O aquecimento da composição pode ser obtido com qualquer tipo de técnica de aquecimento adequada conhecida na técnica. De preferência, o aquecimento será feito através de aquecimento indireto usando um aquecedor estático. Quando o aquecimento é combinado com mistura, ele pode ser feito convenientemente usando um aquecedor-misturador estático. O aquecedor estático e o aquecedor-misturador estático são adequados para aquecer materiais que têm de viscosidade muito baixa e viscosidade muito alta. O meio de aquecimento usado pode ser qualquer meio de aquecimento adequado, mas é, de preferência, água. A temperatura do meio de aquecimento é tal que a temperatura da composição após o aquecimento é de 40 a 55°C, de preferência, de 45 a 52°C, com mais preferência, 50°C. O aquecimento n ão é necessário quando a composição já tem uma temperatura de no mínimo 40°C antes da etapa c). Em uma modalidade preferencial, quando a proteína de cereal é glúten de trigo vital, o aquecimento não atinge uma temperatura de 55°C. A partir de 55°C, a estrutura do glúten de trigo vital pode ser danificada.
[046] A mistura pode ser obtida usando um equipamento do tipo misturador estático. Conforme descrito acima, a mistura pode ser feita
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11/24 simultaneamente com o aquecimento, usando um aquecedormisturador estático. Um misturador estático é um dispositivo para misturar dois (ou mais) materiais fluidos. O dispositivo consiste em um ou mais elementos misturadores não móveis contidos em um envoltório. O envoltório pode ser, por exemplo, cilíndrico ou quadrado. Os elementos misturadores não móveis são uma série de defletores. Quando dois (ou mais) materiais fluidos se movem através do misturador estático, os elementos não móveis misturam continuamente os materiais. Qualquer outro tipo adequado de equipamento de mistura pode também ser usado como, por exemplo, um sistema de matriz. Esta etapa de misturação é apenas necessária para reduzir a energia necessária na etapa de homogeneização subsequente e para tornar essa etapa de homogeneização o mais eficiente possível. Em uma modalidade preferencial, quando a proteína de cereal é glúten de trigo vital, o pré-condicionamento compreende misturar antes da homogeneização. A mistura é feita, de preferência, usando um misturador estático. Por exemplo, um misturador estático do tipo Sulzer SMX TM plus DN 80 com: 3 elementos misturadores SMX DN 50, 7 elementos misturadores SMX DN 65, 10 elementos misturadores SMX plus DN 80 pode ser usado.
[047] O ajuste do pH pode ser necessário para fornecer as condições de trabalho ótimas para as enzimas. Dependendo da enzima ou da mistura de enzimas usada, o versado na técnica facilmente saberá qual pH precisa ser atingido.
[048] O pH do produto final também pode ser influenciado por esta etapa de ajuste. Dependendo da aplicação na qual o produto final será usado, o versado na técnica facilmente determinará qual pH é necessário.
[049] O ajuste do pH é feito com qualquer técnica adequada conhecida na técnica. De preferência, o pH da composição será
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12/24 ajustado pela adição de uma solução aquosa contendo HCl ou NaOH, mas pode, além disso ou alternativamente, ser ajustada pela adição de soluções contendo ácidos, incluindo, mas não se limitando a ácido cítrico, ácido fosfórico ácido acético, ácido sulfúrico e ácido nítrico, hidróxidos de metais alcalinos e metais alcalino-terrosos incluindo, mas não se limitando a NaOH, KOH e Ca(OH)2 e combinações dos mesmos. O versado na técnica saberá quais quantidades adicionar de modo a obter o pH desejado.
[050] Os elementos auxiliares ao processamento, conforme descrito acima, podem ser adicionados durante a etapa de précondicionamento opcional c).
[051] O versado na técnica será facilmente capaz de determinar se o pré-condicionamento é necessário dependendo da qualidade da composição, das especificações do produto final desejado e/ou das condições de reação ótimas das enzimas.
[052] Na modalidade da máxima preferência, a proteína de cereal é glúten de trigo vital que sai de um processo de separação de amidoglúten de trigo convencional. Predominantemente, o glúten está então sob a forma de massas informes aquosas. O processo de liquefação compreende as etapas de:
a) fornecer uma composição que compreende glúten de trigo vital, a dita composição tendo uma substância seca de 5 a 40 %, em peso da composição; a seguir,
b) adicionar uma ou mais enzimas hidrolíticas; a seguir,
c) pré-condicionar a composição; a seguir,
d) homogeneizar a composição.
sendo que o pré-condicionamento é o aquecimento até uma temperatura de 45°C a 52°C e mistura com um mistura dor estático. [053] Na etapa d) do processo, a composição é homogeneizada. Antes de entrar na etapa d), a composição é composta por pelo menos
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13/24 duas fases principais: o material de proteína hidratado e o líquido livre, tipicamente, água. A água livre está presente porque o material de proteína não se dissolver naturalmente e substancialmente na fase aquosa. Isto é particularmente verdadeiro para o glúten de trigo vital. A homogeneização resulta na dispersão de uma fase ou ingrediente (nesse caso, o material de proteína) dentro da fase contínua principal (nesse caso, água), com a qual ele seria normalmente imiscível. Após a homogeneização, a composição existe como uma fase única, massas informes não estão mais presentes e ela pode ser vertida facilmente como um fluxo contínuo (como uma pasta aquosa, leite ou água, ao contrário da uma composição contendo massas informes).
[054] Em uma modalidade preferencial, a homogeneização é obtida com mistura dinâmica. A mistura dinâmica pode ser feita com qualquer tipo de equipamento adequado que tem pelo menos um rotor operado a uma velocidade de ponta de 1 m/s a 100 m/s, de preferência, de 5 m/s a 15 m/s. O equipamento adequado usado para este propósito inclui misturadores de alto cisalhamento, bomba centrífuga, misturadores, moinho do tipo coloidal. Entretanto, o equipamento preferencial usado com o propósito da presente invenção é um misturador de alto cisalhamento.
[055] Os misturadores de alto cisalhamento usam uma hélice giratório ou rotor de alta velocidade, ou uma série de tais hélices ou rotores em linha, geralmente alimentados por um motor elétrico, para criar fluxo e cisalhamento. A velocidade do fluido no diâmetro externo do rotor será maior que a velocidade no centro do rotor e isso cria cisalhamento. Um componente estacionário pode ser usado em combinação com o rotor e é chamado de estator. O misturador de alto cisalhamento pode ser um misturador de alto cisalhamento em batelada ou um misturador de alto cisalhamento em linha. De preferência, um misturador de alto cisalhamento em linha é usado. Com a máxima
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14/24 preferência, um misturador de alto cisalhamento em linha que tem um desenho retangular, criando turbulência adicional, é usado. Em um misturador rotor-estator de alto cisalhamento em linha, o conjunto rotorestator está contido em um envoltório com uma entrada em uma extremidade e uma saída na outra. Os misturadores de alto cisalhamento em linha oferecem um ambiente de mistura mais controlado, ocupam menos espaço, e podem ser usados como parte de um processo contínuo.
[056] Todas as etapas do processo de liquefação podem ser conduzidas em batelada, continuamente ou em fluxo pistonado contínuo. De preferência, o processo de liquefação é conduzido em fluxo pistonado contínuo. Em um design de fluxo pistonado contínuo, o reator tem, tipicamente, o formato de uma tubulação, uma coluna. O produto entra continuamente no reator em uma extremidade e sai continuamente do reator na outra extremidade. Todo o material que sai no processo será submetido aos mesmos tratamentos durante um período de tempo similar e o processo tem por base o princípio de primeiro a entrar e primeiro a sair. Seguir um princípio de primeiro a entrar e primeiro a sair significa que as proteínas que entram primeiro no processo deixarão primeiro o processo, de modo que todas as proteínas tenham um tempo de tratamento similar. Portanto, o produto que sai do processo de liquefação da presente invenção é liquefeito e homogêneo: massas informes não estão mais presentes. O processo de liquefação é particularmente adequado para liquefazer composições que compreendem massas informes viscoelásticas. Nos processos existentes, a formação de massa informe é evitada. Ao contrário dos processos existentes, o processo da presente invenção não precisa evitar a formação de massa informe.
[057] O segundo aspecto da presente invenção refere-se a um processo para produção de proteínas de cereal hidrolisadas. O
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15/24 processo de hidrólise permite produzir um hidrolisado com uma distribuição estreita do grau de hidrólise. Também foi surpreendentemente observado que o processo do segundo aspecto da presente invenção produz proteína de cereal hidrolisada que tem uma excelente digestibilidade.
[058] O processo de hidrólise da presente invenção compreende as etapas de:
i) liquefazer uma composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal de acordo com o processo de liquefação, conforme descrito acima; a seguir, ii) opcionalmente, pré-tratar a composição; a seguir, iii) incubar a composição a uma temperatura de 50 a 85°C durante um período de pelo menos 5 minutos.
na etapa ii), a composição liquefeita pode ser pré-tratada. [059] O pré-tratamento compreende aquecer a composição liquefeita até uma temperatura de 50°a 85°, de pre ferência, de 65°C a 75°C e com mais preferência ainda de 68°C a 72°C. O tempo de aquecimento é 15 minutos ou menos, de preferência, 10 minutos ou menos, de preferência, 5 minutos ou menos e, de preferência, 3 minutos ou menos.
[060] O aquecer pode ser feito usando qualquer técnica adequada conhecida na técnica. Em uma modalidade preferencial, o aquecimento é feito com injeção de vapor d'água direta. O vapor d'água é injetado diretamente na composição liquefeita. O tempo de contato entre a composição liquefeita e o vapor d'água é tal que a temperatura desejada é atingida enquanto a uma ou mais proteínas de cereal da composição não são desnaturadas e as enzimas, se estiverem presentes, não são desativadas. O vapor d'água pode estar a uma temperatura de 100°C a 200°C, 120°C a 190°C, 150°C a 180°C. Foi surpreendentemente observado que o aquecimento com injeção direta
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16/24 de vapor d'água pode reduzir consideravelmente a contaminação microbiológica da composição liquefeita. Além disso, foi surpreendentemente observado que a digestibilidade do hidrolisado é excelente.
[061] O pré-tratamento pode compreender também a adição de uma ou mais enzimas hidrolíticas à composição. Conforme descrito no processo de liquefação da presente invenção, a adição de enzimas durante a liquefação não é um requisito (desde que elementos auxiliares ao processamento sejam adicionados). No caso em que enzimas não foram adicionadas durante a liquefação, elas podem ser adicionadas durante a etapa de pré-tratamento ii). As mesmas enzimas descritas no processo de liquefação podem ser usadas.
[062] Na etapa iii), a composição liquefeita é incubada a uma temperatura de 50°C a 85°C. De preferência, a tempe ratura de incubação é de 55°C a 75°C, com mais preferência ai nda de 65°C a 75°C e, com a máxima preferência, de 68°C a 72°C. O tempo de incubação é determinado pelo versado na técnica, mas é pelo menos 5 minutos. A duração da incubação é determinada pelo versado na técnica, uma vez que ela dependa do tipo de enzima usada, da dosagem da enzima, da qualidade do material de partida e deve ser conduzida até o grau de hidrólise (DH, do inglês, degree of hydrolysis) desejado ser obtido. O DH desejado depende da aplicação na qual a proteína de trigo hidrolisada se destina a ser usada. O DH de uma proteína é definido como a porcentagem de ligações peptídicas clivadas. As proteínas hidrolisadas e, em particular, as proteínas hidrolisadas enzimaticamente, possuem propriedades funcionais como baixa viscosidade, maior capacidade de ser batida, espumação e alta solubilidade, o que as tornam vantajosas para uso em muitas aplicações, em particular, aplicações de alimento e ração. O DH também está correlacionado com as propriedades organolépticas dos
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17/24 hidrolisados de proteína. O DH do produto final pode ser determinado pelo método OPA (Shmidt, D.G., Tobben, A.J.P.M., VMT, 19, 13-15, 1993).
[063] A parte de liquefação a o pré-tratamento opcional do processo de hidrólise são conduzidos, de preferência, em fluxo pistonado contínuo (etapas i) e ii)).
[064] A etapa iii) (a incubação) pode ser conduzida em batelada, semibatelada, continuamente ou em fluxo pistonado contínuo. Entretanto, a parte de incubação do processo de hidrólise é conduzida, de preferência, de modo contínuo com múltiplos reatores ou em fluxo pistonado contínuo. Isto altera o tempo de permanência e a variabilidade do tempo de permanência das proteínas na incubadora. Com o propósito da presente invenção, o princípio subjacente a cada design é que a incubação tenderá o máximo possível a uma incubação de primeiro a entrar e primeiro a sair. Seguir um princípio de primeiro a entrar, primeiro a sair significa que as proteínas que entram primeiro na incubadora deixarão primeiro a incubadora, de modo que todas as proteínas tenham um tempo de permanência similar na incubadora. Quanto melhor o princípio de primeiro a entrar e primeiro a sair for aplicado, menor será a variabilidade no tempo de permanência da incubação das proteínas, resultando em um hidrolisado com uma distribuição mais estreita de grau de hidrólise.
[065] Um design de batelada é um design onde uma quantidade definida de produto entra em um reator (incubadora, nesse caso), a entrada do produto é parada e o produto no reator é incubado durante um certo período de tempo.
[066] Um design de semibatelada é um design de batelada que é dividido em múltiplos reatores. A entrada do produto não é parada, mas suprida a vários reatores que são cheios um após o outro. De preferência, os vários reatores têm o mesmo design (volume, formato,
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18/24 tempo de permanência, capacidade de aquecimento). Uma vez que um reator é cheio, o produto é incubado durante um certo período de tempo. Um número infinito de reatores levará a um design de fluxo pistonado contínuo. Um exemplo de um design em semibatelada é um conjunto de reatores de carrossel.
[067] Um design de reator contínuo com um reator é um design no qual o produto é continuamente suprido ao reator e o produto sai continuamente do reator. Um design de reator contínuo com múltiplos reatores é um design de reator contínuo dividido em múltiplos reatores. Um número infinito de reatores levará a um design de fluxo pistonado contínuo. Um exemplo de tal design é um sistema de tanque em cascata.
[068] Um design de fluxo pistonado contínuo é um design no qual o produto entra continuamente em uma extremidade e sai continuamente em outra extremidade do reator. Tipicamente, o reator tem o formato de uma tubulação, uma coluna.
[069] O processo da presente invenção será explicado para a modalidade da máxima preferência, sendo que a proteína de cereal é glúten de trigo vital. Nesse caso, o processo de hidrólise da presente invenção será tipicamente da seguinte forma:
1. Fornecer uma composição que compreende glúten de trigo vital, a dita composição tendo uma substância seca de 5 a 40 %, em peso da composição; a seguir,
2. Adicionar uma ou mais enzimas hidrolíticas e/ou elementos auxiliares ao processamento à composição; a seguir,
3. Pré-condicionar a composição; a seguir,
4. Homogeneizar a composição; a seguir,
5. Pré-tratar a composição obtida na etapa 4; a seguir,
6. Incubar a composição a uma temperatura de 50 a 85°C durante um período de pelo menos 5 minutos.
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19/24 [070] O hidrolisado obtido após a incubação pode ser purificado adicionalmente para recuperar as proteínas hidrolisadas. O hidrolisado pode ser submetido, por exemplo, a uma etapa de separação de fibras e/ou a uma etapa de concentração e/ou a uma etapa de desativação de enzima e/ou a uma etapa de secagem de modo a obter um concentrado de proteína sob a forma de um pó ou pasta, por exemplo.
[071] A separação da fibra pode ser feita por qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, a separação da fibra pode ser convenientemente feita por decantação.
[072] A concentração pode ser feita usando qualquer método conhecido na técnica. Em geral, a concentração pode ser conduzida pelo uso de qualquer tipo de evaporador, como um evaporador de circulação forçada, um evaporador de filme descendente, um evaporador de filme ascendente, um evaporador de superfície escovada, evaporador de placa e quaisquer outros tipos de evaporadores adequados.
[073] A desativação da enzima pode ser feita por qualquer técnica adequada conhecida na técnica, como aquecimento até uma temperatura suficiente para desativar a enzima.
[074] A secagem pode ser conduzida com qualquer tipo adequado de secador como um secador por pulverização, secador rápido, secador de anel, secador de cilindro, secador de leito fluidizado ou quaisquer outros tipos de secadores adequados. A secagem resulta tipicamente em um produto que tem um teor de umidade de 10%, em peso, ou menos.
[075] Um terceiro aspecto da presente invenção refere-se a uma proteína de cereal hidrolisada que pode ser obtida pelo processo de hidrólise da presente invenção. Ele pode ser caracterizado por sua viscosidade ou seu perfil de sedimentação, por exemplo.
[076] Um quarto aspecto da presente invenção refere-se a uma
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20/24 composição de alimento ou ração que compreende a proteína de cereal hidrolisada que pode ser obtida pelo processo de hidrólise da presente invenção. A composição pode compreender adicionalmente ingredientes como carboidratos, gorduras, minerais vitaminas, oligoelementos e similares. A composição da presente invenção pode ser um pó, uma pasta ou um líquido. A composição pode estar em diferentes formas, como pó, pasta, líquido. A composição da presente invenção pode ser compactada para formar um pélete.
[077] Em uma modalidade, a composição da presente invenção é pressionada sob a forma de um pélete.
[078] Um quinto aspecto da presente invenção refere-se ao uso da composição da presente invenção em aplicações de alimento e ração. A composição pode ser usada como suplemento de proteína ou como substituto parcial ou total de proteína animal em formulações de alimento e ração.
[079] Em uma modalidade, a composição pode ser usada para substituir parte ou todas as proteínas de leite de formulações para substituição de leite de bezerro. As formulações para substituição de leite de bezerro são formulações usadas para alimentar bezerros durante seu período de alimentação com líquidos. A proteína hidrolisada da presente invenção tem excelente digestibilidade e é adequada para permanecer em suspensão, em particular, a cerca de 40°C durante um período de tempo adequado durante a ingestão da formulação para substituição de leite.
[080] Em uma outra modalidade, a composição é usada como fonte de proteína em ração para peixe. A composição da ração para peixe contém tipicamente proteínas, óleo, aglutinantes, antioxidantes, vitaminas e, algumas vezes, carboidratos.
[081] Em ainda uma outra modalidade, a composição é usada em rações especiais. Estas são particularmente direcionadas para animais
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21/24 de estimação jovens e animais jovens criados para fins comerciais, como porcos; para animais doentes ou animais se recuperando de uma doença, ou para animais mais velhos. Estas rações especiais devem ser altamente nutritivas e facilmente digestíveis. Conforme descrito na presente invenção, o processo de hidrólise da presente invenção são proteínas de cereal hidrolisadas com excelente digestibilidade.
[082] A invenção será ilustrada pelos seguintes exemplos. Exemplos
Exemplo 1: Processo de fluxo pistonado contínuo para produção de proteínas de trigo hidrolisadas [083] O glúten de trigo vital foi liquefeito da seguinte forma: Glúten de trigo vital (VWG) que sai de uma fábrica de trigo convencional foi fornecido (30% de matéria seca, 37°C e pH de 5,8). As seguintes enzimas foram adicionadas em linha:
1. Corolase® 2TS (AB enzymes): 0,022% p enzima / p VWG peso seco
2. Ban® 480LS (Novozymes): 0,06% p enzima / p VWG peso seco
3. Rohalase® Sep (AB enzymes): 0,03% p enzima / p VWG peso seco [084] A composição de glúten de trigo vital e enzimas foi suprida a uma taxa de fluxo de 400 l/h através de uma bomba com 4 estágios a uma unidade na qual a composição foi primeiro aquecida até 50°C. O meio de aquecimento usado foi água com uma temperatura de 60°C. O aquecimento foi feito com um aquecedor-misturador estático (SMR DN 150 mais, n°de série CT-1810). Então, a composição foi misturada com um misturador estático (Sulzer SMX TM mais DN 80 com: 3 elementos misturadores SMX DN 50, 7 elementos misturadores SMX DN 65, 10 elementos misturadores SMX mais DN 80). A seguir, a composição foi homogeneizada com um misturador em linha de alto cisalhamento operando a 1500 rpm (Typhoon HSI20 equipado com 2 lâminas de
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22/24 mistura DT, motor de 11 kWatt), a velocidade da ponta sendo 11 m/s. [085] O produto que sai da liquefação de fluxo pistonado contínua foi, então, aquecido até 71°C através de injeção di reta de vapor d'água (aquecedor Hydro Thermal M103/03) suprida com vapor d'água a no máximo 1,2 MPa (12 bar); e então incubado por passar através de uma espiral se suporte isolada (DN 250, 22,5 m de comprimento), resultando em um tempo de incubação de aproximadamente 3 horas.
[086] Uma amostra do produto incubado foi secada por congelamento e analisada:
Grau de hidrólise: 4,8% em db Digestibilidade da proteína: 99,2%
Sedimentação: 170/200 a pH 6,2
Métodos de análise das proteínas hidrolisadas [087] Grau de hidrólise: método OPA (Shmidt, D.G., Tobben, A.J.P.M., VMT. 19, 13-15, 1993) [088] Digestibilidade da proteína: de acordo com o teste de digestibilidade in vitro, conforme descrito por Dierick e Hendrickx (1990). [089] Sedimentação: 12 g de produto úmido (30% p/p de substância seca) + 188 g de água desmineralizada a 45°C em um béquer de 500 ml foram agitados com um agitador magnético até todo o produto estar em suspensão. O pH foi ajustado para 6,2 com NaOH 0,1N. O béquer foi colocado sem agitação em um banho-maria (temperatura da água 40°C) até a suspensão obter um a temperatura de 40°C. A suspensão retirada do banho e agitada foi colocada em um cone Imhoff. O nível da divisão suspensão/água foi lido após 2 minutos. Exemplo 2: Processo de fluxo pistonado contínuo para produção de proteínas de trigo hidrolisadas [090] Glúten de trigo vital que sai de uma fábrica de trigo convencional foi fornecido (30% de matéria seca, 38°C e pH de 5,7). As mesmas enzimas e dosagem de enzimas que o exemplo 1 foram
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23/24 adicionadas. As mesmas condições de liquefação que o exemplo 1 foram aplicadas à composição de glúten e enzimas.
[091] O produto que sai da liquefação de fluxo pistonado contínua foi aquecido até 71°C através de injeção direta de vapor d'água (aquecedor Hydro Thermal M103/03) suprida com vapor d'água a no máximo 1,2 MPa (12 bar); e foi coletado durante 1 hora em um vaso agitado de 700 l e incubado durante 3 horas enquanto estava sendo mantido a 70°C.
[092] Uma primeira amostra (A) foi retirada após 2 horas de incubação e uma segunda amostra (B) após 3 horas de incubação. As amostras foram secadas por congelamento e analisadas:
Amostra Grau de hidrólise (%) Sedimentação
A 4,9 170/200
B 5,2 180/200
Exemplo 3: Processo para produção de proteínas de trigo hidrolisadas [093] Glúten de trigo vital que sai de uma fábrica de trigo convencional foi fornecido (30% de matéria seca, 37°C e pH de 5,5). Bissulfito de sódio (Sigma-Aldrich, Cat 24, 397-3) foi adicionado em linha 0,06% p bissulfito de sódio / p VWG peso seco. Por conveniência, o bissulfito de sódio foi diluído em uma solução aquosa a 10%.
[094] A composição de glúten de trigo vital e aditivo foi suprida através de uma bomba de 4 estágios a uma taxa de fluxo de 400 l/h a uma unidade na qual a composição foi preaquecida de 37°C a 47°C através de água a 57°C como meio de aquecimento. O aquecimento foi feito com um aquecedor/misturador estático (Sulzer SMR DN 150 plus, n° de série CT-1810). Então, a composição foi misturada com um misturador estático (Sulzer SMX TM plus DN 80 com: 3 elementos misturadores SMX DN 50, 7 elementos misturadores SMX DN 65, 10 elementos misturadores SMX plus DN 80). A seguir, a composição foi homogeneizada com um misturador em linha de alto cisalhamento
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24/24 operando a 1500 rpm (Typhoon HSI20 equipado com 2 lâminas de mistura DT, motor de 11 kWatt), a velocidade da ponta sendo 11 m/s. [095] O produto que sai da unidade de liquefação de fluxo pistonado contínua foi aquecido para manter uma temperatura na faixa de 45°C a 50°C através de injeção direta de vapor d 'água (aquecedor Hydro Thermal M103/03) suprida com vapor d'água a no máximo 1,2 MPa (12 bar); e coletado durante 30 minutos em um vaso agitado de 700 l. 10 minutos após a coleta do produto, as seguintes enzimas foram adicionadas:
1. Corolase® 2TS (AB enzymes): 0,026% p enzima / p VWG peso seco
2. Ban® 480LS (Novozymes): 0,07% p enzima / p VWG peso seco
3. Rohalase® Sep (AB enzymes): 0,035% p enzima / p VWG peso seco
Após 10 minutos de agitação, uma amostra de 2 litros foi retirada do tanque para incubação em escala laboratorial em um vaso agitado a 70°C.
[096] Uma amostra do produto incubado foi secada por congelamento e analisada:
Grau de hidrólise após 2 horas de incubação: 5,6%
Grau de hidrólise após 3 horas de incubação: 6,6%
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Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para liquefazer uma ou mais proteínas de cereal caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
    a) fornecer uma composição que compreende uma ou mais proteínas de cereal, a dita composição tendo uma substância seca de 5 a 40 %, em peso da composição e dita composição estando na forma de uma ou mais massas informes viscoelásticas; a seguir,
    b) adicionar uma ou mais enzimas hidrolíticas e/ou elementos auxiliares ao processamento à composição; a seguir,
    c) opcionalmente, pré-condicionar a composição; a seguir,
    d) homogeneizar a composição, em que o produto que sai do processo de liquefação é liquefeito e homogêneo, e massas informes não estão mais presentes, e em que o processo é um processo de fluxo pistonado contínuo.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a homogeneização compreende mistura dinâmica com equipamento que tem pelo menos um rotor operando a uma velocidade de ponta de 1 m/s a 100 m/s, de preferência, de 5 m/s a 20 m/s.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a proteína de cereal é glúten de trigo vital.
  4. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o précondicionamento compreende mistura, aquecimento, adição de elementos auxiliares ao processamento, ajuste do pH e combinações dos mesmos.
  5. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a composição é aquecida até uma temperatura de 40 a 55°C.
  6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5,
    Petição 870190003959, de 14/01/2019, pág. 6/12
    2/2 caracterizado pelo fato de que os elementos auxiliares ao processamento são escolhidos a partir do grupo que consiste em cisteína, glutationa, bissulfito, sulfito, ácido ascórbico, sais dos mesmos e combinações dos mesmos.
  7. 7. Processo para produção de proteína de cereal hidrolisada, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
    i) O processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6 ii) Opcionalmente, pré-tratar a composição obtida na etapa i) iii) Incubação da composição a uma temperatura de 50 a 85°C durante um período de pelo menos 5 minutos.
  8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-tratamento ii) compreende aquecer até uma temperatura de 50 a 85°C em 15 minutos ou menos .
  9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da etapa de pré-tratamento ii) é obtido com injeção direta de vapor d'água.
  10. 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que é um processo de fluxo pistonado contínuo.
BR112013013956-0A 2010-12-06 2011-12-05 Processo para liquefazer proteínas de cereal BR112013013956B1 (pt)

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EP10193859.5 2010-12-06
EP10193859 2010-12-06
PCT/EP2011/006099 WO2012076149A1 (en) 2010-12-06 2011-12-05 Process for liquefying cereal proteins

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