BR112016000884B1

BR112016000884B1 - farinha de microalgas ricas em lipídios e método para a preparação da mesma

Info

Publication number: BR112016000884B1
Application number: BR112016000884-7A
Authority: BR
Inventors: Damien Passe
Original assignee: Corbion Biotech, Inc.
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2020-11-03
Also published as: MX2016000635A; FR3008581B1; JP6474803B2; CN105392374A; US11559074B2; EP3027053B1; FR3008581A1; US20160143337A1; DK3027053T3; WO2015007999A2; KR20160030516A; EP3027053A2; ES2717439T3; WO2015007999A3; JP2016524909A

Abstract

FARINHA DE MICROALGAS RICAS EM LIPÍDIOS E MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DA MESMA. A invenção refere-se a uma farinha de microalgas com um tamanho de partículas entre 30 e 150 (Mi)m e uma compressibilidade, medida por meio de um DISPOSITIVO DE TESTE DE PÓS HO-SOKAWA, entre 45 e 55 %, caracterizada por ter um valor de fluxo, determinado de acordo com um teste A, entre 55 e 60 % em peso de partículas rejeitadas a 2.000 (Mi)m, dispersabilidade e molhabilidade, expressas de acordo com um teste B, pela altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; e um grau de umidificação com um valor de mais de 70 %, e preferencialmente de mais de 80 %, do pó total.

Description

[01] A presente invenção se refere a uma farinha de microalgas ricas em lipídios, em que as microalgas são do gênero Chlorella, preferencialmente Chlorella protothecoides.

[02] Mais particularmente, a presente invenção se refere a uma farinha de microalgas ricas em lipídios que apresenta - para uma dada distribuição granulométrica e determinados valores de compressão - propriedades de fluxo, molhabilidade e dispersabilidade na água bastante notáveis.

Apresentação do estado da técnica

[03] Existem diversas espécies de algas que podem ser utilizadas na alimentação, sendo a sua maioria "macroalgas" tais como lami- nárias, alface do mar (Uiva lactuca) e algas vermelhas alimentares do tipo Porphyra (cultivadas no Japão) ou "redimênia" (alga vermelha, Palmaria palmata).

[04] No entanto, paralelamente a estas macroalgas, existem também várias fontes de algas representadas pelas "microalgas", isto é, algas unicelulares microscópicas que podem ser fotossintéticas ou não fotossintéticas, de origem marinha ou não marinha, cultivadas para aplicação em biocombustíveis, alimentação, cosméticos ou saúde nutricional.

[05] Por exemplo, a spirulina (Arthrospira platensis) é cultivada em lagoas abertas (sob condições fototróficas) para utilização como suplemento alimentar ou para ser incorporada em pequenas quantidades em produtos de confeitaria ou bebidas (geralmente menos de 0,5% p/p).

[06] Outras microalgas ricas em lipídios, incluindo certas espécies de Chlorella, também são muito populares nos países asiáticos como suplementos alimentares (citemos as microalgas dos gêneros Crypthecodinium ou Schizochytrium).

[07] A fracção oleosa da biomassa de Chlorella, que é constituída essencialmente por óleos monoinsaturados, proporciona assim vantagens nutricionais e de saúde em comparação com os óleos saturados, poli-insaturados e hidrogenados frequentemente encontrados nos produtos alimentares convencionais.

[08] As chlorellas são assim utilizadas nos alimentos para consumo humano ou animal, na forma de biomassa integral ou na forma de farinha, obtida secando a biomassa das chlorellas, cujas paredes celulares foram quebradas em particular por meios mecânicos.

[09] A farinha de microalgas também proporciona outros benefícios, tais como micronutrientes, fibras alimentares (hidratos de carbono solúveis e insolúveis), fosfolipídios, glicoproteínas, fitosteróis, toco- feróis e tocotrienóis e selênio.

[010] Para se preparar a biomassa que irá ser incorporada na composição dos alimentos, a biomassa é concentrada, ou colhida, do meio de cultura (cultivando por fotoautrofia em fotobiorreatores, ou he- terotroficamente no escuro e na presença de uma fonte de carbono que pode ser assimilada pelas chlorellas).

[011] No domínio técnico ao qual a invenção se refere, é preferido o crescimento heterotrófico das chlorellas (que é conhecido como via de fermentação).

[012] No momento da colheita da biomassa de microalgas do meio de fermentação, a biomassa compreende células intactas que estão na sua maior parte em suspensão em um meio de cultura aquoso.

[013] A fim de concentrar a biomassa, é então levada a cabo uma etapa de separação sólido-líquido por meio de filtração frontal ou tan- gencial, ou por centrifugação, por quaisquer meios conhecidos, para além disso, pelos peritos na técnica.

[014] Após concentração, a biomassa de microalgas pode ser tratada diretamente de modo a produzir bolos embalados sob vácuo, flocos de algas, homogenatos de algas, algas intactas em pó, farinha de algas moídas ou óleo de algas.

[015] A biomassa de microalgas também é seca a fim de facilitar o tratamento posterior ou para o uso da biomassa nas suas diversas aplicações, nomeadamente aplicações alimentares.

[016] Podem ser conferidas várias texturas e sabores aos produtos alimentares, dependendo da biomassa de algas ser seca, e em caso afirmativo, dependendo do método de secagem utilizado.

[017] Por exemplo, a patente US 6.607.900 descreve a secagem da biomassa de microalgas usando um secador de tambor sem qualquer centrifugação prévia, para preparar flocos («flakes») de microalgas.

[018] O pó de microalgas pode ser preparado a partir de biomassa de microalgas que foram concentradas, utilizando um secador pneumático ou por atomização, tal como descrito na patente US 6.372.460.

[019] Em um atomizador, é então pulverizada uma suspensão líquida na forma de dispersão de finas gotículas em uma corrente de ar aquecido. O material arrastado é rapidamente seco e forma um pó seco.

[020] Em outros casos, é usada uma combinação de secagem por atomização seguida da utilização de um secador de leito fluidizado para se conseguir uma melhoria das condições para a obtenção de uma biomassa seca de microalgas (ver, por exemplo, a patente US 6.255.505).

[021] No domínio técnico ao qual a invenção se refere, se procura mais particularmente preparar uma farinha de algas produzidas pela via da fermentação.

[022] Esta farinha de microalgas no contexto da invenção é preparada a partir da biomassa de microalgas concentrada que foi mecanicamente lisada e homogeneizada, tendo, em seguida, o homogeneizado sido atomizado ou seco instantaneamente.

[023] A produção de farinha de algas requer que as células sejam lisadas para liberar o seu óleo.

[024] Por exemplo, pode ser usado um disruptor de pressão para bombear uma suspensão contendo as células através de um orifício limitado para lisar as células.

[025] É aplicada uma pressão elevada (até 1500 bar), seguida de uma expansão instantânea através de um bocal.

[026] As células podem ser quebradas por três mecanismos diferentes: invasão da válvula, cisalhamento elevado do líquido no orifício, e uma queda súbita da pressão à saída, fazendo com que a célula exploda.

[027] O método libera moléculas intracelulares.

[028] Pode ser usado um homogeneizador NIRO (GEA NIRO SOAVI - ou qualquer outro homogeneizador de alta pressão) para tratar células com um tamanho maioritariamente compreendido entre 0,2 e 5 microns.

[029] Este tratamento da biomassa de algas sob alta pressão (cerca de 1000 bar) lisa geralmente mais de 90% das células e reduz o tamanho a menos de 5 microns.

[030] Alternativamente, é utilizado um moinho de esferas.

[031] Em um moinho de bolas, as células são agitadas em suspensão com pequenas partículas esféricas. A ruptura das células é provocada pelas forças de cisalhamento, a moagem entre as bolas, e as colisões com bolas.

[032] Estas bolas quebram as células de modo a liberar o conteúdo celular. A descrição de um moinho de bolas adequado é, por exemplo, fornecida na patente US 5.330.913.

[033] É obtida uma suspensão de partículas de tamanho menor do que as células de origem, sob a forma de uma emulsão "óleo-em- água".

[034] Esta emulsão é então atomizada e a água eliminada, deixando um pó seco contendo os detritos celulares, líquido intracelular e óleo.

[035] No entanto, a produção de um pó seco pegajoso, que aglomera e flui com dificuldade uma vez que contém óleo em um teor de 10%, 25% ou mesmo 50% em peso de pó seco, é altamente indesejável.

[036] Elevados teores em lipídios (mais de 60%) são ainda considerados como sendo mais difíceis ou mesmo impossíveis de secar eficazmente.

[037] Problemas de molhabilidade e dispersabilidade em água das farinhas de biomassa seca, que depois têm propriedades de molhabilidade mais fracas, são também altamente indesejáveis.

[038] Para resolver as dificuldades inerentes à secagem destas emulsões ricas em lipídios, o perito na técnica geralmente segue duas vias principais: - escolha de dispositivos de secagem adaptados a pós ricos em gordura, com uma implementação particular; - utilização de vários agentes de fluxo (por exemplo, produtos à base de sílica) ou suportes de atomização; - formulação (por encapsulação) sem que estas duas vias sejam mutuamente exclusivas. Dispositivos de atomização

[039] Existem diversos dispositivos no estado da técnica para a secagem de compostos ricos em lipídios por atomização. É possível encontrar facilmente na literatura ilustrações das tecnologias e equipamentos propostos: por exemplo, em Spray Drying Handbook, de K. Masters, em especial na sua 5a edição, publicada em 1991 e publicada novamente em 1994 pela editora Longman Scientific &Technical (disponível na Biblioteca Britânica ou na Biblioteca do Congresso sob o número ISBN 0-470-21743-X), ou no documento BETE® Spray Dry Manual, 2005 (acessado no site www.bete.com).

[040] Parece assim, pela leitura destes documentos, que nenhuma das soluções propostas é inteiramente satisfatória, por exemplo: - para secagem de produtos lácteos enriquecidos em gorduras (20%-30%), são convencionalmente utilizadas torres de atomização paralelas equipadas com bocais de pulverização, em um dispositivo de duas fases (sendo a segunda fase dedicada ao condicionamento e resfriamento do pó obtido na primeira fase).

[041] No entanto, os depósitos se formam prontamente e aumentam o risco de deflagração de incêndio por mecanismos de auto- oxidação, o que implica a adição de múltiplos sistemas de extinção de incêndios; - para secar queijo fundido, o queijo é moído e misturado com água para formar um creme suave antes da atomização. A atomização é então levada em consideração em um atomizador de fundo cônico.

[042] Porém, uma vez mais devido ao elevado conteúdo em gordura, se formam depósitos.

[043] A solução proposta é utilizar atomizadores equipados com leitos fluidizados ou cintos móveis montados na base da câmara do atomizador.

[044] Contudo, ainda se mantêm os problemas do transporte pneumático do pó seco assim obtido; - para a secagem de sorvetes não lácteos, onde gorduras vegetais substituem a manteiga, e os caseinatos de sódio substituem os sólidos lácteos não gordos, a dificuldade com a atomização se deve ao elevado teor em açúcar (convencionalmente superior a 30%).

[045] É então necessário levar em consideração a atomização na presença de uma porção do açúcar, e complementar a formulação por adição de açúcar em pó à mistura seca.

[046] Para além disso, para ultrapassar os problemas do elevado teor de açúcar, é necessário conseguir controlar a produção de poeira, gerir o transporte pneumático do pó, limitar a sua aglomeração e evitar depósitos no interior da câmara de atomização.

[047] Porém, apenas foram propostas soluções para a secagem em uma câmara de atomização equipada com um leito fluidizado; - para secar produtos que têm entre 35% e 80% de gorduras, o problema que tem que ser evitado é o da ruptura das membranas protetoras dos glóbulos lipídicos (em particular proteínas), o que conduz à liberação das referidas gorduras durante a secagem.

[048] A solução recomendada é o aumento do ponto de fusão dos lipídios, a formulação ou integração no atomizador, de um sistema de leito de resfriamento na base da câmara de atomização.

[049] Alternativamente, o ar introduzido na base da referida câmara de atomização pode ser resfriado por ar secundário de modo a prevenir a fusão do pó na câmara, e a solidificar a superfície das partículas antes de qualquer manipulação mecânica.

[050] De novo alternativamente, se forem fornecidos ciclones para coletar o pó, é necessário introduzir ar frio antes de qualquer coleta, para prevenir a fusão no interior dos ciclones.

[051] Finalmente, é preferível implementar uma configuração complexa que combine uma torre de atomização compreendendo bocais, com um leito fluidizado ou cintos móveis integrados; - para secar algas.

[052] É especialmente descrita na literatura, tal como acima descrita, a secagem de microalgas integrais, microalgas essas que são do gênero Chlorella e Spirulina.

[053] A sua forma de pó é então destinada à fabricação de comprimidos para a preparação de suplementos alimentares em dietética.

[054] A atomização é então levada em consideração em biomas- sas de baixo teor em sólidos (10%-15%) em um atomizador com turbina equipado com uma câmara de atomização em paralelo de ciclo aberto.

[055] Por causa deste baixo teor de sólidos, apenas é então produzido um pó de granulometria fina.

Aditivos de secagem

[056] No domínio dos sucedâneos do leite (termo inglês «cof- fee/tea whiteners»), estes são composições que combinam caseinato de sódio, xarope de milho, gorduras vegetais com emulsionantes, fosfato de potássio e aluminossilicatos de sódio.

[057] A atomização é levada em consideração em atomizadores em paralelo de duas fases equipados com leitos vibratórios fluidizados externos.

[058] São produzidas partículas de granulometria fina.

[059] Para se obter partículas aglomeradas, são escolhidos secadores em que são integrados um leito fluidizado e um cinto móvel.

[060] No campo dos óleos vegetais, a secagem do azeite requer para além disso, o uso de suportes de atomização tais como maltodex- trinas.

Objetivo da invenção

[061] Existe ainda, por conseguinte, uma necessidade não satisfeita de novas formas estabilizadas de farinha de biomassa de microalgas ricas em lipídios, de modo a tornar possível a sua fácil incorporação, em larga escala, em produtos alimentares que têm que permanecer saborosos e nutritivos.

[062] A empresa Requerente descobriu, por conseguinte, que esta necessidade podia ser satisfeita propondo uma farinha de microalgas ricas em lipídios, que apresente - para uma determinada distribuição granulométrica e determinados valores de compressão - propriedades de fluxo, molhabilidade e dispersabilidade na água que sejam bastante notáveis.

[063] Em outras palavras, a farinha de microalgas ricas em lipídios da invenção tem uma granulometria e propriedades de compressão equivalentes a uma farinha-padrão de microalgas ricas em lipídios, mas associada a propriedades de fluxo, de molhabilidade e de dispersabilidade na água notáveis.

[064] A farinha de microalgas de acordo com a invenção, cujo tamanho das partículas está compreendido entre 30 e 150 pm de diâmetro, e em que a referida farinha tem uma compressibilidade, medida em um aparelho de teste de pós HOSOKAWA, entre 45 e 55%, é por conseguinte caracterizada porter: - um valor de fluxo, determinado de acordo com um teste A, entre 55 e 60% em peso de partículas rejeitadas a 2000 pm, - uma dispersabilidade e uma molhabilidade, expressas de acordo com um teste B, por: - a altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; - um grau de molhabilidade com um valor de mais de 70%, preferencialmente mais de 80% do pó total.

[065] Preferencialmente, as microalgas são do gênero Chlorella, preferencialmente Chlorella protothecoides.

[066] Para além disso, a farinha de microalgas, e em particular a biomassa de microalgas, compreende pelo menos 10%, 20%, 30%, 40%, 50% ou 60% em peso seco de lipídios.

[067] A farinha de microalgas de acordo com a invenção é, para além disso, suscetível de ser preparada por um processo que utiliza a tecnologia da secagem em um atomizador de «fundo plano» (termo anglo-saxônico: «Flat-Bottom Spray Dryer») acoplado a um dispositivo de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão (termo anglo-saxônico de «Air Broom»).

[068] Tal como será demonstrado a seguir, esta secagem é executada de forma particularmente meticulosa para se obter a farinha da invenção, no que diz respeito à: - razão entre o caudal do ar de secagem principal do atomizador de fundo plano (Flat-Bottom Spray Dryer) e o caudal do ar do dispositivo de varredura (Air Broom), - temperatura do ar do dispositivo de varredura (Air Broom).

[069] Assim, a presente invenção se refere a um processo de preparação da farinha de microalgas de acordo com a presente invenção, caracterizado por compreender: 1) a preparação de uma emulsão de farinha de microalgas ricas em lipídios em água com um teor de sólidos compreendido entre 15 e 50% em peso seco, 2) a introdução desta emulsão em um homogeneiza- dor de alta pressão, 3) a vaporização desta emulsão em um atomizador de fundo plano (Flat-Bottom Spray Dryer) equipado com um dispositivo de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão (Air Bro- om) na sua porção inferior, ao mesmo tempo que faz ajustes para assegurar que: a) a temperatura do ar de secagem principal se situa entre 160 e 240 <0, b) a temperatura do ar na parte do dispositivo de varredura é no máximo de 70 'C, preferencialmente no m áximo de 65 'C, estando mais preferencialmente compreendida entre 50 e 60 'C, c) a razão entre o caudal do ar do dispositivo de varredura e o caudal do ar de secagem principal tem um valor superior a 1/3, preferencialmente entre 1/3 a 1/2, d) a temperatura do ar de resfriamento se situa entre 25 e 35 'C, de tal modo que a farinha que sai do atomizador tem uma temperatura entre 60 ‘C e 90 'C, 4) a recolha da farinha de microalgas assim obtida.

[070] Preferencialmente, as microalgas são do gênero Chlorella, preferencialmente Chlorella protothecoides. Para além disso, as microalgas, e em particular a biomassa de microalgas, compreende pelo 10%, 20%, 30%, 40%, 50% ou 60% em peso seco de lipídios.

[071] A presente invenção também se refere à farinha de microalgas obtida pelo processo de acordo com a presente invenção.

[072] A presente invenção se refere adicionalmente ao uso da farinha de acordo com a presente invenção, ou obtida pelo processo de acordo com a presente invenção, nos setores alimentares. Em particular, ela se refere a um método para a preparação de uma composição alimentar que compreende a adição de uma tal farinha de microalgas a ingredientes da composição alimentar.

Descrição detalhada da invenção

[073] A presente invenção se refere, portanto, à biomassa de microalgas adequada ao consumo humano, rica em nutrientes, em particular em lipídios.

[074] A invenção se refere mais particularmente a uma farinha de microalgas que pode ser incorporada nos produtos alimentares, em que o teor em óleo da farinha de microalgas pode substituir totalmente ou em parte os óleos e/ou gorduras presentes em produtos alimentares convencionais.

[075] Para os objetivos da invenção, o termo "farinha de microalgas" designa o produto seco da ruptura das paredes celulares da biomassa das microalgas, em particular por meios mecânicos.

[076] Para os objetivos da invenção, as microalgas consideradas são espécies que produzem óleos de triglicerídeos adequados e/ou lipídios totais.

[077] A biomassa de microalgas compreende pelo menos 10% em peso seco de óleos ou lipídios, preferencialmente pelo menos 25 a 35% ou mais por peso seco de óleos ou lipídios.

[078] Mais preferencialmente ainda, a biomassa contém pelo menos 40%, pelo menos 50%, pelo menos 75% em peso seco de óleos ou lipídios.

[079] As microalgas preferidas da invenção podem crescer em condições heterotróficas (em açúcares como fonte de carbono e na ausência de luz).

[080] A empresa Requerente recomenda a escolha de microalgas ricas em lipídios do gênero Chlorella.

[081] As microalgas usadas podem ser escolhidas, de forma não exaustiva, entre a Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutíssima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviri- dis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessleri, Parachlorella beijerinkii, Protothe- ca stagnorae Prototheca moriformis. Preferencialmente, as microalgas utilizadas de acordo com a invenção pertencem à espécie Chlorella protothecoides.

[082] As microalgas são cultivadas em meio líquido para produzir a biomassa como tal.

[083] De acordo com a invenção, as microalgas são cultivadas em um meio contendo uma fonte de carbono e uma fonte de nitrogênio na ausência de luz (condições heterotróficas).

[084] Os meios de cultura sólidos e líquidos estão geralmente disponíveis na literatura, e as recomendações para a preparação de meios particulares que sejam adequados para uma grande variedade de cepas de microrganismos, podem ser encontradas, por exemplo, online em www.utex.org/, um site mantido pela Universidade do Texas, em Austin, para a sua coleção de cultura de algas (UTEX).

[085] A produção de biomassa é realizada em fermentadores (ou biorreatores).

[086] Exemplos específicos de biorreatores, condições de cultura, e o crescimento heterotrófico e métodos de propagação, podem ser combinados de qualquer maneira apropriada, a fim de melhorar a eficiência do crescimento das microalgas e dos lipídios.

[087] No campo técnico ao qual a invenção se refere, se procura preparar uma farinha de algas.

[088] Esta farinha de microalgas de acordo com a invenção é preparada a partir da biomassa de microalgas concentrada que foi li- sada mecanicamente e homogeneizada, sendo seguida do homogenate seco.

[089] A farinha de microalgas de acordo com a invenção, com um tamanho de partículas compreendido entre 30 e 150 pm e com uma compressibilidade, medida em um aparelho de teste de pós HO- SOKAWA, entre 45 e 55%, é caracterizado porter: - um valor de fluxo, determinado de acordo com um teste A, entre 55 e 60% em peso de partículas rejeitadas a 2000 pm, - uma dispersabilidade e uma molhabilidade, expressas de acordo com um teste B, por: - a altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; - um grau de molhabilidade com um valor de mais de 70%, preferencialmente mais de 80% do pó total.

[090] No domínio técnico ao qual se refere a invenção, a farinha de microalgas apresenta parâmetros de granulometria e de compressão comumente encontrados em farinhas de microalgas de Chlorella secas pela via clássica (atomização de efeito simples): - A farinha de microalgas de acordo com a invenção apresenta um tamanho de partículas compreendido entre 30 e 150 pm.

[091] Esta medição é realizada em um granulômetro a laser LS da marca COULTER®, equipado com o seu módulo de dispersão de pequeno volume ou SVM (125 mL), de acordo com as especificações do construtor (nas "Small Volume Module Operating instructions").

[092] - A farinha de microalgas de acordo com a invenção tem uma compressibilidade, medida em um aparelho de teste de pós HO- SOKAWA, entre 45 e 55%.

[093] O valor da compressão ou compressibilidade C é obtido pelo cálculo da razão entre o valor da densidade arejada («Aerated Bulk Density» = A) e o valor da densidade acamada («Packed Density» = B), eles próprios determinados usando um aparelho comercializado pela empresa HOSOKAWA sob o nome comercial Powder Tester, tipo PTE, por aplicação do método recomendado nas instruções de utilização («Operating Instructions») para medir a densidade arejada e a densidade acamada, de acordo com a seguinte equação: 100 (B-A) C = B

[094] A título de comparação, o valor da compressão para uma farinha de microalgas seca por atomização de efeito simples é da ordem dos 47%.

[095] No entanto, surpreendente e inesperadamente, a farinha de microalgas de acordo com a invenção é caracterizada pelas suas propriedades notáveis de fluxo, molhabilidade e dispersabilidade.

[096] - A farinha de microalgas de acordo com a invenção possui propriedades de fluxo, medidas de acordo com um teste A, que são melhores que as medidas para uma farinha de microalgas seca pela via convencional.

[097] O teste A consiste na medição do grau de coesão da farinha de microalgas.

[098] Este teste de coesão é inspirado no teste de coesão descrito nas instruções de utilização («Opeating Instructions») do Powder Characteristics Tester,do tipo PTE, comercializado pela empresa HO- SOKAWA.

[099] O teste A consiste, em primeiro lugar, em peneirar a farinha de microalgas de acordo com a invenção em um peneiro com uma abertura de malha de 800 pm.

[0100] A fração da farinha que tem um tamanho inferior a 800 pm é depois recuperada e colocada em um recipiente fechado, e é submetida a mistura por movimento epicicloidal utilizando um misturador de laboratório Turbula, tipo T2C.

[0101] Por meio desta mistura, de acordo com as suas próprias características, a farinha de microalgas de acordo com a invenção expressará a sua propensão para aglomerar ou se repelir.

[0102] A farinha misturada desta maneira é então depositada em um peneiro de 2000 pm para uma outra operação de peneiramento.

[0103] Uma vez terminado o peneiramento, se quantifica as partículas rejeitadas neste peneiro e o resultado dá uma ilustração da natureza "coesa" ou "pegajosa" da farinha de microalgas.

[0104] Assim, um pó de fluxo livre, portanto pouco coeso, praticamente não será parado por este peneiro de grande abertura.

[0105] O protocolo é o seguinte: o peneirar a quantidade necessária de produto em um peneiro de 800 pm, a fim de recuperar 50 g de produto possuindo um tamanho inferior a 800 pm, o colocar esses 50 g de farinha com tamanho inferior a 800 pm, em um frasco de vidro com um volume de 1 litro (Ref. BVBL Ver- rerie Villeurbannaise-Villeurbanne, França) e fechar a tampa, o colocar este frasco de vidro no misturador (Turbula, modelo T2C), ajustado à velocidade de 42 rpm (Willy A. Bachofen Sarl- Sausheim-França) e misturar durante 5 minutos, o preparar o peneiro (da marca Saulas - Diâmetro 200 mm; Paisy Cosdon - França) que será colocado em um peneiro (Fritsch, modelo Pulverisette tipo 00.502); detalhes da montagem, começando de baixo para cima: crivador, fundo do peneiro, peneiro de 800 pm, peneiro de 2000 pm, tampa do peneiro, o depositar o pó resultante da mistura no topo da coluna (peneiro de 2000 pm), fechar com a tampa do peneiro e peneirar durante 5 minutos no peneiro (Fritsch), com uma amplitude 5 na posição permanente, o pesar as partículas rejeitadas neste peneiro.

[0106] A farinha de microalgas apresenta, por conseguinte, entre 55 e 60% em peso de partículas rejeitadas a 2000 pm.

[0107] A título comparativo, o valor do fluxo para uma farinha de microalgas convencional é da ordem dos 71%.

[0108] - A farinha de microalgas de acordo com a invenção possui propriedades de dispersabilidade e molhabilidade bastante notáveis.

[0109] Esta dispersabilidade e esta molhabilidade são expressas de acordo com urn teste B, por: o a altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; o um grau de molhabilidade com um valor de mais de 70%, preferencialmente mais de 80% do pó total.

[0110] Este caráter surpreendente e inesperado se baseia no fato de as medições da compressibilidade e fluxo demonstrarem que a farinha de microalgas de acordo com a invenção permanece bastante coesa, exatamente como as farinhas de algas convencionais, dado que depois da mistura, que não utiliza muita energia mecânica (tempo de peneiramento de apenas 5 minutos), 55 a 60% das partículas mais pequenas que 800 pm ainda não conseguem passar através de um peneiro de 2000 pm, cujas aberturas são, todavia, 2 a 4 vezes maiores.

[0111] Daí se deduz prontamente que uma tal farinha, que apresenta um tal comportamento, deve ser pouco dispersível e assim difícil de usar em uma preparação onde é recomendada uma distribuição uniforme dos ingredientes.

[0112] Do mesmo modo, a sua molhabilidade deve ser baixa.

[0113] A molhabilidade é uma propriedade tecnológica muito frequentemente usada para caracterizar um pó novamente suspenso em água, por exemplo, em indústrias de laticínios.

[0114] Ela reflete a capacidade de um pó imergir depois de ter estado depositado à superfície da água (Haugaard Sorensen et al., “Methodes d’analyse des produits laitiers déshydratés”,Niro A/S (editor), Copenhaga, Dinamarca, 1978) e reflete assim a capacidade do pó absorver água à sua superfície (Cayot e Lorient, "Structures et techno- fonctions des protéines du lait" Paris: Airlait Recherches: Tec e Doc, Lavoisier, 1998).

[0115] A medição deste índice consiste convencionalmente em medir o tempo necessário para uma determinada quantidade de pó penetrar na água através da sua superfície livre em repouso.

[0116] De acordo com Haugaard Sorensen et al. (1978): - um pó se diz "molhável" se o seu "índice de Molhabilida- de" for inferior a 20 segundos; - a capacidade de expansão do pó deve também ser associada à molhabilidade. Com efeito, quando um pó absorve água, expande gradualmente. Depois, a estrutura do pó desaparece quando os vários componentes são dissolvidos ou dispersos.

[0117] Esta capacidade de expansão é expressa como uma % de produto umedecido.

[0118] Entre os fatores que influenciam a molhabilidade, estão a presença de grandes partículas primárias, a reintrodução de partículas finas, a massa volúmica do pó, a porosidade e a capilaridade das partículas de pó bem como a presença de ar, a presença de gorduras à superfície das partículas de pó e as condições de reconstituição.

[0119] O teste B, desenvolvido pela empresa Requerente, consiste no presente documento em considerar mais particularmente: - o comportamento do pó de farinha de microalgas quando posto em contato com água, através da medição, depois de um certo tempo de contato, da altura do pó que decanta quando o pó é colocado à superfície da água; - a sua capacidade para absorção de água (expressa em %).

[0120] O protocolo para este teste é o seguinte: o introduzir 500 mL de água desmineralizada a 20 °C em um copo de formato baixo de 600 mL (copo Fischerbrand FB 33114), o colocar uniformemente 25 g de pó de farinha de microalgas à superfície da água, sem misturar, o observar o comportamento do pó ao longo do tempo, o medir a altura do produto decantado no fundo do copo.

[0121] Um pó muito coeso de baixa molhabilidade permanecerá à superfície do líquido, enquanto que um pó de melhor molhabilidade decantará mais facilmente.

[0122] A farinha de microalgas de acordo com a invenção apresenta uma dispersabilidade e a molhabilidade, expressas de acordo com o teste B, por: o a altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; O um grau de molhabilidade com um valor de mais de 70%, preferencialmente mais de 80% do pó total.

[0123] No entanto, a título de comparação, a farinha de microalgas seca de forma clássica por atomização de efeito simples se mantém à superfície da água, e não se hidrata suficientemente para ser capaz de decantar no fundo do copo.

[0124] A farinha de microalgas de acordo com a invenção é suscetível de ser obtida por um modo particular de condução de um processo de secagem por atomização, secagem em um atomizador de «fundo plano» (termo anglo-saxônico: «Flat-Bottom Spray Dryer» ou FBSD) acoplado a um dispositivo de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão (termo anglo-saxônico de «Air Broom» ou AB).

[0125] O atomizador de fundo plano «Flat-Bottom Spray Dryer» é convencionalmente usado para secar materiais ricos em gordura ou produtos higroscópicos, ou em um sentido mais prático, em locais onde há falta de espaço, etc. No entanto, para se usar o conhecimento da empresa Requerente, ele nunca foi utilizado acoplado a um disposi- tivo de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão «Air Broom» para a secagem de biomassa lisada de microalgas em geral, e de Chlorella em particular.

[0126] No que diz respeito ao dispositivo que se acopla ao FBSD e ao AB, ele é especialmente recomendado para secar frutos, polpas vegetais e sucos de fruta, ou mesmo extratos de carne.

[0127] Para secar a biomassa de microalgas lisadas, seguindo este princípio de atomização, é possível usar por exemplo, um atomiza- dor FBSD equipado com o AB comercializado pelas empresas CE Rogers, Marriott Walker, Henningsen Foods ou Food Engineering Co. e Henszey Co.

[0128] De forma surpreendente e inesperada, a empresa Requerente observou assim que a secagem da farinha de microalgas utilizando, por exemplo, este processo FBSD/AB, tornou possível não só a preparação com elevado rendimento de um produto com um perfil gra- nulométrico, capacidade de fluxo e uma compressibilidade-padrão, mas especialmente lhe conferir propriedades inesperadas de fluxo, molhabilidade e dispersabilidade na água, sem ser necessário utilizar agentes ligantes de granulação, nem agentes antiaglomerantes.

[0129] Com efeito, os processos descritos anteriormente (tais como a atomização de efeito simples que é convencionalmente utilizada para secar biomassas ou farinhas de microalgas) não permitem obter todas as características desejadas.

[0130] O processo para preparar a farinha de microalgas de acordo com a invenção compreende assim as seguintes etapas: 1) preparação de uma emulsão de farinha de microalgas rica em lipídios em água, com um teor de sólidos compreendido entre 15 e 50% em peso seco, 2) introdução desta emulsão em um homogeneizador de alta pressão, 3) pulverização da mesma em um atomizador FBSD equipado com um dispositivo AB na sua parte inferior, de tal modo que: a) a temperatura do ar de secagem principal se situa entre 1606240^, b) a temperatura do ar na parte do dispositivo de varredura é no máximo de 70 'C, preferencialmente no m áximo de 65 'C, estando mais preferencialmente compreendida entre 50 e 60 'C, c) a razão entre o caudal do ar do AB e o caudal do ar de secagem principal tenha um valor superior a 1/3, preferencialmente entre 1/3 e 1/2, d) a temperatura do ar de resfriamento se situa entre 25 e 35 'C, de tal modo que a farinha que sai do atomizador tem uma temperatura entre 60 'C e 90 'C, 4) a recolha da farinha de microalgas assim obtida.

[0131] A primeira etapa do processo da invenção consiste na preparação de uma emulsão de farinha de microalgas rica em lipídios em água, com um teor de sólidos entre 15 e 50% em peso seco. Em particular, o teor em sólidos pode estar compreendido entre 25 e 45%, preferencialmente entre 35 e 45%. Adicionalmente, o teor em lipídios da farinha de microalgas ou da biomassa de microalgas é preferencialmente no mínimo de pelo menos 10%, 20%, 30%, 40%, 50% ou 60% em peso seco, por exemplo, entre 20% e 80% ou entre 30% e 70%. Opcionalmente, o grau de moagem da biomassa de microalgas pode ser pelo menos de 25% a 75% de células lisadas, por exemplo, de 50%, 85% ou 95% de células lisadas, e é preferencialmente de 85% ou 95%.

[0132] Tal como irá ser exemplificado abaixo, a biomassa obtida no final da fermentação tem tipicamente um teor de lipídios de aproxi- madamente 50%, de 10% a 50% de fibras, 2% a 15% de proteínas, 30% de açúcares e 10% de amido.

[0133] A biomassa é então: - desativada por tratamento térmico flash(tratamento HTST), - lavada por diluição com uma solução aquosa e concentrada por centrifugação, - moída em um moinho de bolas, criando assim uma emulsão "óleo-em-água".

[0134] A segunda etapa do processo da invenção consiste na introdução desta emulsão em um homogeneizador de alta pressão.

[0135] A empresa Requerente recomenda a realização desta homogeneização da emulsão em um dispositivo de duas fases pode ser realizada em um dispositivo de duas fases, por exemplo em um homogeneizador de GAULIN comercializado pela empresa APV, com uma pressão de (160 bar) na primeira fase, e (40 bar) na segunda fase.

[0136] A terceira etapa do processo da invenção consiste em pulverizar esta solução em um atomizador FBSD equipado com um dispositivo AB na sua parte inferior, de tal modo que: a) a temperatura do ar de secagem principal se situa entre 160 e 240 CC, b) a temperatura do ar na parte do AB seja no máximo de 70 'C, preferencialmente no máximo de 65 'C, mai s preferencialmente esteja compreendida entre 50 e 60 'C, c) a razão entre o caudal do ar do AB e o caudal do ar de secagem principal tenha um valor superior a 1/3, preferencialmente entre 1/3 e 1/2, d) a temperatura do ar de resfriamento se situe entre 25 e 35 ‘C, de tal modo que a farinha que sai do atomizador apresente uma temperatura entre 60 'C e 90 ‘C.

[0137] Deste modo, tal como irá ser exemplificado abaixo, para um caudal do ar de secagem principal fixado em 2200 kg/h, o caudal do ar do AB será mais de 750 kg/h, preferencialmente entre 800 e 900 kg/h.

[0138] Tal como também irá ser exemplificado abaixo, estas condições operacionais tornam possível limitar a formação de depósitos nas paredes da câmara de atomização e, desse modo, otimizar o rendimento da secagem em mais de 90%, preferencialmente em mais de 95%, mais preferencialmente ainda em 99%.

[0139] Para além disso, são estes parâmetros de controle do AB, mais do que o ato da atomização no FBSD, que tornam possível obter produtos com tais propriedades de molhabilidade e dispersabilidade em água.

[0140] O último passo do processo de acordo com a invenção consiste, finalmente, na coleta da farinha de microalgas assim obtida.

[0141] Esta farinha de microalgas é útil no setor alimentar. Assim, a presente invenção se refere à utilização da farinha de acordo com a presente invenção, ou obtida por meio do processo de acordo com a presente invenção, nos setores alimentares. Em particular, ela se refere a um processo para a preparação de uma composição alimentar compreendendo a adição de uma tal farinha de microalgas a ingredientes da composição alimentar ou à composição alimentar. Tais usos são descritos, por exemplo, nos pedidos de patente WO 2010/045368, WO 2010/120923 ou US 2010/0297296.

[0142] A invenção será entendida mais claramente com o auxílio dos exemplos que se seguem, que se pretendem ilustrativos e não limitativos.

EXEMPLOS Exemplo 1. Obtenção da Biomassa da microalga Chlorella proto- thecoides por fermentação

[0143] O protocolo da fermentação foi adaptado do descrito muito genericamente no pedido de patente WO 2010/120923.

[0144] O fermentador de produção é inoculado com uma pré- cultura de Chlorella protothecoides. O volume, depois da inoculação, atinge 9000 L.

[0145] A fonte de carbono utilizada é um xarope de glicose a 55% p/p, esterilizado por aplicação de um esquema tempo/temperatura.

[0146] A fermentação é uma fermentação "fed-batch", durante a qual o caudal de glicose é ajustado de modo a se manter uma concentração residual de glicose de 3 a 10 g/L.

[0147] O tempo de produção do fermentador é de 4 a 5 dias.

[0148] No final da fermentação, a concentração das células atinge 185 g/L.

[0149] Durante a fase de alimentação de glicose, o teor de nitrogénio no meio de cultura é limitado de modo a permitir a acumulação de lipídios em uma quantidade de 50%.

[0150] A temperatura de fermentação é mantida a 28 ‘C.

[0151] O pH da fermentação antes da inoculação é ajustado a 6,8 e é então regulado a este valor durante a fermentação.

[0152] O oxigênio dissolvido é mantido em um mínimo de 30% por controle do arejamento, da contrapressão e da agitação no fermentador.

[0153] O mosto de fermentação é tratado termicamente ao longo de uma zona HTST com um esquema de 1 min a 75 °C e resfriado a 6 °C.

[0154] A biomassa é depois lavada com água potável descarbo- nada, com uma taxa de diluição de 6 para 1 (água/mosto) e concentrada a 250 g/L (25% de DCW («D/y Cell Weight»,peso seco de células) por centrifugação, usando um equipamento Alfa Laval FEUX 510.

[0155] As células são desativadas por tratamento térmico através de uma zona HTST a 75 'C durante 1 minuto.

[0156] Para o resto das operações, a temperatura é mantida abaixo de 8-10 ‘C.

[0157] A concentração de material solúvel intersticial é reduzida por lavagem da biomassa por diluição (3:1 (Vágua/Vbiomassa)) θ concentração por centrifugação (centrífuga de discos e bocais).

[0158] Após esta etapa, o teor em sólidos da biomassa é de aproximadamente 25% à saída de separação, depois concentrada até 45% por evaporação.

[0159] A biomassa lavada é moída usando um moinho de bolas do tipo microesferas, com um grau de moagem de 95%.

[0160] A emulsão grosseira do tipo «óleo-em-água» produzida deste modo é homogeneizada sob pressão em um homogeneizador GAUVIN de duas fases ((160 bar) na primeira fase/(40 bar) na segunda fase) após ajuste do pH a 7 usando hidróxido de potássio.

[0161] A biomassa obtida no final da fermentação tem tipicamente um teor de lipídios de aproximadamente 50%, de 10% a 50% de fibras, 2% a 15% de proteínas, 30% de açúcares e 10% de amido, sendo as porcentagens expressas como peso seco da biomassa total.

Exemplo 2. Secagem da emulsão homogeneizada "óleo-em-água" da farinha de microalgas

[0162] A emulsão homogeneizada obtida no exemplo 1 é seca: - em um atomizador de efeito simples (líquido seco por meio de uma única passagem através do fluxo de calor e depois recuperado no fundo da torre ao nível do ciclone ou do filtro de mangas), comercializado pela GEA NIRO, de modo a se obter uma farinha de microalgas de controle de acordo com o que está comercialmente disponível. Ou - em um dispositivo de atomização de fundo plano (Flat- Bottom Spray Dryer)equipado com um dispositivo interno de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão (Air Broom),para se obter a farinha de microalgas de acordo com a invenção.

[0163] As condições operatórias de atomização de efeito simples de controle são as seguintes: - temperatura de entrada de 160 <€, - temperatura de 60 'C na seção de secagem, - temperatura de resfriamento do ar: 21 Q - temperatura de saída: 60 <C.

[0164] Quanto ao processo de atomização de acordo com a invenção, ele consiste na pulverização da suspensão homogeneizada a alta pressão em um dispositivo de atomização de fundo plano (Flat-Bottom Spray Dryer)equipado com um dispositivo de varredura de ar (Air Broom)da seguinte forma: - Sistema de alimentação: tanque de alimentação com um misturador de hélice e camisa de aquecimento; bomba mono; filtro Duplex - Atomizador: Centrífuga, 160 mm de diâmetro, - Descarregador de pós: dispositivo rotativo para evitar a aglomeração no fundo da câmara, - Ar de saída: ar carregado de partículas sai da câmara pelo fundo; o pó seco é separado do ar em um filtro de mangas.

[0165] Os parâmetros para efetuar a atomização no atomizador de fundo plano (Flat-Bottom Spray Dryer)são os seguintes: - Alimentação: emulsão com 20% de sólidos a uma temperatura de 50-65 <0 - turbina a 16.400 rpm - caudal da emulsão: 60 kg/h -160 kg/h - Ar principal: o Caudal: 2200 kg/h o Temperatura: 165 - 220

[0166] São produzidas duas configurações para executar a varredura com ar (Air broom): 1. execução-padrão, 2. execução otimizada para produzir a farinha de microalgas de acordo com a invenção.

[0167] A execução-padrão para varredura com ar (Air broom)de acordo com as especificações do construtor) é a seguinte (para 1 teste): - caudal de ar: 700 kg/h a uma temperatura de 70 'C - Temperatura de saída no fundo da câmara: 95 'C - Ar de resfriamento: 600 kg/h a uma temperatura de 30 'C - Temperatura do ar antes do filtro de mangas: 81 ‘C .

[0168] O rendimento da produção é aqui <90% e se observa a formação de depósitos nas paredes da câmara de atomização.

[0169] A execução da varredura com ar (Air broom)otimizada pela empresa Requerente para produzir a farinha de microalgas de acordo com a invenção é a seguinte (teste levado a cabo em triplicado): - caudal de ar: 850 kg/h a uma temperatura de 65 'C - Ar de resfriamento: 800 kg/h a uma temperatura de 30 ‘C.

[0170] O rendimento da produção é aqui de 99%, e não se observa a formação de depósitos nas paredes da câmara de atomização.

Exemplo 3. Caracterização da farinha de microalgas de acordo com a invenção

[0171] Na tabela abaixo, são apresentados os valores para os parâmetros de: - granulometria, - compressibilidade, - fluidez por teste de coesão (2000 pm) - molhabilidade, - dispersabilidade em água

[0172] para o controle da «atomização de efeito simples», para o controle do «Air broom» não otimizado e para os três lotes de farinha de microalgas de acordo com a invenção.

[0173] Como e lógico, se constata que a farinha de microalgas clássica (Controle da "Atomização de Efeito simples"), caracterizada por partículas "coesas", não se chega a hidratar suficientemente para decantar, enquanto que a farinha de microalgas de acordo com a invenção o consegue facilmente, não obstante o seu caráter coeso. Assim, a farinha de microalgas convencional é depositada à superfície da água sem penetrar nela. Inversamente, a farinha de microalgas de acordo com a invenção se hidrata bem e não decanta no fundo do copo.

[0174] Quanto ao ensaio "Air Broom"padrão, se observa que o pó obtido não apresenta qualquer molhabilidade ou dispersabilidade na água.

Claims

1. Farinha de microalgas, cujo tamanho das partículas está compreendido entre 30 e 150 pm de diâmetro e cuja compressibilidade, medida em um aparelho de teste de pós HOSOKAWA, está compreendida entre 45 e 55%, caracterizada por apresentar: - um valor de fluxo, determinado de acordo com um teste A, entre 55% e 60% em peso de partículas rejeitadas a 2000 pm, - uma dispersabilidade e uma molhabilidade, expressas de acordo com um teste B, por: - a altura do produto decantado em um copo, com um valor entre 0 e 2 mm; - um grau de molhabilidade com um valor de mais de 70%, preferencialmente mais de 80% do pó total.

2. Farinha de microalgas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as microalgas serem do gênero Chlorella, preferencialmente Chlorella protothecoides.

3. Farinha de microalgas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por compreender pelo menos 10% em peso seco de lipídios.

4. Processo para a preparação da farinha de microalgas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, ou 3, caracterizado por compreender: 1) a preparação de uma emulsão de farinha de microalgas rica em lipídios em água com um teor de sólidos compreendido entre 15% e 50% em peso seco, 2) a introdução desta emulsão em um homogeneizador de alta pressão, 3) a pulverização desta emulsão em um atomizador de fundo plano equipado com um dispositivo de varredura da câmara de atomização com ar a baixa pressão na sua porção inferior, ao mesmo tempo que faz ajustes para assegurar que: a) a temperatura do ar de secagem principal se situa entre 160 e 240 <0, b) a temperatura do ar na parte do dispositivo de varredura é no máximo de 70 ‘C, preferencialmente no m áximo de 65 ‘C, estando mais preferencialmente compreendida entre 50 e 60 'C, c) a razão entre o caudal do ar do dispositivo de varredura e o caudal do ar de secagem principal tem um valor superior a 1/3, preferencialmente entre 1/3 e 1/2, d) a temperatura do ar de resfriamento se situa entre 25 e 35 ‘C, de tal modo que a farinha que sai do atomizador tem uma temperatura entre 60 ‘C e 90 'C, 4) a coleta da farinha de microalgas assim obtida.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a farinha de microalgas rica em lipídios compreender pelo menos 10% em peso seco de lipídios.

6. Farinha de microalgas obtida pelo processo como definido na reivindicação 4 ou 5.

7. Utilização da farinha de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, ou 3 ou 6, ou obtida de acordo com o processo como definido na reivindicação 4 ou 5, nos setores alimentares.

8. Método para a preparação de uma composição alimentar que compreende a adição de uma farinha de microalgas como definido em qualquer uma das reivindicações 1, 2, ou 3 ou 6, ou obtida de acordo com o processo como definido na reivindicação 4 ou 5, a ingredientes da composição alimentar.