1. CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção refere-se geralmente a um método para produzirmaterial queratinoso hidrolisado, como farelo de penas ou farelo de pelos.2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA
[002] Como fonte de material queratinoso, penas de animais, pelos,cascos, unhas e similares podem ser usados. As penas são subprodutos de aves de criação e pelo é um subproduto de suínos, bovinos, ovinos e similares. Também cascos ou unhas, que podem ser moídos, podem ser usados como fonte de material queratinoso. Tal material queratinoso tem um elevado teor de proteína, consistindo de, pelo menos, 17 aminoácidos. No entanto, este material queratinoso é dificilmente digestível para animais ou humanos por causa dos polipeptídeos altamente estruturadas, com a presença de várias pontes (di)sulfeto.
[003] Existem muitos processos para a produção de materialqueratinoso (parcialmente) hidrolisado como penas ou pelo, a fim de aumentar a digestibilidade. Os métodos conhecidos incluem hidrólise sob pressão enquanto usando vapor, hidrólise enzimática ou hidrólise química com, por exemplo, base, ácido ou outro agente reativo.
[004] O material queratinoso geralmente não é completamentehidrolisado em mono-aminoácidos para melhorar a digestibilidade. Em muitos processos, o produto resultante da hidrólise parcial do material queratinoso é parcialmente insolúvel em água, e pode compreender uma mistura de material líquido (dissolvido) e sólido (insolúvel). Geralmente, o produto combinado é convertido em um material sólido seco por uma técnica de secagem. Geralmente, o produto resultante não é totalmente digestível para animais, de acordo com, por exemplo, a o teste de digestibilidade pepsínica e/ou ileal. Além disso, verifica-se que tais produtos podem ter compostos anti-nutricionais, como lantionina, em quantidades significativas.
[005] Vários exemplos de métodos para produzir materialqueratinoso parcialmente hidrolisado como farelo de penas incluem US5772968, US4286884 e US4172073. US4172073 é dirigida para a parte solúvel em água das penas hidrolisadas e, portanto, não é relevante para o produto que é apenas parcialmente solúvel.
[006] Existem outras referências, que usam, além de vapor, tambémreagentes químicos que influenciam a composição química do material hidrolisado, e tornam os processos de trabalho mais complicados, pois é necessário lidar com produtos químicos. Exemplos destes processos incluem WO2011/003015, que usa soluções oxidantes a pH baixo, WO1990/01023, que usa adicionalmente peróxido de hidrogênio, US4232123 que descreve uma hidrólise ácida seguida por hidrólise enzimática, e EP0499260, que descreve hidrólise com sulfitos.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[007] É um objeto da invenção fornecer um método para produzirmaterial queratinoso sólido hidrolisado, parcialmente solúvel, com uma digestibilidade melhorada.
[008] É outro objetivo da invenção fornecer um método paraproduzir material queratinoso sólido hidrolisado, parcialmente solúvel, com uma quantidade relativamente baixa de compostos anti-nutricionais, como lantionina.
[009] Este objeto é conseguido por um método compreendendo asetapas de hidrolisar parcialmente material queratinoso na presença de água com pressão, e calor a uma pressão abaixo de cerca de 15 bar, preferivelmente abaixo de cerca de 10 bar, e secar produto resultante parcialmente produto hidrolisado compreendendo, pelo menos, material parcialmente insolúvel em um secador a uma combinação de temperatura/tempo/pressão que limita a queda de digestibilidade pepsínica e/ou ileal por menos de 10%, e/ou tal que a digestibilidade pepsínica e/ou ileal permanece superior a 85%.
[0010] Preferivelmente, este objeto é alcançado por um método compreendendo as etapas de hidrolisar parcialmente material queratinoso na presença de água com pressão e calor a uma pressão abaixo de cerca de 15 bar, preferivelmente abaixo de cerca de 10 bar, e secar o produto parcialmente hidrolisado resultante compreendendo, pelo menos, material parcialmente insolúvel em um secador a uma combinação de temperatura/tempo/pressão que limita a queda de digestibilidade pepsínica e/ou ileal por menos de 10%, em que a digestibilidade pepsínica e ileal permanece maior do que, respectivamente, 75% e 85%.
[0011] Como é evidente a partir dos pesos moleculares do material queratinoso hidrolisado, a hidrólise não é uma hidrólise química completa de mono-aminoácidos, mas a hidrólise compreende a hidrolisação de um número substancial de ligações amida nos polipeptídeos.
[0012] A presença de água durante a etapa de hidrolisação significa ser qualquer uma de água em fase líquida, vapor, ou água absorvida no material queratinoso.
[0013] Preferivelmente, a queda em digestibilidade pepsínica e/ou ileal é inferior a 7%, mais preferivelmente menor do que 5%, e/ou, preferivelmente, a digestibilidade pepsínica e/ou ileal permanece em cerca de 90% ou maior, mais preferivelmente, cerca de 92% ou maior. Em outra modalidade preferida, a digestibilidade pepsínica e ileal permanece cerca de, respectivamente, 80% e 90% ou maior, mais preferivelmente, cerca de, respectivamente, 82% e 92% ou maior.
[0014] Em uma modalidade, o processo de secagem compreende a secagem em pressão reduzida, de tal modo que a temperatura do material permanece a uma temperatura abaixo de cerca de 90°C, preferivelmente a uma temperatura de cerca de 80°C ou menor, e mais preferivelmente a cerca de 75°C ou menor, como por exemplo, entre cerca de 60 a cerca de 75°C, ou, por exemplo, a uma temperatura de cerca de 70°C ou menor.
[0015] Em outra modalidade, o processo de secagem compreende turbulência efetiva do material queratinoso em um fluxo de ar quente, como em um secador de leito fluidizado, secador tipo anel, secador de tambor rotativo e similares (a seguir, designado como "secador de ar quente"). Em tais casos, é importante limitar a exposição ao calor a um mínimo. Assim, durante um curto período de tempo, por exemplo cerca de 60 segundos, ou cerca de 30 segundos, o material pode estar a uma temperatura de cerca de 100° C, ou cerca de 120°C. Geralmente, a temperatura máxima, com exposição ao calor de curto tempo será de cerca de 150°C ou menor, ou, preferivelmente cerca de 120°C ou menor. Uma temperatura relativamente elevada pode estar presente quando relativamente pouca água está presente, como a combinação de água e de calor parece ser mais prejudicial.
[0016] É um objeto adicional da invenção prever um material queratinoso hidrolisado parcialmente solúvel com um valor nutricional melhorado para aplicações em ração.
[0017] Este objeto é conseguido provendo material queratinoso parcialmente insolúvel com uma digestibilidade IN VIVO do material nitrogênio total de mais do que 80%, preferivelmente de cerca de 82% ou maior, como medido em galos cecectomizados, cujo material compreende uma quantidade de lantionina de menos do que cerca de 2% em peso.
[0018] Lantionina é o dímero de cisteína com uma única ponte tio. Lantionina é geralmente considerada como um composto anti-nutricional, e parece ser formada após a secagem do material queratinoso parcialmente hidrolisado. Como lantionina é anti-nutricional, um animal usa uma quantidade substancial de energia para remover tal composto inútil do corpo. Assim, lantionina é contraproducente com relação ao objetivo específico de suplementar o material queratinoso parcialmente hidrolisado para um animal.
[0019] Lantionina é um dos compostos anti-nutricionais mais importantes em material queratinoso hidrolisado. Outro composto anti- nutricional é, por exemplo, lisinoalanina.
[0020] É uma vantagem importante da presente invenção, que a formação de lantionina seja reduzida em comparação com material queratinoso hidrolisado comumente disponível no mercado, como farelo de penas.
[0021] Quando medindo a digestibilidade ileal e/ou pepsínica, e a quantidade de lantionina que é formada durante a etapa de aquecimento, o versado na técnica será capaz de otimizar as condições de secagem de tal modo que as vantagens da presente invenção sejam alcançadas.
[0022] Preferivelmente, a hidrólise é realizada sob pressão, enquanto usando vapor, em um processo contínuo. No entanto, existem processos descontínuos também, que são igualmente aplicáveis.
[0023] Em uma modalidade da invenção, a secagem é preferivelmente realizada em um secador de disco, a uma pressão abaixo de cerca de 0,4 bar (absoluto), enquanto aquecendo os discos para uma temperatura menor do que cerca de 160° C, preferivelmente menor do que 140°C, ainda mais preferivelmente menor do que 130°C.
[0024] Em uma modalidade alternativa, o secador é um secador de ar quente, preferivelmente um secador de leito fluidificado, mantendo a temperatura da corrente gasosa de saída abaixo de cerca de 120° C, preferivelmente durante um período menor do que cerca de 10 min, e mais preferivelmente durante um período menor do que cerca de 5 min. Os secadores de ar quente alternativos são secadores rápidos (FLASH) ou secadores de tipo anel.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS
[0025] O seguinte é uma descrição de certas modalidades da invenção, dadas a título de exemplo apenas e com referência aos exemplos.
[0026] O método de acordo com a presente invenção compreende as etapas de hidrólise de material queratinoso sob pressão com vapor a uma pressão abaixo de cerca de 15 bar, preferivelmente abaixo de cerca de 10 bar, e a secagem do material queratinoso hidrolisado resultante em um modo, de tal forma que o farelo queratinoso tenha uma digestibilidade muito alta.
[0027] Uma das etapas para alcançar tal digestibilidade alta consiste em manter o material queratinoso preferivelmente a uma temperatura abaixo de cerca de 120°C, preferivelmente abaixo de cerca de 100°C, ou abaixo de cerca de 80°C durante a etapa de secagem. O valor superior da temperatura é dependente do período de tempo em que tal temperatura alta é mantida.
[0028] Em uma modalidade da invenção, a secagem é realizada a pressão reduzida. Pressões apropriadas incluem uma pressão abaixo de cerca de 0,5 bar (absoluto), preferivelmente cerca de 0,4 bar ou menor. A uma pressão de, por exemplo, 0,3 bar, a água ferve a cerca de 70°C, e, assim, o material queratinoso permanece em grande parte a uma temperatura abaixo da temperatura de ebulição a uma certa pressão. Um vácuo ainda menor é também possível, mas pode ter a desvantagem de que tal vácuo baixo seja relativamente caro de manter. Por isso, a pressão reduzida geralmente será uma pressão maior do que 10 mbar (absoluto) (1 Kpa (absoluto)), e preferivelmente cerca de 100 mbar (10 Kpa (absoluto)) ou maior.
[0029] De modo a permitir um processo económico, é importante que o equipamento ou a instalação para o tratamento do material queratinoso seja capaz de processar cerca de duas toneladas por hora ou mais, preferivelmente entre cerca de 4 e cerca de 15 toneladas. Em virtude da elevada quantidade necessária de produção, várias técnicas de secagem, como por exemplo a secagem durante a noite em um forno são de uso impossível. Além disso, a secagem por congelamento preferivelmente não é realizada, e, tal método de secagem é preferivelmente excluído porque é um método relativamente caro.
[0030] Assim, na presente invenção, preferivelmente, os processos de secagem são de excluídos, que compreendem secagem sem agitação/sem movimento. Secagem sem agitação ou sem movimento é entendida como sendo um método em que o material queratinoso permanece substancialmente em um lugar fixo, como quando uma quantidade de farelo de penas é colocada em um forno a, por exemplo 50°C durante a noite para secar o produto, ou quando o produto é colocado em um túnel de secagem por congelamento.
[0031] O material queratinoso, como penas ou pelos, é geralmente umedecido antes de fornecer o material para o hidrolisador. A quantidade de água geralmente está entre cerca de 30 e cerca de 80% em peso, e mais preferivelmente entre cerca de 50 e cerca de 75% em peso, e mais preferivelmente, entre cerca de 65% em peso e cerca de 75% em peso.
[0032] O material queratinoso pode ser moído ou esmagado para reduzir o tamanho. Geralmente, a redução de tamanho para pelo de suínos ou gado não é muito útil.
[0033] O hidrolisador geralmente funciona a uma pressão de cerca de 15 bar ou abaixo, preferivelmente cerca de 10 bar (1000 Kpa) ou baixo, como pressão mais elevada é cada vez mais cara. A pressão geralmente é de cerca de 2 bar ou maior. Uma pressão maior é preferida, para aumentar o grau e velocidade de hidrolisação. Por isso, a pressão é preferivelmente de cerca de 4 bar ou maior, e ainda mais preferível, cerca de 6 bar (600 Kpa) ou maior. Geralmente, a pressão será de cerca de 9 bar ou menor. A pressão é dada como bar absoluto.
[0034] A hidrólise será realizada em um hidrolisador, geralmente chamado de hidrolisador a vapor. O hidrolisador é, essencialmente, um vaso com agitação, e pode ser descontínuo ou contínuo. O hidrolisador preferivelmente permite um processo contínuo, sendo um vaso de tipo tubo agitado como uma extrusora ou um vaso agitado vertical. A agitação é preferivelmente feita com um tipo de parafuso lentamente propulsor do misturador, pás ou similares.
[0035] A etapa de hidrólise geralmente será realizada durante um período entre cerca de 5 e cerca de 180 minutos, preferivelmente entre cerca de 10 e cerca de 60 min. Pressão menor geralmente requer tempos de reação mais longos.
[0036] Assim, a janela de tempo/pressão, em geral, estaria entre cerca de 2 a cerca de 15 bar durante cerca de 5 min a cerca de 3 h, preferivelmente entre cerca de 2 e cerca de 10 bar (1000 Kpa), e mais preferivelmente entre cerca de 4 a cerca de 9 bar durante cerca de 10 min a cerca de 1 h. A temperatura segue a partir da pressão de vapor (saturado). Assim, a temperatura a cerca de 2 bar (200 Kpa) é cerca de 120°C, 4 bar (400 Kpa) corresponde a 144°C, e 9 bar (900 Kpa) a 175°C, a temperatura a cerca de 10 bar (1000 Kpa) é cerca de 180°C, e cerca de 15 bar (1500 Kpa) corresponde a cerca de 200°C.
[0037] O vapor pode ser diretamente injetado, ou pode ser usado para aquecimento indireto. Aquecimento indireto também pode ser aplicado com serpentinas de óleo quente. Em última análise, a pressão deve ser como requerida, e a quantidade de água é preferivelmente tal, que o vapor saturado se encontra presente na pressão e temperatura selecionadas. Preferivelmente, a quantidade total de vapor presente é de cerca de 200 grama de vapor ou mais por kg de pena e mais preferivelmente 300 gramas por kg de penas. Mais vapor vivo pode ser usado em vez de vapor indireto a aumentar o grau de hidrólise.
[0038] A hidrólise com tal técnica sempre resulta em apenas uma hidrólise parcial. Portanto, a mistura resultante compreende oligopeptídeos e polipeptídeos.
[0039] O material queratinoso hidrolisado será secado depois da hidrólise (parcial). Esta secagem geralmente é realizada em várias etapas. A primeira etapa compreende levar a mistura deixando o hidrolisador em pressão atmosférica, enquanto evaporando uma parte da água.
[0040] Opcionalmente, é possível pressionar parte da água a partir do material queratinoso para levar o teor de água - por exemplo - de cerca de 55% em peso ou maior a cerca de 45% em peso ou menor.
[0041] A água prensada a partir do material queratinoso após a etapa de hidrólise é geralmente referida como a água aderida. A água aderida contém geralmente alguns materiais graxos e sedimentos, cujo material graxo pode ser removido por centrifugação, se desejável.
[0042] Remover a gordura da água aderida bruta irá permitir a produção de um material queratinoso de baixo teor de gordura, como farelo de penas. A quantidade de gordura na água aderida bruta pode ser, por exemplo, de 30% ou mais, como por exemplo cerca de 50% ou mais, do total da gordura presente nas penas brutas. Com centrifugação, a maior parte da gordura pode ser removida a partir da água aderida. Deste modo, cerca de 30% ou mais, preferivelmente cerca de 50% ou mais do total de gordura serão reduzidos. Geralmente, nem toda a gordura pode ser removida deste modo e, por exemplo, menos do que cerca de 70% da gordura são removidos.
[0043] A água aderida (desengordurada ou não desengordurada) pode ser ainda mais concentrada por meio de evaporador, como, por exemplo, evaporadores de filmes caindo de efeito múltiplo, filmes se elevando ou filmes batidos, preferivelmente em pressão reduzida, usando-se os vapores quentes do secador em um sistema de recuperação de calor combinado. Tal evaporação irá elevar a substância seca das águas aderidas de cerca de 5 a 10% até cerca de 25 a 40%. Este concentrado, rico em proteínas solubilizadas e insolúveis, pode ser re-injetado no secador, e processado com o material queratinoso sólido.
[0044] Em uma modalidade alternativa, a água aderida pode sersecada como tal, usando métodos de secagem apropriados. Técnicas de secagem apropriadas incluem uma pluralidade de técnicas, como, por exemplo, secagem em tambor e secagem por pulverização. Quando a secagem por pulverização é usada, é preferível ter os materiais gordurosos e sedimentos removidos da água aderida. O material queratinoso seco podem ter tamanhos de partícula apropriados com um D50 entre cerca de 50 μm a cerca de 2 mm, preferivelmente entre cerca de 0,1 e cerca de 1 mm. O produto pode ser granulado em qualquer tamanho de partícula apropriado. Tal uso de água aderida tem a vantagem de proporcionar um produto com um nível de digestibilidade muito elevado, como preferivelmente mais do que cerca de 95% de digestibilidade ileal e/ou pepsínica, mais preferivelmente cerca de 97% ou mais.
[0045] Portanto, a presente invenção também se refere a um processo para preparar material queratinoso altamente digestível em forma em pó (ou seca), por hidrólise de material queratinoso, como descrito, e separar uma fase aquosa (ou fase líquida) a partir de material queratinoso sólido em uma prensa, e secar a fase de água (ou líquido) para obter um produto em forma de pó, tendo uma digestibilidade ileal e/ou pepsínica acima de cerca de 95%.
[0046] Além disso, a presente invenção refere-se a um processo para preparar material queratinoso altamente digestível em uma forma seca com um teor de gordura reduzido, por hidrólise do material queratinoso na presença de água, em um hidrolisador com calor e a uma pressão entre cerca de 2 bar e cerca de 15 bar, preferivelmente entre cerca de 2 bar e cerca de 10 bar, separar uma fase líquida a partir de material queratinoso sólido em uma prensa, centrifugar a fase líquida para separar uma fase aquosa contendo proteínas solubilizadas, uma fase de gordura e de sólidos residuais e reincorporar a fase aquosa desengordurada e os sólidos residuais no material queratinoso e ainda secar o material para produzir um farelo de penas altamente digestível de baixo teor de gordura.
[0047] O material queratinoso, ainda úmido, resultante deve ser secado até um teor de umidade de cerca de 12% em peso ou menos, preferivelmente cerca de 8% em peso ou menos. A secagem a uma quantidade de água menor do que cerca de 3% em peso geralmente não é necessária, mas não será prejudicial. A secagem é realizada mais preferivelmente até um teor de umidade de cerca de 4 a 8% em peso. A quantidade está indicada com relação ao produto total.
[0048] Secagem parece ser uma etapa crucial para a qualidade do material queratinoso como farelo de penas. Nota-se que as técnicas de secagem comuns levam a digestibilidade a ser reduzida consideravelmente.
[0049] De acordo com GePro, uma empresa que vende farelo de penas, a secagem rápida (secagem em ar quente) resulta em melhor digestibilidade IN VITRO. Como verificado, a digestibilidade ileal é menor do que 85%. A digestibilidade pepsínica de cerca de 70% a cerca de 80%. No entanto, outros aperfeiçoamentos são visados.
[0050] Os presentes inventores verificaram que era possível um aperfeiçoamento, usando, por exemplo, um secador de disco convencional a pressão reduzida e temperatura reduzida ou quando usando, por exemplo, um secador de leito fluidizado.
[0051] Assim, a presente invenção fornece um método em que é previsto um material queratinoso parcialmente hidrolisado com maior digestibilidade IN VITRO e/ou IN VIVO.
[0052] Com o método da presente invenção, é possível obter material queratinoso, parcialmente insolúvel, hidrolisado, com um teor de umidade de menos do que cerca de 8% em peso e uma digestibilidade IN VIVO do material nitrogênio total de cerca de 80% ou maior digestibilidade medida em galos cecectomizados).
[0053] Preferivelmente, a quantidade de lantionina no material queratinoso hidrolisado é de cerca de 2% em peso ou menos, preferivelmente cerca de 1,7% em peso ou menos, ou preferivelmente cerca de 1,5% em peso ou menos, mais preferivelmente cerca de 1,2% em peso ou menos.
[0054] O material queratinoso hidrolisado é pelo menos parcialmente insolúvel em água, quando 1 grama de partículas é colocado em 2 ml de água e material fibroso é visualizado.
[0055] Em um teste quantitativo, a quantidade de material insolúvel pode ser medida. Tal teste pode ser realizado por dissolução de 100 g de farelo de penas, em 1000 mL de água por agitação durante 15 minutos em água a 20°C. A mistura é filtrada, o filtrado e o material sólido pesados e secados, e o material seco pesado.
[0056] Em um teste quantitativo, as quantidades de sólidos são de cerca de 60% em peso ou mais, preferivelmente cerca de 80% em peso ou mais, e ainda mais preferivelmente cerca de 90% em peso ou mais.
[0057] A quantidade de material solúvel de acordo com este teste pode ser de cerca de 1% em peso ou mais, como cerca de 2, cerca de 3% em peso, cerca de 4 ou cerca de 5% em peso. No caso de a água aderida ser processada separadamente, a quantidade de material insolúvel pode estar entre 100-98% em peso.
[0058] Apesar da baixa solubilidade em água, é possível medir a distribuição de peso molecular de, pelo menos, parte do material queratinoso, preferivelmente em um solvente que é projetado para dissolver o material proteináceo melhor do que a água. O método mais comumente usado é HPLC com água/acetonitrila como um solvente com um ácido trilfuoroacético (TFA; 0,1% em peso) e uma coluna SEC. O material queratinoso pode ser mais solúvel, ou completamente solúvel no referido solvente. O material parcialmente hidrolisado mostra um pico amplo. A distribuição do peso molecular é, neste campo, geralmente não denotada como Mn/Mw, como nem todo o material pode ser dissolvido. De qualquer modo, é possível afirmar que parte do material medido no HPLC tem um determinado peso molecular.
[0059] Em uma modalidade preferida da invenção, a parte dissolvida do material queratinoso hidrolisado consiste em cerca de 70% em peso ou mais de material tendo um peso molecular de cerca de 5000 Daltons ou menos, e mais do que 30% em peso dos materiais têm um peso molecular de cerca de 1000 Daltons ou menos.
[0060] Em outra modalidade preferida, que pode ser combinada com a modalidade no parágrafo precedente, a quantidade de material de peso molecular maior do que cerca de 5000 Daltons é de cerca de 10% em peso ou mais, preferivelmente cerca de 20% em peso ou mais.
[0061] Após a hidrolisação parcial, o material queratinoso hidrolisado é secado a um teor de umidade de cerca de 12% em peso ou menor, ou de cerca de 8% ou menor, com um método permitindo alguns danos devido ao calor. O dano baixo devido ao calor proporciona uma redução baixa ou ausente em material digestível, e a digestibilidade pepsínica e/ou ileal final é ainda superior a 85%. Preferivelmente, a digestibilidade pepsínica e ileal permanecem maiores do que, respectivamente, 75% e 85%. A digestibilidade pepsínica e/ou ileal final pode ser de cerca de 85% ou maior, ou 90% ou maior.
[0062] A secagem é preferivelmente realizada em um secador a uma combinação de temperatura/tempo/pressão que limita a queda de digestibilidade pepsínica e/ou ileal por menos do que cerca de 10%, e/ou tal que a digestibilidade ileal e/ou pepsínica permanece maior do que que cerca de 90%. Em outra modalidade preferida, a digestibilidade pepsínica e ileal permanece de cerca de, respectivamente, 80% e 90% ou maior, mais preferivelmente, cerca de, respectivamente, 82% e 92% ou maior.
[0063] Preferivelmente, a queda de digestibilidade pepsínica e/ou ileal é de cerca de 7% ou menos, mais preferivelmente cerca de 5% ou menos, e/ou, preferivelmente, a digestibilidade ileal permanece cerca de 90% ou maior, mais preferivelmente, cerca de 92% ou maior.
[0064] Outra secagem é preferivelmente realizada em pressão reduzida, ou em um secador de leito fluidizado, de tal modo que o dano causado por calor, medido como digestibilidade reduzida é tal que o produto final ainda tem uma digestibilidade pepsínica e ileal acima de, respectivamente, cerca de 80% e 90%.
[0065] Alcançar tal dano baixo causado por calor é sem precedentes na produção de farelo de penas, cuja produção já é realizada por mais de 60 anos (ver, por exemplo, US 2.542.984).
[0066] Uma das etapas para alcançar tal elevada digestibilidade se destina a manter o material queratinoso preferivelmente a uma temperatura abaixo de cerca de 120°C, preferivelmente abaixo de cerca de 100°C, ou abaixo de cerca de 80°C. O valor maior da temperatura é dependente do período de tempo em que tal temperatura alta é mantida.
[0067] Em uma modalidade da invenção, a secagem é realizada a pressão reduzida. Pressões apropriadas incluem uma pressão abaixo de cerca de 0,5 bar (absoluto), preferivelmente abaixo de cerca de 0,4 bar. A uma pressão de 0,3 bar, a água ferve a cerca de 70°C, e, assim, o material queratinoso permanece em grande parte a uma temperatura abaixo dessa temperatura. Um vácuo ainda mais baixo é também possível, mas pode ter a desvantagem de que tal vácuo baixo é de manutenção relativamente cara. Assim, a pressão reduzida geralmente será uma pressão maior do que cerca de 10 mbar (absoluto) (1 Kpa (absoluto)), preferivelmente a cerca de 100 mbar (10 Kpa) ou maior.
[0068] Em outra modalidade, o processo de secagem compreende turbulência efetiva do material queratinoso, em um secador de leito fluidizado, secador de anel ou, por exemplo, um secador rápido. Em tais casos, é importante limitar a exposição ao calor a um mínimo. Assim, durante um curto período de tempo, por exemplo, cerca de 60 segundos, ou cerca de 30 segundos, o material pode estar a uma temperatura de cerca de 100°C, ou cerca de 120°C. Geralmente, a temperatura máxima, com exposição ao calor de curto tempo será de cerca de 150°C ou menor, ou, preferivelmente cerca de 120°C ou menor. Uma temperatura relativamente elevada pode estar presente quando relativamente pouca água está presente, como a combinação de água e calor parece ser mais prejudicial.
[0069] Assim, a janela de temperatura/tempo pode se situar entre cerca de 60 a cerca de 150°C e entre cerca de 30 s a cerca de 2 h, sendo dependente do dano causado pelo aquecimento do material queratinoso úmido. Temperatura mais baixa permite tempos de secagem mais longos, e requerem, geralmente, pressão reduzida. Temperaturas mais elevadas requerem tempos de secagem curtos e, geralmente, não requerem pressão reduzida.
[0070] O material queratinoso digestível, como farelo de penas, compreende pelo menos 17 aminoácidos, como aminoácidos muito valiosos como cisteína e tirosina.
[0071] Preferivelmente, a quantidade de cisteína é de cerca de 2% em peso ou mais, mais preferivelmente cerca de 3% em peso ou mais, ainda mais preferivelmente cerca de 4 a 5% em peso ou mais. A % em peso é expressa em relação ao teor total de proteína.
[0072] O produto secado pode ser moído e/ou aglomerado em um tamanho de partícula apropriado. As partículas geralmente são menores do que alguns milímetros, e maiores do que 20 μm, a fim de ter um pó de escoamento livre que pode ser facilmente processado. Geralmente, o tamanho de partícula estará entre 0,01 e 2 mm.
[0073] O material queratinoso digestível como farelo de penas pode ser usado como ração ou aditivo de ração, como por exemplo, para animais de companhia e/ou para a aquacultura, ou como aditivo em cosméticos.
[0074] O farelo de penas altamente digestível secado é em particular muito útil para ração ou aditivo de ração, como ração de peixes e de camarão. Ele pode substituir o farelo de peixe caro não sustentável em tais dietas da aquacultura. A substituição de farelo de peixe dependerá das espécies, e quantidades exemplificativas incluem até 40% na ração do salmão, e até 75% em peixe-gato africano. Com o farelo de penas de qualidade muito boa da presente invenção, espera-se que quantidades ainda mais altas de substituição sejam possíveis.
[0075] O material queratinoso digestível, como farelo de penas, pode ser embalado em sacos pequenos, sacos grandes ou embarcado em um container a granel.
MÉTODOS DE MEDIÇÃO
[0076] Os seguintes métodos foram usados nos exemplos, e são apropriados como métodos para medir os parâmetros indicados na descrição e nas reivindicações:
[0077] Umidade - porcentagem em peso (% em peso): material queratinoso úmido é secado durante a noite em uma estufa a vácuo a pressão reduzida e com um secante. O material é pesado antes e depois da etapa de secagem, e a quantidade de umidade é calculada usando o peso inicial medido como 100%, enquanto assumindo que todo o material volátil seja água.
[0078] Determinação de Mw e HPLC: equipamento HPLC padrão pode ser usado. O solvente para o material queratinoso é água MilliQ, opcionalmente com acetonitrila e ácido trifluoroacético TFA a 0,1%. Como uma coluna, uma coluna de sílica Tosoh Bioscience TSK G2000 SWXL 5 μm e coluna de guarda Tosoh Bioscience TSK-Gel SWXL 7 μm podem ser usadas, ou colunas comparáveis. A fase móvel é um ácido trifluoroacético a 0,1% em peso, contendo 15% de acetonitrila (CH3CN). O registro é feito com um detector de UV a 214 nm. A coluna pode ser calibrada com uma mistura de bacitracina, insulina, alfa-lacto-albumina, beta-lacto-globulina e triptofano.
[0079] Solubilidade do material queratinoso é qualitativamente determinada através da dissolução de 1 grama de material queratinoso em 2 ml de água a 20°C. A transparência do líquido é determinada por visualização humana.
[0080] Em um teste quantitativo, a solubilidade do material queratinoso pode ser obtida como a seguir: 100 g de farelo de penas são dissolvidos em 1000 mL de água por agitação durante 15 minutos em água a 20°C. A mistura é filtrada através de um filtro de 350 μm sob pressão. O filtrado e os sólidos sobre o filtro são secados e medido o seu peso. Nesta análise, deve-se corrigir o teor de umidade dos materiais, isto é, o teor de umidade do farelo de penas deve ser medido também. Além disso, deve-se corrigir a quantidade de material solúvel que permanece nos sólidos úmidos que são filtrados.
[0081] Digestibilidade pepsínica é medida de acordo com ISO 6655 (agosto de 1997); 0,02% pepsínica.
[0082] Digestibilidade ileal (também referida como digestibilidade Boisen) é medida de acordo com S. Boisen, 2007 (“In vitro analysis for determining standardized ileal digestibility of protein and amino acids in actual batches of feedstuffs and diets for pigs”; Livestock Science (2007) 309:182-185).
[0083] A digestibilidade IN VIVO do material de nitrogênio total foi determinada com galos cecectomizados, de acordo com Johnson et al., 1998. “Effects of species raw material source, ash content, and processing temperature on amino acid digestibility of animal by-product meals by cecectomized roosters and ileally cannulated dogs” Journal of Animal Science; 76:1112-1122.
[0084] A porcentagem de lantionina (abreviada como LAN nos exemplos) é determinada com métodos de HPLC padrões
[0085] Outras modificações além das descritas acima podem ser feitas com os materiais e os métodos aqui descritos sem sair do espírito e âmbito da invenção. Portanto, embora modalidades específicas tenham sido descritas, elas são apenas exemplos e não são limitativas do âmbito da invenção.
EXEMPLOSExemplo 1 e experiências comparativas A - C
[0086] Em um hidrolisador, trabalhando a 7 bar e vapor saturado, penas de galinha com um teor de umidade de 65% em peso foram tratadas durante 25 min. A fibra parcialmente hidrolisada foi levada até pressão atmosférica através de uma válvula de descida e a massa fibrosa, contendo cerca de 55% de água, foi prensada em uma prensa de parafuso para remover a água. A água residual no farelo de penas foi cerca de 45% em peso.
[0087] O farelo de penas parcialmente hidrolisado foi secado em uma série de modos diferentes, com um secador de disco clássico a 170°C (vapor de pressão de 8 bar no interior do disco), durante cerca de 1 h (Exp. Comp. A), e por cerca de 0,8 h (Exp. Comp. B) (ambos experimentos comparativos, de acordo com a técnica anterior), um secador de ar quente (Exp. Comp. C) (usando uma temperatura do ar durante 80 s a 270°C e durante 120 segundos a 80°C), e um secador de disco a uma pressão de 300 mbar (absoluto) (30 Kpa (absoluto)) (Exemplo 1). No método de secagem mencionado por último (por exemplo 1), o farelo de penas não atingiu temperaturas superiores a cerca de 70°C.Tabela 1: Características de farelo de penas secas
Nd: não determinado
[0088] A solubilidade do farelo de penas obtido no Exemplo 1 foi medida. 100 g de farelo de penas com um teor de 4,81% em peso de umidade foram dissolvidos em 1000 mL de água por agitação durante 15 minutos em água a 20°C. A mistura foi filtrada sobre um filtro de 350 μm sob pressão. O filtrado (923,5 g) e os sólidos sobre o filtro foram secados e o peso medido e foram como a seguir: sólidos no filtro (úmido) 148,1 g; sólidos no filtro secos: 90,54 g. O filtrado continha 3,42 g de material sólido. Assim, a umidade no material sólido (que era 57,56 g) continha 0,21 g do produto solúvel. Assim, 95,19 g de farelo de penas seco, 3,63 g (3,42 g + 0,21 g) eram solúveis. Isto corresponde a 3,8% em peso em relação ao farelo de penas.
Exemplo 2
[0089] Em um hidrolisador descontínuo, trabalhando a 7 bar e vapor saturado, penas de galinha com um teor de 70% em peso de umidade foram tratadas durante 25 min. A fibra parcialmente hidrolisada foi levada até pressão atmosférica através de uma válvula de descida, e a massa fibrosa continha 65% de água.
[0090] O farelo de penas parcialmente hidrolisadas foi secado em um secador de leito fluidizado. A temperatura de entrada do ar quente era de 140°C; a temperatura de saída de cerca de 85°C. O farelo de penas não atingiu temperaturas maiores do que cerca de 80°C por qualquer quantidade substancial de tempo. A secagem até um teor de cerca de 7% em peso de umidade levou cerca de 8 min. A digestibilidade IN VIVO do material nitrogênio total (TNM), medido em galos cecectomizados, foi de 80% e a digestibilidade ileal IN VITRO de TNM foi de 88%.
Exemplo 3
[0091] Em um hidrolisador contínuo, trabalhando a 5 bares e vapor saturado, penas de aves mistas, compreendendo penas de galinha e penas de peru, com um teor de cerca de 70% de umidade foram tratadas durante cerca de 20 minutos a uma taxa de fluxo de 4 toneladas/hora. Na saída do hidrolisador, o teor de umidade das penas hidrolisadas era de 50-55% e digestibilidade ileal e pepsínica foi, respectivamente, de 95% e 88%. As penas hidrolisadas foram secadas a pressão reduzida, em um secador de disco com pressão de 300 mbar (absoluto) (30 Kpa (absoluto)) a uma taxa de fluxo de 4 toneladas/hora. A digestibilidade ileal e pepsínica do farelo de penas secadas (2,5% de umidade) foi, respectivamente, de 90% e 81%. A queda em digestibilidade pepsínica e ileal na etapa de secagem foi, portanto, menor do que 10%. O teste de digestibilidade IN VIVO do farelo de penas nos galos cecectomizados mostrou uma digestibilidade de 83%. A quantidade de lantionina foi de 1,66% em peso.
Conclusão
[0092] Os exemplos são apenas ilustrativos, mas os testes mostram que, com a hidrólise e secagem, como realizadas de acordo com a presente invenção, é obtido um farelo queratinoso altamente digestível, como farelo de penas.