[001] A presente invenção refere-se a grânulos de farinha de biomassa de microalgas ricas em proteínas, a referida biomassa sendo feita de microalgas intactas (não moídas).
[002] Mais particularmente, a presente invenção refere-se a grânulos de farinha de biomassa de microalgas com uma distribuição de tamanho de partículas e compressibilidade e propriedades de densidade arejada que são inteiramente notáveis.
[003] A presente invenção refere-se a grânulos de farinha de biomassa de microalgas possuindo propriedades de fluxo e umidificação inteiramente satisfatórias.
[004] A presente invenção também refere-se a um processo de preparação destes grânulos de farinha de microalgas ricas em proteínas.
[005] Por fim, a presente invenção refere-se à utilização de grânulos de farinha de biomassa de microalgas em alimentos para consumo humano e rações animais (animais de estimação, aquacultura, etc.) ou para aplicações na indústria farmacêutica e cosmética.
[006] Existem diversas espécies de algas que podem ser utilizadas na alimentação, sendo a sua maioria "macroalgas" tais como laminárias, alface do mar (Ulva lactuca) e algas vermelhas alimentares do tipo Porphyra (cultivadas no Japão) ou "redimênia" (alga vermelha, Palmaria palmata).
[007] Todavia, para além destas microalgas, há também muitas fontes de algas, representadas pelas "microalgas", em particular algas microscópicas, unicelulares, fotossintéticas ou não fotossintéticas, de origem marinha ou não marinha, cultivadas pelas suas aplicações em biocombustível ou em alimentação.
[008] Por exemplo, a spirulina (Arthrospira platensis) é cultivada em lagoas abertas (por fototrofia) para utilização como suplemento alimentar ou para ser incorporada em pequenas quantidades em confeitaria ou bebidas (geralmente menos de 0,5% p/p).
[009] Outras microalgas, incluindo determinadas espécies de Chlorella, também são muito populares em países asiáticos como suplementos alimentares.
[0010] A presente invenção se refere portanto à biomassa de microalgas adequada (ou apropriada) ao consumo humano, rica em nutrientes, em particular em proteínas.
[0011] A invenção refere-se a uma farinha de biomassa de microalgas ricas em proteínas que pode ser incorporada nos produtos alimentares em que o teor de proteína da farinha de microalgas pode substituir totalmente ou em parte as proteínas presentes nos produtos alimentares convencionais.
[0012] A farinha de biomassa de microalgas também proporciona outros benefícios, por exemplo micronutrientes, fibras alimentares (hidratos de carbono solúveis e insolúveis), triglicerídeos, fosfolipídeos, glicoproteínas, fitosteróis, tocoferóis, tocotrienóis e selênio.
[0013] Para os propósitos da invenção, as microalgas em consideração são as espécies que produzem proteínas a níveis altamente ricos.
[0014] A biomassa de microalgas compreende pelo menos 50% em peso seco de proteínas, de preferência entre 50% e 70% em peso seco de proteínas.
[0015] As microalgas preferidas da presente invenção podem, pela sua parte, crescer sob condições heterotróficas (sobre açúcares como fonte de carbono e na ausência de luz).
[0016] A empresa requerente recomenda a seleção de microalgas ricas em proteínas do gênero Chlorella.
[0017] A Chlorella é uma microalga verde unicelular, pertencente ao ramo Chlorophyte.
[0018] De preferência, as microalgas usadas de acordo com a invenção são do tipo Chlorella sorokiniana ou Chlorella protothecoides.
[0019] As microalgas são cultivadas em um meio líquido para produzir a biomassa em conformidade.
[0020] 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).
[0021] Os meios de crescimento sólidos e líquidos estão geralmente disponíveis na literatura, e as recomendações para a preparação de um meio particular, que são apropriadas para uma grande diversidade de estirpes de micro-organismos podem ser facilmente encontradas, por exemplo, on line, em http://www.utex.org/, um site na internet mantido pela Universidade do Texas em Austin para a sua coleção de culturas de algas (UTEX).
[0022] A produção de biomassa é realizada em fermentadores (ou biorreatores).
[0023] Exemplos específicos de biorreatores, condições de cultura, e o crescimento heterotrópico e métodos de propagação, podem ser combinados de qualquer maneira apropriada, a fim de melhorar a eficiência do crescimento das microalgas e a produção de proteínas.
[0024] A fim de preparar a biomassa para utilização em alimentos, a biomassa obtida no final da fermentação é colhida ou concentrada, a partir do meio de fermentação.
[0025] No momento em que a biomassa de microalgas é colhida do meio de fermentação, a biomassa compreende células intactas que estão na sua maior parte em suspensão em um meio de cultura aquoso.
[0026] A fim de concentrar a biomassa, uma etapa de separação sólido-líquido por meio de filtração ou centrifugação, tomada isoladamente ou combinação, é então realizada por quaisquer meios conhecidos, sobretudo pelos versados na técnica.
[0027] Após concentração, a biomassa de microalgas pode ser processada de modo a produzir bolos embalados a vácuo, flocos de algas, homogeneizados de algas, algas em pó ou farinha de algas.
[0028] De acordo com a invenção, a biomassa de microalgas é seca por forma a facilitar o subsequente processamento ou para utilização da biomassa nas suas várias aplicações.
[0029] Podem ser conferidas várias texturas e sabores aos produtos alimentares, dependendo de se a biomassa de algas é seca, e em caso afirmativo, de acordo com o método de secagem utilizado.
[0030] Por exemplo, a patente US 6.607.900 descreve a secagem da biomassa de microalgas usando um secador de tambor sem centrifugação prévia, para preparar flocos («flakes») de microalgas.
[0031] Pó de microalgas pode ser preparado a partir da biomassa de microalgas concentrada utilizando um secador pneumático ou por secagem por pulverização, tal como descrito na patente US 6. 372.460.
[0032] Em um secador pulverizador, uma suspensão líquida é então pulverizada na forma de uma dispersão de gotículas finas em uma corrente de ar aquecido. O material arrastado é rapidamente seco e forma um pó seco.
[0033] Em certos casos, pode também ser usado um secador de combustão por pulsos para obter uma textura tipo pó no material final seco.
[0034] Ainda em outros casos, é implementada uma combinação de secagem por pulverização seguida da utilização de um secador de leito fluidizado para se alcançarem condições ótimas para a obtenção de uma biomassa microbiana seca (ver, por exemplo, a patente US 6.255.505).
[0035] No campo técnico abordado pela invenção, a intenção é preparar uma farinha de biomassa de algas a partir da biomassa de microalgas que foi concentrada e depois seca por pulverização ou por secagem instantânea.
[0036] Após a secagem, o conteúdo de água ou o conteúdo de umidade do pó é geralmente menos do que 10% em peso.
[0037] Contudo, nos processos convencionais para recuperação de biomassa de microalgas ricas em proteínas, a obtenção de um pó seco de baixa compressibilidade e baixa densidade aparente é altamente indesejada.
[0038] Existe ainda, por conseguinte, uma necessidade não satisfeita de novas formas de farinha de biomassa de microalgas ricas em proteínas, de modo a tornar possível a sua fácil incorporação, em larga escala, em produtos alimentares que têm que permanecer saborosos e nutritivos.
[0039] A companhia requerente descobriu como tal que esta necessidade pode ser satisfeita providenciando grânulos de farinha de biomassa de microalgas possuindo uma distribuição de tamanho de partículas e propriedades de compressibilidade e densidade aparente que são inteiramente notáveis.
[0040] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção são assim caracterizados por possuírem: - uma distribuição de tamanho de partículas, medida em um granulômetro a laser LS da marca COULTER®, possuindo um modo D de entre 60 e 300 μm e um D4,3 entre 70 e 420 μm, - uma densidade aparente, medida em um HOSOKAWA Powder Characteristics Tester, de entre 0,60% e 0,70%, - uma compressibilidade, medida em um HOSOKAWA Powder Characteristics Tester, de entre 15% e 25%, de preferência entre 18% e 21%.
[0041] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção são primeiro caracterizados pela sua distribuição de tamanho de partículas.
[0042] 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").
[0043] As distribuições de tamanho de partículas são ilustradas pelos valores de modo D (diâmetro da população principal) e pelos valores D4,3 (diâmetro da média aritmética).
[0044] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção possuem então uma distribuição de tamanho de partículas monomodal, caracterizada por um modo D de entre 60 e 300 μm e um D4,3 de entre 70 e 420 μm.
[0045] Mais particularmente, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção podem ser classificados em duas famílias, dependendo da sua origem de microalgas: - a primeira família de grânulos de farinha de biomassa de Chlorella sorokiniana tem um modo D de entre 70 e 130 μm e um D4,3 de entre 75 e 140 μm; - a segunda família de grânulos de farinha de biomassa de Chlorella protothecoides tem um modo D de entre 200 e 280 μm e um D4,3 de entre 300 e 420 μm.
[0046] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção também possuem uma densidade aparente, medida em um HOSOKAWA Powder Characteristics Tester, de entre 0,60% e 0,70% e uma compressibilidade, medida em um HOSOKAWA Powder Characteristics Tester, de entre 15% e 25%, de preferência entre 18% e 21%.
[0047] Os valores de densidade compactada, densidade aparente e compressibilidade dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção são determinados usando o dispositivo Powder Characteristics Tester tipo PTE comercializado pela companhia HOSOKAWA, de acordo com as especificações do construtor.
[0048] Este dispositivo permite medir, sob condições estandardizadas e reproduzíveis, a fluidez de um pó medindo em particular a densidade aparente e a densidade aparente compactada e depois calculando, a partir destes dados, os valores de compressibilidade por meio da seguinte fórmula:
[0049] As medições de densidade compactada e densidade aparente são realizadas no dispositivo Powder Characteristics Tester tipo PTE, como acima referido, de acordo com o método recomendado nas instruções de operação para o referido POWDER TESTER (definição por defeito em 180 trepidações (shakes) para medir a densidade compactada).
[0050] Este valor de densidade aparente é ainda mais notável uma vez que os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção possuem uma densidade aparente mais elevada do que a farinha de microalgas convencionalmente seca.
[0051] Com efeito, admite-se que a densidade de um produto será mais baixa se for granulada por secagem por pulverização.
[0052] Contudo, apesar de granulados, os produtos de acordo com a invenção possuem uma maior densidade aparente do que se esperava: a título de comparação, como será exemplificado de seguida, as densidades aparentes de pós de farinha de microalgas secas por pulverização possuem uma menor densidade aparente, de entre 0,35 e 0,50 g/ml.
[0053] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção também têm propriedades de fluxo inteiramente satisfatórias, de acordo com um teste A.
[0054] O teste A consiste em medir o grau de coesão dos granulados de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção.
[0055] Este teste de coesão é inspirado no teste de coesão também descrito nas instruções de utilização («Operating Instructions») do Powder Characteristics Tester do tipo PTE, comercializado pela empresa HOSOKAWA.
[0056] O teste A consiste, em primeiro lugar, em peneirar os grânulos da farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção em um crivo com um tamanho de malha de 800 μm.
[0057] Os grânulos de farinha, que têm um tamanho inferior a 800 μm, são depois recuperados e colocados em um recipiente fechado, e são submetidos a mistura por movimento epicicloidal utilizando um misturador de laboratório da marca TURBULA, tipo T2C.
[0058] Por meio desta mistura, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção irão, de acordo com as suas próprias características, expressar a sua propensão a aglomerarem-se ou a repelirem-se uns aos outros.
[0059] Os grânulos assim misturados são então depositados sobre uma coluna de 3 crivos (2000 μm; 1400 μm; 800 μm) para posterior peneiração.
[0060] Uma vez terminado o peneiramento, se quantificam as partículas rejeitadas em cada crivo e o resultado dá uma ilustração da natureza "coesa" ou "pegajosa" dos grânulos da farinha de biomassa de microalgas.
[0061] Assim, um pó de grânulos de fluxo livre, e como tal, pouco coeso, não será virtualmente retido pelos crivos com maior tamanho de malha, mas será progressivamente retido à medida que as malhas dos referidos crivos se tornam mais apertadas.
[0062] O protocolo é o seguinte: - peneirar a quantidade necessária de produto sobre um crivo de 800 μm, a fim de recuperar 50 g de produto de tamanho inferior a 800 μm, - introduzir esses 50 g de grânulos de tamanho inferior a 800 μm em um frasco de vidro com uma capacidade de um litro (ref. BVBL Verrerie Villeurbannaise-Villeurbanne França) e fechar a tampa, - 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, - preparar uma coluna de 3 crivos (da marca Saulas - diâmetro 200 mm; Paisy Cosdon - França) que será colocado em um agitador de crivo Fritsch, modelo Pulverisette tipo 00.502; detalhes do conjunto, começando de baixo para cima: agitador de crivo, fundo do crivo, crivo de 800 μm, crivo de 1400 μm, crivo de 2000 μm, tampa do agitador de crivo, - depositar o pó resultante da mistura no topo da coluna (crivo de 2000 μm), fechar com a tampa do agitador de crivo e peneirar durante 5 minutos no agitador de crivo FRITSCH, com uma amplitude de 5 na posição permanente, - pesar o tamanho maior em cada crivo.
[0063] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção não exibem então qualquer tamanho maior em cada um destes crivos, refletindo um fluxo livre inteiramente de acordo com o que é obtido para os pós de microalgas ricas em proteínas da técnica anterior.
[0064] Por fim, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção são caracterizados por um grau satisfatório de molhabilidade, medido de acordo com um teste B.
[0065] A molhabilidade é uma propriedade tecnológica muito frequentemente usada para caracterizar um pó novamente suspenso em água, por exemplo, nas indústrias de lacticínios.
[0066] Ela transmite a capacidade de um pó para imergir depois de ter estado depositado à superfície da água (Haugaard Sorensen et al., 1978, "Méthodes d’analyse des produits laitiers déshydratés", [Métodos para analisar produtos lácteos desidratados], Niro A/S (editor), Copenhaga, Dinamarca) e reflete assim a capacidade do pó para absorver água à sua superfície (Cayot e Lorient, 1998, "Structures et technofonctions des protéines du lait" [Estruturas e tecnofunções de produtos lácteos]. Paris: Airlait Recherches: Tec and Doc, Lavoisier).
[0067] A determinação deste índice consiste em medir o tempo necessário para uma determinada quantidade de pó penetrar na água através da sua superfície livre em repouso.
[0068] Também é necessário associar à molhabilidade a capacidade do pó de expandir. Com efeito, quando um pó absorve água, expande gradualmente. Depois, a estrutura do pó desaparece quando os vários componentes são dissolvidos ou dispersos.
[0069] Entre os fatores que influenciam a molhabilidade, estão a presença de grandes partículas primárias, a reintrodução das 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.
[0070] O teste B desenvolvido pela empresa requerente consiste, em este caso, em considerar aqui, mais particularmente, o comportamento do pó de farinha de microalgas, quando posto em contacto com água, através da medição, depois de um certo tempo de contacto, da altura do pó que decanta quando colocado na superfície da água.
[0071] O protocolo para este teste é o seguinte: - introduzir 500 mL de água desmineralizada a 20 °C em um copo de formato achatado de 600 mL (copo FISCHERBRAND FB 33114), - colocar 25 g de pó de farinha de microalgas uniformemente na superfície da água, sem misturar, - observar o comportamento do pó após 3 h de contacto, - medir a altura do produto decantado no fundo do copo.
[0072] Um pó muito coeso, pegajoso, de baixa molhabilidade permanecerá na superfície do líquido, enquanto que um pó de melhor molhabilidade, que é menos pegajoso, se decantará mais facilmente.
[0073] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção têm, em seguida, um grau de molhabilidade, expresso de acordo com este teste B, pela altura do produto decantado em um copo, a um valor de entre 5 e 25 mm.
[0074] Mais particularmente: - a primeira família tem uma altura de produto decantado de entre 5 e 15 mm, - a segunda família tem uma altura de produto decantado de entre 15 e 25 mm.
[0075] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção são também caracterizados pela sua área de superfície específica.
[0076] A área de superfície específica é determinada em toda a distribuição do tamanho de partícula dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas por meio de um analisador de área de superfície específica Quantachrome, com base em um ensaio de absorção de nitrogênio sobre a superfície do produto submetido a análise, realizada em um dispositivo SA3100 da Beckmann Coulter, de acordo com a técnica descrita no artigo de BET Surface Area by Nitrogen Absorption de S. Brunauer et al. (Journal of American Chemical Society, 60, 309, 1938).
[0077] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas, de acordo com a invenção, após desgaseificação durante 30 minutos a 30°C sob vácuo, possuem em seguida uma área de supe rfície específica compreendida entre 0,45 e 0,70 m2/g.
[0078] Mais particularmente, a primeira família de grânulos de farinha de biomassa de microalgas possui uma área de superfície específica, de acordo com o método BET, de entre 0,45 e 0,50 m2/g.
[0079] No que respeita à segunda família de grânulos de farinha de biomassa de microalgas, esta possui uma área de superfície específica, de acordo com o método BET, de entre 0,60 e 0,70 m2/g.
[0080] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas da invenção diferem das farinhas de microalgas obtidas por secagem por pulverização convencional.
[0081] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas, de acordo com a invenção são susceptíveis de ser obtidos por meio de um processo de secagem por pulverização em particular, que usa bocais de pulverização de alta pressão em uma torre de fluxo paralelo que dirige as partículas semissecas para o fundo, para uma correia móvel.
[0082] O material é então transportado como uma camada porosa, através das zonas de pós-secagem e de arrefecimento, que lhe conferem uma estrutura estaladiça, como a de um bolo, que se desfaz na extremidade da correia e é descarregado, normalmente através de um sistema de controle de tamanho de partícula final.
[0083] A fim de executar a granulação da farinha biomassa de algas, seguindo este princípio de secagem por pulverização, pode ser usado, por exemplo, um secador atomizador FILTERMAT™ comercializado pela empresa GEA NIRO ou um sistema de secagem TETRA MAGNA PROLAC DRYER™, comercializado pela empresa TETRA PAK.
[0084] Surpreendentemente e inesperadamente, a companhia requerente notou assim que a granulação da farinha de biomassa de microalgas, ao implementar, por exemplo, este processo FILTERMAT™, permite preparar, com um elevado rendimento, um produto de acordo com a invenção em termos de distribuição de tamanho de partículas, da sua densidade aparente e da sua compressibilidade.
[0085] Com efeito, os processos anteriormente descritos (tal como a secagem por pulverização de efeito simples ou secagem por pulverização de efeito múltiplo - torre MSD) não tornam possível obter todas as características desejadas.
[0086] O processo para preparar os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção compreende assim as seguintes etapas:
[0087] 1) preparar uma suspensão de biomassa de microalgas rica em proteínas em água com um teor de sólidos compreendido entre 10% e 35% por peso seco,
[0088] 2) pulverizar a suspensão, em um secador pulverizador vertical, equipado com uma correia móvel em sua base e com um bico de alta-pressão em sua parte superior, enquanto simultaneamente se regula:
[0089] • a primeira temperatura do ar primário para um valor entre 160 e 220 °C,
[0090] • a segunda temperatura do ar primário para um valor entre 90 e 150°C,
[0091] • a pressão de aspersão para um valor entre 50 e 250 bar, de preferência entre 80 e 150 bar,
[0092] 3) regular a temperatura inicial da zona de pós-secagem na correia móvel para um valor entre 70 e 90°C, e regu lar a temperatura da zona de refrigeração para um valor entre 15 e 25°C,
[0093] 4) recolher os grânulos da farinha de biomassa de microalgas assim obtida.
[0094] A primeira etapa do processo da invenção consiste na preparação de uma suspensão de biomassa de microalgas rica em proteínas em água, com um teor de sólidos entre 10 e 35% por peso seco.
[0095] As microalgas selecionadas para ilustrar o processo de acordo com a invenção são:
[0096] - Chlorella sorokiniana (linhagem UTEX 1663 - The Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin - EUA),
[0097] - Chlorella protothecoides (linhagem UTEX 250 - The Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin - EUA).
[0098] Como será em seguida exemplificado, as biomassas extraídas do meio de fermentação por quaisquer meios conhecidos pelos entendidos na técnica (por exemplo, centrifugação) são então desativadas por tratamento térmico flash.
[0099] A segunda etapa do processo da invenção consiste em pulverizar a suspensão de biomassa em um secador pulverizador vertical, equipado com uma correia móvel na sua base e com um bocal de alta-pressão na sua parte superior, enquanto simultaneamente se regula:
[00100] • a primeira temperatura do ar primário para um valor entre 160 e 220 °C,
[00101] • a segunda temperatura do ar primário para um valor entre 90 e 150 °C,
[00102] • a pressão de aspersão para um valor entre 50 e 250 bar, de preferência entre 80 e 150 bar.
[00103] A terceira etapa do processo da invenção consiste em regular a temperatura inicial da zona de pós-secagem na correia móvel para um valor entre 70 e 90°C, e regular a temperat ura da zona de refrigeração para um valor entre 15 e 25°C.
[00104] Os grânulos de farinha de biomassa de microalgas possuem, à saída da câmara principal, um teor de umidade residual entre 8% e 15%.
[00105] A fim de levar o grau de umidade dos grânulos de farinha de microalgas até ao valor desejado (à saída do secador: entre 3% e 6%), a companhia requerente descobriu que é necessário aderir a estas escalas de temperatura das zonas de secagem e arrefecimento.
[00106] A última etapa do processo de acordo com a invenção consiste, finalmente, na coleta dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas assim obtida.
[00107] Os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção podem ser usados, devido à qualidade das suas propriedades funcionais acima mencionadas, em aplicações de alimentos para consumo humano e rações animais (animais de estimação, aquacultura, etc.) ou em aplicações da indústria farmacêutica e cosmética. É importante notar que, com o termo "indústria farmacêutica", os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção não são usados como um ingrediente ativo, mas sim como agentes de formulação para preparar comprimidos.
[00108] Assim, a presente invenção também refere-se a um método para a preparação de composições de alimentos para humanos ou composições para rações animais ou composições farmacêuticas ou cosméticas, compreendendo uma etapa de incorporar grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção.
[00109] Os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção são assim de grande interesse do ponto de vista das suas propriedades funcionais:
[00110] - o seu fluxo livre (pó menos fino, já aglomerado) permite facilitar a alimentação a uma extrusora e o enchimento de comedouros;
[00111] - a sua maior densidade aparente permite também facilitar o seu transporte (custo reduzido), e reduzir a emissão de pó durante o manuseamento de sacos de pó;
[00112] - a sua fácil dispersão em líquidos permite:
[00113] o evitar a formação de torrões,
[00114] o facilitar a preparação de bebidas,
[00115] o incorporá-los em meios viscosos, sem a formação de torrões ou a necessidade de "dispersantes" potentes como gomas;
[00116] - a sua susceptibilidade de serem comprimidos significa que são feitos para a produção de grânulos sólidos insolúveis, resistentes ao processo de produção de alimentos que permite que os grânulos de farinha de microalgas verdes de acordo com a invenção, criem produtos com salpicos verdes atraentes (bolos, bolachas, comprimidos, gomas, revestimentos, etc.).
[00117] Por exemplo, no campo dos suplementos alimentares, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas podem ser facilmente incorporados em comprimidos orodispersíveis, que são formas galênicas adequadas por exemplo para pediatria e geriatria.
[00118] A título de ilustração, a companhia requerente combinou os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção com um dos seus excipientes de desintegração rápida para a formulação de comprimidos orodispersíveis: PEARLITOL® Flash.
[00119] Como será exemplificado em seguida, a avaliação das características de estes comprimidos mostra que:
[00120] - não há influência negativa da incorporação de grânulos de farinha de biomassa de microalgas na dureza dos comprimidos;
[00121] - os grânulos de farinha de biomassa de microalgas reduzem a friabilidade dos comprimidos.
[00122] Outras características e vantagens da invenção surgirão com a leitura dos exemplos que se seguem. Contudo, eles são apresentados apenas a título de ilustração não limitativa.
EXEMPLOS Exemplo 1: Produção de C. sorokiniana em fermentação em batelada com fornecimento limitativo de glicose
[00123] A linhagem utilizada é uma Chlorella protothecoides (linhagem UTEX 1663 - The Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin, EUA). Pré-cultura: - 600 mL de meio em um balão Erlenmeyer de 2 L; - Composição do meio (tabela 1 embaixo) Tabela 1.
[00124] O pH é ajustado para 7 antes de esterilização adicionando 8N de NaOH.
[00125] A incubação é realizada sob as seguintes condições:
[00126] - tempo: 72 h;
[00127] - temperatura: 28 °C;
[00128] - agitação: 110 rpm (Incubadora Infors Multitron).
[00129] A pré-cultura é então transferida para um fermentador Sartorius de 30 L. Cultura para a produção de biomassa:
[00130] O meio inicial é semelhante ao da pré-cultura: Tabela 2.
[00131] O volume inicial (Vi) do fermentador é ajustado para 13,5 L após a inoculação.
[00132] É levada a um volume final de 16 - 20 L.
[00133] Os parâmetros para a realização da fermentação são os seguintes: Tabela 3.
[00134] Quando a glicose inicialmente fornecida foi consumida, o meio é continuamente fornecido sob a forma de uma solução concentrada contendo 500 g/l de glicose e 8 g/l de MgSO4.7H2O.
[00135] A taxa de fornecimento é inferior à taxa de consumo que a estirpe poderia realizar, de forma que o teor residual de glicose no meio é mantido a zero, ou seja, o crescimento da estirpe é limitado pela disponibilidade de glicose (condição de limitação de glicose).
[00136] É adicionada antiespuma Clerol FBA 3107 conforme necessário para evitar demasiada formação de espuma.
Resultados:
[00137] Após 75 h de cultura, são obtidos 74 g/l de biomassa com um teor de proteína (avaliado em N 6,25) de 57%.
[00138] Para o resto das operações, a temperatura é mantida abaixo de 8-10°C.
[00139] Após esta etapa, a concentração de biomassa é aproximadamente 18% (seca em massa celular).
Exemplo 2. Secagem da biomassa de Chlorella sorokiniana
[00140] A biomassa obtida no exemplo 1 é seca:
[00141] - em um dispositivo FILTERMAT, de forma a obter os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção,
[00142] - em um secador pulverizador de multiefeito (líquido seco no fluxo de calor e depois recuperado no fundo da torre ao nível do ciclone ou do filtro de mangas), de modo a se obter uma farinha de microalgas de controle de acordo com o que está comercialmente disponível.
[00143] As principais condições de biomassa para secagem por pulverização multiefeito de uma suspensão de biomassa de microalgas com um teor de sólidos de 18% são as seguintes:
[00144] - pressão de pulverização (2 bocais): 150 bar,
[00145] - temperatura de entrada: 275°C,
[00146] - temperatura de saída: 80°C,
[00147] - temperatura de leito estático: 80°C,
[00148] - arrefecimento em leito fluidizado vibratório:
[00149] o temperatura de entrada na 1a seção: 50°C
[00150] o temperatura de entrada na 2a seção: 20°C.
[00151] No que respeita ao processo de secagem por pulverização de acordo com a invenção, este consiste em pulverizar a biomassa a alta pressão em um dispositivo do tipo FILTERMAT comercializado pela empresa GEA/NIRO, equipado com um bocal de injeção de alta pressão do tipo DELAVAN, sob as seguintes condições:
[00152] - teor de sólidos da suspensão de biomassa de microalgas: 18%
[00153] - primeira temperatura do ar primário: 175 °C +/- 10 °C
[00154] - segunda temperatura do ar primário: 110 °C +/- 10 °C
[00155] - pressão de pulverização: 120 bar
[00156] - temperatura de entrada da zona de pós-secagem: 80 °C
[00157] - temperatura da zona de arrefecimento: 18 °C
[00158] - temperatura de saída da câmara: 55 °C +/- 2 °C.
[00159] Após secagem, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas possuem um teor de umidade residual entre 3% e 6%.
Exemplo 3: Produção de Chlorella protothecoides a 28°C por fermentação em batelada
[00160] De modo a obter uma elevada concentração de biomassa, a glicose é fornecida durante o cultivo (batelada) para evitar a inibição de crescimento pela glicose.
[00161] Os sais são fornecidos no início da fermentação (lote).
[00162] A linhagem utilizada é Chlorella protothecoides UTEX 250 (The Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin, EUA). Pré-cultura: - 500 ml de meio em um balão Erlenmeyer de 2 L; - Composição do meio (em g/l): Tabela 4.
[00163] A incubação é realizada sob as seguintes condições: tempo: 72 h; temperatura: 28°C; agitação: 110 rpm ( Incubadora Infors Multitron).
[00164] A pré-cultura é então transferida para um fermentador Sartorius de 30 L. Cultura para a produção de biomassa:
[00165] O meio é o seguinte: Tabela 5.
[00166] O volume inicial (Vi) do fermentador é ajustado para 17 L após a inoculação. É levada a um volume final de aproximadamente 20 a 25 L.
[00167] Os parâmetros para a realização da fermentação são os seguintes: Tabela 6.
[00168] Quando a concentração residual de glicose cai para menos de 10 g/L, é fornecida glicose de modo contínuo na forma de uma solução concentrada a aproximadamente 800 g/L, de modo a manter o teor de glicose entre 0 e 20 g/L no fermentador. Resultados
[00169] São obtidos 89 g/l de biomassa contendo 68,5% de proteína em 40 h.
[00170] As células são desativadas por tratamento térmico através de uma zona HTST a 70°C durante 3 minutos.
[00171] Para o resto das operações, a temperatura é mantida abaixo de 8-10°C.
[00172] Após esta etapa, a concentração de biomassa é aproximadamente 20% (massa celular seca).
Exemplo 4: Secagem da biomassa de Chlorella protothecoides
[00173] A biomassa obtida no exemplo 3 é seca:
[00174] - em um dispositivo FILTERMAT, de forma a obter os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção,
[00175] - em um secador pulverizador de multiefeito (líquido seco no fluxo de calor e depois recuperado no fundo da torre ao nível do ciclone ou do filtro de mangas), de modo a se obter uma farinha de microalgas de controle de acordo com o que está comercialmente disponível.
[00176] As principais condições de biomassa para secagem por pulverização multiefeito de uma suspensão de biomassa de microalgas com um teor de sólidos de 20% são as seguintes:
[00177] - pressão de pulverização (2 bocais): 150 bar,
[00178] - temperatura de entrada: 270 °C,
[00179] - temperatura de saída: 80°C,
[00180] - temperatura de leito estático: 80°C,
[00181] - arrefecimento em um leito fluidizado vibratório:
[00182] o temperatura de entrada na 1a seção: 50°C
[00183] o temperatura de entrada na 2a seção: 20°C.
[00184] No que respeita ao processo de secagem por pulverização de acordo com a invenção, este consiste em pulverizar a biomassa a alta pressão em um dispositivo do tipo FILTERMAT comercializado pela empresa GEA/NIRO, equipado com um bocal de injeção de alta pressão do tipo DELAVAN, sob as seguintes condições:
[00185] - teor de sólidos da suspensão de biomassa de microalgas: 20%
[00186] - primeira temperatura do ar primário: 174 °C +/- 10 °C
[00187] - segunda temperatura do ar primário: 102 °C +/- 10 °C
[00188] - pressão de pulverização: 150 bar
[00189] - temperatura de entrada da zona de pós-secagem: 80 °C
[00190] - temperatura da zona de arrefecimento: 20 °C
[00191] - temperatura de saída da câmara: 57 °C +/- 3 °C.
[00192] Após secagem, os grânulos de farinha de biomassa de microalgas possuem um teor de umidade residual entre 3% e 6%.
Exemplo 5. Caracterização dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção
[00193] A Tabela 7 embaixo apresenta o perfil físico-químico de quatro lotes de grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção (dois lotes produzidos com Chlorella sorokiniana - Lotes 1 e 2 - e dois lotes com Chlorella protothecoides - Lotes 3 e 4), em comparação com farinhas secas em um secador atomizador de multiefeito (em uma torre MSD). Tabela 7.
[00194] A Tabela 8 embaixo apresenta em particular os valores de:
[00195] - tamanho de partícula,
[00196] - compressibilidade,
[00197] - densidade aparente,
[00198] - área de superfície específica,
[00199] - fluxo,
[00200] - molhabilidade parâmetros dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção, em comparação com estes mesmos parâmetros em uma farinha de microalgas secas por secagem por pulverização convencional. Tabela 8.
Chlorella sorokiniana:
[00201] (*) após introdução do pó no copo, o produto migra lentamente para o fundo - em T3h: 5 mm de depósito e 50% do produto na superfície
[00202] (**) após introdução do pó no copo, o produto migra lentamente para o fundo - em T3h: 15 mm de depósito e 20% do produto na superfície
[00203] (***) o produto cai diretamente para o fundo do copo assim que o pó é depositado na superfície da água. Chlorella protothecoides
[00204] (*) o produto cai instantaneamente para o fundo do copo, em um bloco
[00205] (**) em T.3h, todo o produto está depositado no fundo
[00206] (***) observação semelhante à do primeiro teste, com a diferença que, em T3h, apenas uma parte do pó migrou para o fundo e aproximadamente 20% do produto permanece à superfície.
Exemplo 6. Incorporação dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas em comprimidos orodispersíveis
[00207] Em este exemplo, são preparados comprimidos orodispersíveis que combinam os grânulos de farinha de biomassa de Chlorella sorokiniana (lote 1 do exemplo 5) com PEARLITOL® Flash (amido granulado e manitol) comercializado pela empresa requerente.
[00208] A produção de comprimidos é feita com base nos seguintes parâmetros:
[00209] Resistência máxima das punções chatas biseladas de diâmetro 13 mm = 92 kN.
[00210] Punção com 13 mm de diâmetro possuindo uma área de superfície (seção transversal) de 1,327 cm2.
[00211] Cinco diferentes forças de compressão (expressas como "força de punção superior") - de 5, 10, 15, 20 e 25 kN - são aplicadas ao mesmo pó, de modo a obter comprimidos possuindo cindo diferentes durezas (testes referenciados de 1 a 5 nas tabelas embaixo).
[00212] São produzidas duas fórmulas de comprimidos com (cerca de 10%) ou sem grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção, e os parâmetros de dureza e textura são avaliados. Comprimidos contendo grânulos de farinha de biomassa de microalgas Fórmula: PEARLITOL® Flash 89,7% 627,9 g Lote 1 10,0% 70,0 g Barlocher de base vegetal estearato de magnésio 0,3% 2,1 g Procedimento:
[00213] Introduzir todo o PEARLITOL® Flash e Lote 1 em um recipiente de dois litros, depois misturar durante cinco minutos usando um misturador TURBULA®.
[00214] Adicionar o estearato de magnésio e depois misturar novamente usando o misturador TURBULA® durante cinco minutos.
[00215] Comprimir a mistura em uma prensa de comprimidos KORSCH XP1 equipada com punções chatas com 13 mm de diâmetro a uma taxa de 20 comprimidos/min. Tabela 9.
Fórmula: PEARLITOL® Flash lote E019F 99,7% 627,9 g Barlocher de base vegetal estearato de magnésio 0,3% 2,1 g Procedimento:
[00216] Introduzir o PEARLITOL® Flash e o estearato de magnésio em um recipiente de dois litros e depois misturar usando o misturador TURBULA® durante cinco minutos.
[00217] Comprimir a mistura em uma prensa de comprimidos KORSCH XP1 equipada com punções chatas com 13 mm de diâmetro a uma taxa de 20 comprimidos/min. Tabela 10.
Conclusões:
[00218] Foram comprimidos dois diferentes pós usando a prensa alternada KORSCH equipada com punções chatas com 13 mm de diâmetro:
[00219] - Como controle, um pó apenas com PEARLITOL® Flash,
[00220] - outro com 90% de PEARLITOL® Flash e 10% de grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção (Lote 1).
[00221] A quantidade de lubrificante é constante para as duas fórmulas com 0,3% de estearato de magnésio.
[00222] Ao ler os resultados, constata-se que:
[00223] - todas as misturas são homogêneas e fluem na perfeição. Igualmente, não há problemas de pegajosidade e/ou clivagem;
[00224] - não há influência negativa da incorporação do componente "grânulos de farinha de microalgas" na dureza dos comprimidos;
[00225] - os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção reduzem a friabilidade dos comprimidos.
Exemplo 7. Formulação dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas como suplementos alimentares
[00226] Foram desenvolvidas onze receitas usando os grânulos do Lote 1. Sopa de alho-poró
[00227] Misturar previamente todos os pós em conjunto.
[00228] Dispersar em água quente e misturar.
[00229] Misturar previamente todos os pós em conjunto.
[00230] Dispersar em água quente e misturar. Bolo de limão rico em fibras
[00231] Em uma tigela Hobart usando a folha, misturar A d urante 30 segundos à velocidade 1 e depois 2 minutos à velocidade 2
[00232] Incorporar B, misturar durante 1 minuto à velocidade 1 e depois 2 minutos à velocidade 2
[00233] Adicionar C, misturar durante 1 minuto à velocidade 1 e depois 3 minutos à velocidade 2
[00234] Incorporar D, misturar durante 15 segundos à velocidade 1
[00235] Encher os moldes e cozer no forno
[00236] Cozer em um forno rotativo durante 18 minutos a 170°C
[00237] Quantidade para 32 bolos de aproximadamente 31 g
[00238] Perda de água na cozedura: 15%
[00239] Lote 1 com 10% de NUTRIOSE® FB06 Bolachas Controle 100% de açúcar Teste 100% de MALTISO RB® Controle 100% de açúcar Teste 100% de MALTISO RB®
[00240] Em uma tigela Hobart usando a folha, misturar A durante 2 minutos à velocidade 1
[00241] Incorporar B, misturar durante 1 minuto à velocidade 1 e depois 2 minutos à velocidade 2
[00242] Adicionar C, misturar durante 1 minuto à velocidade 1 e depois 3 minutos à velocidade 2
[00243] Introduzir a mistura de pós C, misturar durante 4 minutos à velocidade 1
[00244] Deixar repousar a massa durante 15 minutos
[00245] Passá-la por uma máquina de bolachas rotativa
[00246] Colocar as bolachas em um tabuleiro e levar ao forno
[00247] Misturar todos os ingredientes uns com os outros
[00248] Cozer em banho-maria durante 10 minutos a 90-95 °C
[00249] Em uma tigela misturadora, misturar A durante 1 minuto
[00250] Incorporar a gema de ovo (B)
[00251] Adicionar C em gotas, misturar à velocidade máxima
[00252] Continuar a agitar durante 1 minuto Gomas de fruta
[00253] Aquecer o xarope NUTRIOSE® FB 06 (40% de sólidos) a 50°C em banho-maria
[00254] Misturar os pós
[00255] Colocar os amendoins torrados na turbina
[00256] Adicionar o xarope NUTRIOSE® FB 06 (15 - 20 g) e a mistura de pós (aproximadamente 30 g)
[00257] Repetir esta operação tantas vezes quanto possível
[00258] Cozer em um forno a 200°C durante 7 minutos
[00259] Misturar os pós + gordura
[00260] Extrusão com adição de água suficiente para cozer ração seca
[00261] Cozinhar T°C: 115-130 °C
[00262] ~240 g de ração seca para cães de 10 a 12 kg do tipo Beagle
[00263] ~500 g de ração seca para cães de ~40 kg do tipo Labrador Croquetes vegetais
[00264] Preparar um caldo de vegetais: 1 cubo em 300 ml de água a ferver
[00265] Hidratar Nutralys 98% TVP (70 g) em este caldo durante 30 minutos
[00266] Cortar em uma misturadora (1 minuto,duas vezes) de modo a obter uma aparência fibrosa
[00267] Adicionar a mistura de pós
[00268] Dar forma aos croquetes (10 g) e cozinhar em um forno a vapor durante 30 minutos
[00269] Congelar
[00270] Imergir os croquetes na massa e depois em pão ralado
[00271] Fritar a 190 °C durante 1 minuto
[00272] Congelar
[00273] Cozinhar as pepitas a 190 °C durante 3 min. 30
[00274] Considera-se que a ração é composta por seis "croquetes" de 10 g. A dose diária de VitB12 recomendada é de 2 g (mínimo)
[00275] A tabela 11 embaixo apresenta os resultados destas condições para incorporar os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção como suplementos alimentares, em comparação com as suas propriedades funcionais. Tabela 11
[00276] Foram obtidos bons resultados incorporando os grânulos de farinha de biomassa de microalgas de acordo com a invenção em receitas de:
[00277] - cereais matinais,
[00278] - iogurtes,
[00279] - temperos,
[00280] - sobremesa de creme (pistacho),
[00281] - ração seca para alevins,
[00282] - ração seca para cavalos
Exemplo 8. Formulação dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas como suplementos alimentares
[00283] Foram desenvolvidas dez receitas semelhantes às do exemplo 7 usando os grânulos do Lote 3.
[00284] A tabela 12 embaixo apresenta os resultados destas condições para incorporar os grânulos de farinha de microalgas de acordo com a invenção como suplementos alimentares, em comparação com as suas propriedades funcionais.
Exemplo 9. Incorporação dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas em barras com elevado teor proteico
[00285] Em este exemplo, são produzidas barras com elevado teor proteico que combinam os grânulos de farinha de biomassa de Chlorella protothecoides (Lote 3 do exemplo 5) com outros ingredientes comercializados pela empresa requerente, de acordo com as receitas apresentadas na tabela embaixo. Barras de elevado teor proteico
Conclusões:
[00286] A formação de uma massa flexível é observada muito rapidamente durante o amassar; e durante a incorporação de trigo e de proteínas de ervilha, a textura é descrita como flexível, mastigável e não granular. O sabor a "cereais torrados" é avaliado como agradável.
Exemplo 10. Incorporação dos grânulos de farinha de biomassa de microalgas em bebidas desportivas
[00287] Em este exemplo, são produzidas bebidas com elevado teor proteico para desportistas que combinam os grânulos de farinha de biomassa de Chlorella protothecoides (Lote 3 do exemplo 5) com outros ingredientes comercializados pela empresa requerente, de acordo com as receitas apresentadas na tabela embaixo.
Conclusões:
[00288] As fórmulas são muito adequadas; o sabor continua vegetal, mas não há qualquer amargor. A farinha de biomassa de Chlorella protothecoides até confere uma sensação de satisfação agradável na boca.