BR112017025808B1

BR112017025808B1 - Processo de preparação de fibrilas

Info

Publication number: BR112017025808B1
Application number: BR112017025808-0A
Authority: BR
Inventors: Natnael Behabtu; Jayme L. Paullin; Mikhail R. Levit
Original assignee: Nutrition & Biosciences Usa 4, Inc
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2023-04-11
Also published as: BR112017025808A2; JP2018516316A; EP3540122B1; US20220136173A1; US11821140B2; HRP20201760T1; ES2827832T3; KR20180014741A; JP6956013B2; EP3303697B1; AU2019216602A1; AU2016270307B2; EP3303697A1; CN108124456A; AU2019216602B2; WO2016196022A1; CA2985685C; HRP20191813T1; SI3303697T1; CN108124456B

Abstract

A presente invenção refere-se a fibrilas de póli alfa-1,3-glucano e métodos de sua produção. Ela também descreve usos para as fibrilas, incluindo fabricação de papel e uso como emulsificante.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção encontra-se no campo de fibrilas de polissacarídeos. Especificamente, a presente invenção refere-se a fibrilas de poli alfa-1,3-glucano inovadores, composições que os contêm e processos de produção dessas fibrilas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Conduzidos pelo desejo de encontrar novos polissacarídeos estruturais utilizando sínteses enzimáticas ou engenharia genética de micro-organismos ou plantas hospedeiras, pesquisadores descobriram polissacarídeos que são biodegradáveis e podem ser elaborados economicamente com matérias-primas de fontes renováveis. Um desses polissacarídeos é poli alfa-1,3-glucano, um polímero de glucano caracterizado por conter ligações alfa-1,3-glicosídicas.

[003] Esse polímero foi isolado por meio de contato de uma solução aquosa de sacarose com uma enzima de glicosiltransferase isolada de Streptococcus salivarius (Simpson et al, Microbiology 141: 1451-1460, 1995). Filmes preparados com poli alfa-1,3-glucano toleram temperaturas até 150 °C e fornecem vantagem sobre polímeros obtidos a partir de polissacarídeos beta- 1,4-ligados (Ogawa et al, Fiber Differentiation Methods 47: 353-362, 1980).

[004] A Patente Norte-Americana n° 7.000.000 descreveu a preparação de uma fibra de polissacarídeos que compreende unidades de hexose, em que pelo menos 50% das unidades de hexose no polímero foram ligadas por meio de ligações alfa-1,3-glicosídicas utilizando uma enzima gtfJ de S. salivarius. Esta enzima utiliza sacarose como substrato em uma reação de polimerização, gerando poli alfa-1,3-glucano e frutose como produtos finais (Simpson et al, 1995).

[005] A Patente Norte-Americana n° 6.284.479, emitida para Nichols em 4 de setembro de 2001, descreve métodos de fabricação e revestimento de papel, utilizando glucanos “não fibrilados” produzidos por enzimas glicosiltransferases B, C ou D da espécie Streptococcus mutans, em vez de amidos modificados. O termo “glucano” é definido no presente como polímero de glicose que contém ligações que são predominantemente (1,3), (1,6) com ocorrência de pontos de ramificação em (1,3,6). Ligações menores em (1,2) e (1,4).

[006] A Patente Norte-Americana n° 6.127.602, emitida para Nichols em 3 de outubro de 2000, descreve células de plantas transgênicas que contêm DNA de Streptococcus mutans e codificam a enzima B de glicosiltransferase ou um de seus fragmentos enzimaticamente ativos. Descreve- se que o glucano “não fibrilado” produzido a partir dessa enzima é funcionalmente similar a amido modificado utilizado na fabricação de papel. Também se observou que os glucanos exibiam ainda propriedades físicas similares a moléculas termoplásticas utilizadas na etapa de revestimento durante a fabricação de papel.

[007] A Patente Norte-Americana n° 2.999.788, emitida para Morgan em 12 de setembro de 1961, descreve um material polimérico não rígido totalmente sintético, denominado “fibrila”, que é útil na produção de estruturas em forma de folha, como papel.

[008] Smoukov et al, Adv. Mater. 2015, 27, 2642-2647, descrevem a fabricação dirigida por corte de líquidos escalonável de nanofibras de polímero. O processo de precipitação de corte tem lugar durante a injeção direta de soluções de polímeros no volume de um meio viscoso sob corte. O solvente de polímeros é miscível com o meio de corte. Um antissolvente de polímeros é misturado com o meio de corte, que induz a precipitação do polímero dissolvido injetado. São elaboradas nanofibras que são dispersas e conduzidas em um fluxo de líquido. Também se descreve como o controle das concentrações de polímero e de antissolvente permite a formação de nanofibras com diâmetro uniforme na faixa de nanoescala.

[009] Como o polímero de glucano pode ser utilizado em uma série de aplicações, a capacidade de dissolver o polímero é muito importante.

[010] Diversas cargas podem ser utilizadas na indústria de fabricação de papel. Uma das cargas mais comuns e menos caras é carbonato de cálcio. Uma desvantagem do uso de grandes quantidades de carbonato de cálcio é o fato de que, com quantidades crescentes, a resistência mecânica do papel é reduzida e a capacidade de reciclagem de papel com alto enchimento também cai. Existe, portanto, a necessidade de cargas que possam ajudar a aumentar a resistência do papel com quantidades crescentes de carga e manter boa capacidade de reciclagem com as quantidades de carga mais altas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[011] Em uma realização, são descritas fibrilas que compreendem poli alfa-1,3-glucano. As fibrilas possuem formato fibroso com comprimento médio de 10 μm a 10 mm e largura de 200 nm a 200 μm.

[012] Em segunda realização, é descrito um processo de produção de fibrilas que compreende a precipitação de poli alfa-1,3-glucano mediante corte em não solvente para produzir uma suspensão que compreende fibrilas.

[013] Este processo pode ser utilizado para alterar pelo menos um dentre (i) viscosidade da suspensão que contém as fibrilas, (ii) tamanho das fibrilas ou (iii) formato das fibrilas, controlando-se pelo menos um parâmetro de processo, em que o parâmetro de processo é a concentração de dope, tipo de misturador, velocidade de mistura, pH do banho de precipitação, velocidade de adição do solvente no qual poli alfa-(1,3)-glucano é dissolvido, quantidade de não solvente utilizado, duração da mistura, velocidade de neutralização e/ou concentração do neutralizador.

[014] Em terceira realização, é descrito um processo de produção de fibrilas, que compreende: a. dissolução de poli alfa-1,3-glucano em solvente para preparar uma solução de poli alfa-1,3-glucano; e b. precipitação de fibrilas de poli alfa-1,3-glucano sob corte para produzir uma suspensão que contém as fibrilas.

[015] Em outro aspecto, a suspensão que contém fibrilas da etapa (b) pode ser filtrada para isolar as fibrilas e, opcionalmente, as fibrilas podem ser secas.

[016] Em ainda outro aspecto, o processo pode incluir pelo menos um dos seguintes: a. o solvente pode ser uma solução básica aquosa; e b. o banho de precipitação compreende pelo menos uma dentre uma solução ácida aquosa, solução alcalina aquosa e/ou álcool.

[017] Em outra realização, é descrito um papel que compreende: a. fibrilas de poli alfa-1,3-glucano; e b. opcionalmente, polpa de madeira.

[018] Esse papel pode apresentar-se na forma de material de embalagem ou material isolante.

[019] Também é descrito um processo de produção de papel de fibrilas de poli alfa-1,3-glucano e, opcionalmente, polpa de madeira, que compreende: a. dispersão das fibrilas de poli alfa-1,3-glucano conforme definido na reivindicação 1, opcionalmente, com polpa de madeira em meio aquoso para formar uma calda; e e. formação de papel a partir da calda, por meio de retirada por filtragem do meio aquoso para formar um papel úmido e secagem do papel úmido.

[020] Este processo pode compreender adicionalmente: f. calandragem do papel.

[021] Em outro aspecto, são descritos modificadores da viscosidade e emulsificantes que compreendem fibrilas de poli alfa-1,3- glucano de acordo com a presente invenção. O uso dessas fibrilas em aplicações de cuidados pessoais, alimentos ou recuperação de óleo aprimorada são ainda outra realização da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[022] As Figuras 1a e 1b são imagens de microscópio do mesmo ponto que exibe estrutura de fibrilas.

[023] As Figuras 2a e 2b são imagens de microscópio do mesmo ponto que exibe estrutura de fibrilas.

[024] A Figura 3 é um gráfico que exibe viscosidade vs. velocidade de corte.

[025] A Figura 4 é uma imagem de microscópio óptico de uma dispersão coloidal esférica.

[026] A Figura 5 exibe os resultados de medição de luz estática.

[027] As Figuras 6 e 7 são gráficos que caracterizam adicionalmente duas amostras, em que uma possui superfície principalmente neutra e a outra possui superfície positiva.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[028] As revelações de toda a literatura de patente e não de patente mencionada no presente são integralmente incorporadas ao presente como referência.

[029] Da forma utilizada no presente, a expressão “invenção” ou “presente invenção” não se destina a ser limitadora, mas aplica-se geralmente a qualquer das invenções definidas nas reivindicações ou descritas no presente. Essas expressões são utilizadas de forma intercambiável no presente.

[030] Da forma utilizada no presente, a expressão “dispersão coloidal” designa um sistema heterogêneo que possui fase dispersa e meio de dispersão, ou seja, partículas insolúveis microscopicamente dispersas são completamente suspensas em outra substância. A estabilidade de um sistema coloidal é definida por partículas que permanecem suspensas em solução em equilíbrio. Uma fase dispersa que compreende partículas muito pequenas dispersas em meio líquido contínuo pode ser coletivamente denominada solução. As partículas são pequenas demais para serem vistas a olho nu (tipicamente, 10 nm a 100 μm ou até 200 μm), mas são maiores que átomos isolados e moléculas isoladas comuns. Um exemplo de dispersão coloidal em água é um hidrocoloide.

[031] O termo “suspensão”, da forma utilizada no presente, designa o estado de uma substância quando suas partículas são misturadas, mas não dissolvidas em fluidos ou sólidos.

[032] As expressões “poli alfa-1,3-glucano”, “polímero de alfa- 1,3-glucano” e “polímero de glucano” são utilizadas de forma intercambiável no presente. Poli alfa-1,3-glucano é um polímero que compreende unidades monoméricas de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas, em que pelo menos 50% das ligações glicosídicas são ligações alfa-1,3-glicosídicas. Poli alfa-1,3-glucano é um tipo de polissacarídeo. A estrutura de poli alfa- 1,3-glucano pode ser ilustrada conforme segue:

[033] Poli alfa-1,3-glucano pode ser preparado utilizando métodos químicos. Alternativamente, ele pode ser preparado por meio de extração de diversos organismos, tais como fungos, que produzem poli alfa-1,3-glucano. Alternativamente, poli alfa-1,3-glucano pode ainda ser produzido enzimaticamente a partir de sacarose, utilizando uma ou mais enzimas de glicosiltransferase (gtf) (por exemplo, gtfJ), tal como conforme descrito, por exemplo, na Patente Norte-Americana n° 7.000.000 e nos Pedidos de Patente Norte-Americanos publicados n° 2013/0244288 e 2013/0244287 (todos os quais são incorporados ao presente como referência).

[034] As expressões “poli alfa-1,3-1,6-glucano”, “polímero de alfa- 1,3-1,6-glucano" e “póli(alfa-1,3)(alfa-1,6)glucano" são utilizadas de forma intercambiável no presente (observe-se que a ordem das indicações de ligação "1,3" e "1,6" nestes termos não é importante). Poli alfa-1,3-1,6-glucano no presente é um polímero que compreende unidades monoméricas de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas (ou seja, ligações glucosídicas), em que pelo menos 30% das ligações glicosídicas são ligações alfa-1,3-glicosídicas e pelo menos 30% das ligações glicosídicas são ligações alfa-1,6-glicosídicas. Poli alfa-1,3-1,6-glucano é um tipo de polissacarídeo que contém teor de ligação glicosídico misturado. O significado da expressão poli alfa-1,3-1,6-glucano em certas realizações do presente exclui “alternano”, que é um glucano que contém ligações alfa-1,3 e ligações alfa-1,6 que se alternam consecutivamente entre si (Patente Norte-Americana n° 5.702.942 e Pedido de Patente Norte-Americano publicado n° 2006/0127328). Ligações alfa-1,3 e alfa-1,6 que se “alternam consecutivamente” entre si podem ser representadas visualmente por ...G-1,3- G-1,6-G-1,3-G-1,6-G-1,3-G-1,6-G-1,3-G-..., por exemplo, em que G representa glicose.

[035] Pelo menos 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% ou 100% (ou qualquer valor inteiro de 50% a 100%) de ligações glicosídicas entre as unidades de monômero de glicose de poli alfa-1,3-glucano utilizadas para preparar compostos de poli alfa-1,3-glucano do presente são alfa- 1,3. Nessas realizações, portanto, poli alfa-1,3-glucano contém menos de 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% ou 0% (ou qualquer número inteiro de 0% a 50%) de ligações glicosídicas que não são alfa-1,3.

[036] As expressões “ligação glicosídica” e “união glicosídica” são utilizadas de forma intercambiável no presente e designam o tipo de ligação covalente que liga uma molécula de carboidrato (açúcar) a outro grupo, tal como outro carboidrato. A expressão “ligação alfa-1,3-glicosídica”, da forma utilizada no presente, designa o tipo de ligação covalente que liga moléculas de alfa-D- glicose entre si por meio dos carbonos 1 e 3 sobre anéis de alfa-D-glicose adjacentes. Essa ligação é ilustrada pela estrutura de poli alfa-1,3-glucano fornecida acima. No presente, “alfa-D-glicose” será indicada como “glicose”.

[037] A expressão “calda de poli alfa-1,3-glucano” no presente designa uma mistura aquosa que compreende os componentes de uma reação enzimática de glicosiltransferase tal como poli alfa-1,3-glucano, sacarose, uma ou mais enzimas de glicosiltransferase, glicose e frutose.

[038] A expressão “aglomerado úmido de poli alfa-1,3-glucano” no presente designa poli alfa-1,3-glucano que tenha sido separado de uma calda e lavado com água ou solução aquosa. Poli alfa-1,3-glucano não é seco durante a preparação de aglomerado úmido.

[039] O termo “viscosidade”, da forma utilizada no presente, designa a medida da extensão à qual um fluido ou composição aquosa, tal como hidrocoloide, resiste a uma força que tende a causar o seu fluxo. Várias unidades de viscosidade que podem ser utilizadas no presente incluem centipoise (cPs) e Pascal-segundo (Pa^s). Centipoise é um centésimo de poise; um poise é igual a 0,100 kg-m’1-s’1. Desta forma, as expressões “modificador da viscosidade” e “agente de modificação da viscosidade”, da forma utilizada no presente, designam qualquer coisa que possa alterar/modificar a viscosidade de um fluido ou composição aquosa.

[040] A expressão “comportamento de afinamento de corte”, da forma utilizada no presente, designa redução da viscosidade da dispersão coloidal à medida que aumenta a velocidade de corte. A expressão “comportamento de espessamento de corte”, da forma utilizada no presente, designa aumento da viscosidade da dispersão coloidal à medida que aumenta a velocidade de corte. “Velocidade de corte” no presente indica a velocidade à qual se aplica deformação de corte progressiva à dispersão coloidal. Pode-se aplicar deformação de corte de forma giratória.

[041] O “peso molecular” de poli alfa-1,3-glucano e compostos de poli alfa-1,3-glucano no presente pode ser representado como peso molecular numérico médio (Mn) ou como peso molecular ponderal médio (Mw). Alternativamente, peso molecular pode ser representado em Daltons, gramas/mol, DPw (grau de polimerização médio em peso) ou DPn (grau de polimerização numérico médio). Vários meios são conhecidos na técnica para calcular essas medições de peso molecular, tais como cromatografia de líquidos sob alta pressão (HPLC), cromatografia de exclusão de tamanhos (SEC) ou cromatografia de permeação de gel (GPC).

[042] As expressões “percentual em volume” “volume percentual”, “% vol” e “% v/v” são utilizadas de forma intercambiável no presente. O percentual em volume de um soluto em uma solução pode ser determinado utilizando-se a fórmula: [(volume de soluto)/(volume de solução)] x 100%.

[043] As expressões “percentual em peso (% em peso)”, “percentual em peso (% peso)” e “percentual em peso-peso (% p/p)” são utilizadas de forma intercambiável no presente. Percentual em peso designa o percentual de um material com base em massa conforme compreendido em uma composição, mistura ou solução.

[044] A viscosidade pode ser medida com a dispersão coloidal em qualquer temperatura de 3 °C a 110 °C (ou qualquer número inteiro de 3 a 110 °C). Alternativamente, a viscosidade pode ser medida sob temperatura de 4 °C a 30 °C ou 20 °C a 25 °C. A viscosidade pode ser medida à pressão atmosférica (cerca de 760 torr) ou qualquer outra pressão, mais alta ou mais baixa.

[045] Índice de viscosidade (“VI”s) é uma medida arbitrária da alteração da viscosidade com variações da temperatura.

[046] A viscosidade de uma dispersão coloidal descrita no presente pode ser medida utilizando um viscômetro ou reômetro, ou empregando qualquer outro meio conhecido na técnica. Os técnicos no assunto compreenderão que pode ser utilizado um reômetro para medir a viscosidade desses hidrocoloides e soluções aquosas de acordo com a presente invenção que exibem comportamento de afinamento de corte ou comportamento de espessamento de corte (ou seja, líquidos com viscosidades que variam com as condições de fluxo). A viscosidade dessas realizações pode ser medida, por exemplo, em velocidade de corte de rotação de 10 a 1000 rpm (revoluções por minuto), ou qualquer número inteiro de 10 a 1000 rpm. Alternativamente, a viscosidade pode ser medida em velocidade de corte de rotação de cerca de 10, 60, 150, 250 ou 600 rpm.

[047] As expressões “modificador da viscosidade" e “aprimorador do índice de viscosidade” podem ser utilizadas de forma intercambiável no presente. As expressões designam moléculas poliméricas que são sensíveis à temperatura. Esses modificadores da viscosidade podem ser adicionados para influenciar o relacionamento entre viscosidade e temperatura de um fluido.

[048] O pH de uma dispersão coloidal descrita no presente pode ser de 2,0 a 12,0. Alternativamente, o pH pode ser de 2,0, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7,0, 8,0, 9,0, 10,0, 11,0 ou 12,0; ou de 4,0 a 8,0; ou de 3,0 a 11,0. Em certas realizações, a viscosidade da dispersão coloidal não flutua muito sob pH de 3,0 a 11,0.

[049] Um composto de poli alfa-1,3-glucano descrito no presente pode estar presente em dispersão coloidal, em percentual em peso (% em peso) de pelo menos 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5%, 0,6%, 0,7%, 0,8%, 0,9%, 1,0%, 1,2%, 1,4%, 1,6%, 1,8%, 2,0%, 2,5%, 3,0%, 3,5%, 4,0%, 4,5%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14% ou 15%.

[050] O termo “fibrilas”, da forma utilizada no presente, indica partículas não granulares, fibrosas ou em forma de filme, em que pelo menos uma das suas três dimensões possui magnitude menor com relação à dimensão maior. Em algumas realizações, o poli alfa-1,3-glucano pode ter estrutura similar a fibra e/ou em forma de folha com extensão relativamente grande em comparação com fibras. A extensão pode estar na faixa de 5 a 50 m2/g de material, em que a maior dimensão de partícula é de cerca de 10 a 1000 micrômetros e a menor dimensão, comprimento ou espessura, de 0,05 a 0,25 micrômetros, o que resulta em razão de aspecto entre a maior e a menor dimensão de 40 a 20.000. Os termos “fibrilas”, “fibrilas de poli alfa-1,3-glucano” e “glucano fibrilado” são utilizados de forma intercambiável no presente.

[051] Essas fibrilas podem ser preparadas por meio de precipitação de uma solução de material polimérico, tal como poli alfa-1,3- glucano, utilizando não solvente sob corte, preferencialmente alto corte. A expressão “não solvente”, da forma utilizada no presente, indica que é um solvente fraco para o material polimérico; o material polimérico possui, por exemplo, solubilidade de menos de 5% em peso no solvente. Em outras realizações, o material polimérico pode ter solubilidade de menos de 4, 3, 2, 1 ou 0,5% em peso no solvente. Exemplos de solventes não apropriados para o poli alfa-1,3-glucano incluem, por exemplo, metanol, etanol, isopropanol, acetona, solução ácida aquosa, água etc.

[052] Em algumas realizações, o processo de produção das fibrilas compreende: a. dissolução de poli alfa-1,3-glucano em solvente para preparar uma solução de poli alfa-1,3-glucano; e b. precipitação de fibrilas de poli alfa-1,3-glucano sob corte para produzir uma suspensão que contém as fibrilas.

[053] As fibrilas de acordo com a presente invenção podem ser preparadas por meio da adição de uma solução de poli alfa-1,3-glucano em um banho de precipitação de líquido (“não solvente”). A adição da solução de poli alfa-1,3-glucano ao banho de precipitação pode ser realizada utilizando qualquer método padrão conhecido pelos técnicos no assunto. Pode-se utilizar, por exemplo, injeção direta.

[054] Durante a adição, o fluxo de solução de polímero é submetido a forças de corte e turbulência, causando a precipitação das fibrilas na forma de suspensão, utilizando um não solvente (ou seja, um líquido que possui solubilidade para o poli alfa-1,3-glucano de menos de 5% em peso); em outras palavras, que é imiscível com poli alfa-1,3-glucano. Em algumas realizações, o banho de precipitação pode compreender álcool ou solução aquosa ácida ou alcalina.

[055] É possível controlar (i) a viscosidade da suspensão que contém fibrilas, (ii) o tamanho e/ou (iii) o formato das fibrilas, por meio do controle de um ou mais parâmetros de processo, tais como a concentração de dope, o tipo de solvente, o tipo de misturador, a velocidade de mistura, o pH do banho de precipitação, a velocidade de adição da solução que contém polímero, a quantidade de não solvente utilizado, a duração da mistura, a velocidade de neutralização e a concentração de neutralizador.

[056] O termo “dope”, da forma utilizada no presente, designa uma solução que contém polímero. O dope pode ser preparado por meio da mistura de polímero em solvente. Como é bem conhecido pelos técnicos no assunto, portanto, a concentração de dope designa a quantidade de polímero misturada no solvente.

[057] As fibrilas podem ser isoladas por meio de filtragem da suspensão. Opcionalmente, as fibrilas isoladas podem ser lavadas com água e/ou secas. Acredita-se que seja possível suspender novamente as fibrilas secas, seja por meio da adição de componente tal como carboximetil celulose e similares, ou da funcionalização das fibrilas por meio da adição de certos grupos que possibilitariam a ressuspensão em líquidos.

[058] Tipos de solvente para o poli alfa-1,3-glucano que podem utilizados para praticar o processo de acordo com a presente invenção incluem, mas sem limitações, uma solução básica aquosa que contém componentes tais como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, cloreto de lítio/DMAC, DMSO/cloreto de lítio etc. O solvente para o poli alfa-1,3-glucano deverá ser miscível com o líquido utilizado para o banho de precipitação.

[059] Qualquer tipo de misturador pode ser utilizado para a prática da presente invenção. Pode-se utilizar, por exemplo, um misturador Waring. A velocidade de mistura e a duração da mistura podem ser ajustadas conforme o desejado.

[060] O pH do banho de precipitação pode ser ajustado de ácido para neutro a básico, dependendo do solvente selecionado no qual deve ser misturado o poli alfa-1,3-glucano. Em outras realizações, a quantidade de não solventes e a velocidade de adição da solução de poli alfa-1,3-glucano ao não solvente também podem variar.

[061] Em algumas realizações, a taxa de neutralização e a quantidade de neutralizador utilizada podem também ser ajustadas. O termo "neutralização" indica o processo de produção de solução neutra por meio da adição de base a uma solução ácida ou adição de ácido a uma solução básica. O termo “neutralizador” indica qualquer agente que aumente o pH de uma solução ácida ou reduza o pH de uma solução básica.

[062] As fibrilas descritas no presente podem ser utilizadas em uma série de aplicações, tais como a produção/revestimento de papel (particularmente na extremidade úmida do processo de fabricação de papel) e podem ser utilizadas como modificador da viscosidade na produção de formulações para uma série de aplicações. Essas aplicações incluem, mas sem limitações, aplicações de lavanderia, aplicações de cuidados pessoais, alimentos, tais como emulsificação de alimentos, na indústria de petróleo e gás e na produção de compostos.

[063] Produtos de cuidados pessoais no presente podem apresentar-se, por exemplo, na forma de loções, cremes, pastas, bálsamos, unguentos, pomadas, géis, líquidos, suas combinações e similares. Podem também ser mencionados maquiagem, batom, máscara, rouge, base, blush, delineador dos olhos, delineador dos lábios, brilho labial, outros cosméticos, filtro solar, bloqueador solar, esmalte de unhas, mousse, pulverizador capilar, gel para pentear, condicionador das unhas, gel de banho, gel de chuveiro, lavagem corporal, lavagem facial, xampu, condicionador capilar (de enxágue ou de permanência), creme rinse, tintura para os cabelos, produto de coloração dos cabelos, produto de brilho dos cabelos, soro para os cabelos, produto antifrisado, produto de reparo de pontas divididas dos cabelos, bálsamo para os lábios, condicionador da pele, creme frio, umectante, pulverizador corporal, sabão, produto de esfoliação corporal, esfoliante, adstringente, loção para o pescoço, depilador, solução de ondulação permanente, formulação anticaspa, composição antitranspirante, desodorante, produto para barbear, produto pré- barbear, produto pós-barba, higienizante, gel para a pele, enxágue, composição de dentifrício, creme dental, lavagem bucal etc.

[064] Emulsificantes alimentícios agem como interface entre diversos componentes de alimentos, tais como água e óleo. Durante a preparação de alimentos, são combinados componentes imiscíveis de alimentos. Pode ser difícil produzir emulsões estáveis quando componentes de óleo e água estão presentes no alimento. Cada componente alimentício (carboidrato, proteína, óleo e gordura, água, ar etc.) possui suas próprias propriedades e, às vezes, eles são imiscíveis entre si, tais como óleo e água. Para tornar os dois componentes compatíveis, são frequentemente utilizados emulsificantes.

[065] Diversos tipos de emulsificantes podem ser utilizados na indústria, incluindo o uso em alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e pigmentos. Em algumas aplicações, utiliza-se emulsificante do tipo tensoativo, em que o emulsificante é uma molécula com uma porção lipofílica e uma porção hidrofílica em uma molécula. A extremidade lipofílica do emulsificante rodeia as gotículas do componente de óleo, estabilizando o óleo na fase aquosa. Um exemplo de emulsão de ocorrência natural é o leite, que é uma mistura complexa de gordura suspensa em solução aquosa. Outros tipos de emulsificantes estabilizam a mistura de óleo e água aumentando a viscosidade do componente aquoso. Fibrilas de poli alfa-1,3-glucano podem ajudar a estabilizar composições de água e óleo, aumentando a viscosidade dos componentes aquosos.

[066] Conforme mencionado acima, acredita-se que fibrilas de poli alfa-1,3-glucano de acordo com a presente invenção possam ser aplicadas na indústria de petróleo e gás, na qual se deseja viscosidade mais alta. Essas fibrilas podem, por exemplo, ser úteis no aumento da recuperação de petróleo. Abreviada como “OER”, a recuperação de petróleo aprimorada é a implementação de diversos métodos de aumento da quantidade de petróleo bruto que pode ser extraída de campos petrolíferos. EOR também é denominada descoberta de petróleo aprimorada ou recuperação terciária.

[067] Existem três métodos primários de EOR: injeção de gás, injeção térmica e injeção química. Injeção de gás, que utiliza gases tais como gás natural, nitrogênio ou dióxido de carbono, representa quase 60% da produção de EOR dos Estados Unidos. Injeção térmica, que envolve a introdução de calor, representa quase 40% da produção de EOR dos Estados Unidos. Injeção química, que pode envolver o uso de moléculas de cadeia longa tais como polímeros, para aumentar a eficácia de fluxos de água, representa cerca de 1% da produção EOR dos Estados Unidos.

[068] Injeção de uma solução diluída de polímero, que pode ou não ser hidrossolúvel, para aumentar a viscosidade da água injetada pode aumentar a quantidade de petróleo recuperada em algumas formações.

[069] Pode-se fabricar papel com as fibrilas de poli alfa-1,3- glucano descritas no presente, misturando-se as fibrilas com polpa de madeira. O papel resultante descrito no presente pode ser formado em equipamento de qualquer escala, de telas de laboratório até maquinaria de fabricação de papel com dimensões comerciais, incluindo máquinas comumente utilizadas como máquinas de papel inclinadas ou Fourdrinier. Um processo típico envolve a preparação de dispersão de fibrilas e da polpa em líquido aquoso, drenagem do líquido da dispersão para gerar um composição úmida e secagem da composição de papel úmido. A concentração de fibrilas e da polpa na dispersão pode variar de 0,01 a 3,0% em peso com base no peso total da dispersão.

[070] Descobriu-se que as fibrilas de acordo com a presente invenção podem ser utilizadas para revestir papel. Um papel revestido com um revestimento de fibrilas de 100% deverá, portanto, possuir propriedades de barreira aprimoradas, tais como baixa taxa de transmissão de oxigênio e barreira para óleo. Pode-se utilizar uma formulação pigmentada que compreende pelo menos um pigmento e fibrilas de acordo com a presente invenção para revestir ou colorir a superfície de papéis. Quantidades relativas de cada componente podem ser determinadas pelos técnicos no assunto.

[071] Tipicamente, o líquido aquoso da dispersão é geralmente água, mas pode incluir diversos outros componentes, tais como componentes de ajuste do pH, auxiliares de formação, tensoativos, desespumantes e similares. O líquido aquoso é normalmente drenado da dispersão, movendo-se a dispersão sobre uma tela ou outro suporte perfurado, retendo os sólidos dispersos e passando-se em seguida o líquido para gerar uma composição de papel úmido. A composição úmida, uma vez formada sobre o suporte, normalmente é adicionalmente desidratada a vácuo ou por outras forças de pressão e ainda seca por meio de evaporação do líquido remanescente.

[072] Após a formação do papel, ele pode ser opcionalmente calandrado. A calandragem é um processo de acabamento utilizado sobre pano, papel ou filme plástico. Utiliza-se calandragem para suavizar, revestir ou reduzir a espessura do material. Durante a fabricação de papel, ela produz uma superfície macia e uniforme, mais apropriada para escrever e para muitos processos de impressão. Ela pode também aumentar a densidade e a resistência do papel.

[073] Geralmente, o papel é calandrado no bico entre rolos entre metais, metal e composto e entre composto e composto. Além disso, podem ser usados diversos bicos no original, tal como na supercalandra. Alternativamente, o papel pode ser comprimido em uma prensa plana sob pressão, temperatura e tempo que são ideais para uma composição específica e aplicação final. A calandragem de papel desta forma também reduz a porosidade do papel formado.

[074] O papel pode também incluir partículas inorgânicas e partículas representativas incluem dióxido de titânio, carbonato de cálcio, mica, vermiculita e similares; a adição dessas partículas pode fornecer propriedades como maior capacidade de impressão, aparência, condutividade térmica, estabilidade dimensional e similares ao papel e às estruturas finais.

[075] O papel de acordo com a presente invenção pode ser utilizado como material de embalagem, isolamento elétrico e em outras aplicações nas quais são desejadas propriedades de barreira e desempenho mecânico aprimorado.

[076] Em uma realização, são descritas fibrilas que compreendem poli alfa-1,3-glucano. As fibrilas possuem formato fibroso com comprimento médio de 10 μm a 10 mm e largura de 200 nm a 200 μm.

[077] Em segunda realização, é descrito um processo de preparação de fibrilas que compreende a precipitação de poli alfa-1,3-glucano mediante corte em não solvente para produzir uma suspensão que compreende fibrilas.

[078] Este processo pode ser utilizado para alterar pelo menos um dentre (i) viscosidade da suspensão que contém as fibrilas, (ii) tamanho das fibrilas ou (iii) formato das fibrilas, controlando-se pelo menos um parâmetro de processo, em que o parâmetro de processo é a concentração de dope, tipo de misturador, velocidade de mistura, pH do banho de precipitação, velocidade de adição do solvente no qual poli alfa-(1,3)-glucano é dissolvido, quantidade de não solvente utilizado, duração da mistura, velocidade de neutralização e/ou concentração do neutralizador.

[079] Em terceira realização, é descrito um processo de produção de fibrilas, que compreende: c. dissolução de poli alfa-1,3-glucano em solvente para preparar uma solução de poli alfa-1,3-glucano; e d. precipitação de fibrilas de poli alfa-1,3-glucano sob corte para produzir uma suspensão que contém as fibrilas.

[080] Em outro aspecto, a suspensão que contém fibrilas da etapa pode ser filtrada para isolar as fibrilas e, opcionalmente, as fibrilas podem ser secas.

[081] Em ainda outro aspecto, o processo pode incluir pelo menos um dos seguintes: a. o solvente pode ser uma solução básica aquosa; e b. o banho de precipitação, em que o banho de precipitação é uma solução ácida aquosa, solução alcalina aquosa ou álcool.

[082] Em outra realização, é descrito um papel que compreende: a. fibrilas de poli alfa-1,3-glucano; e b. opcionalmente, polpa de madeira.

[083] Esse papel pode apresentar-se na forma de material de embalagem ou material isolante.

[084] Também é descrito um processo de produção de papel de fibrilas de poli alfa-1,3-glucano e, opcionalmente, polpa de madeira, que compreende: a. dispersão das fibrilas de poli alfa-1,3-glucano conforme definido na reivindicação 1, opcionalmente, com polpa de madeira em meio aquoso para formar uma calda; e b. formação de papel a partir da calda, por meio de retirada por filtragem do meio aquoso para formar um papel úmido e secagem do papel úmido.

[085] Este processo pode compreender adicionalmente:c. calandragem do papel.

[086] Em outro aspecto, são descritos modificadores da viscosidade e emulsificante que compreendem fibrilas de poli alfa-1,3- glucano de acordo com a presente invenção. O uso dessas fibrilas em aplicações de cuidados pessoais, alimentos ou recuperação de óleo aprimorada são outra realização da presente invenção.

EXEMPLOS

[087] A presente invenção é adicionalmente definida nos Exemplos abaixo. Dever-se-á compreender que estes Exemplos, embora indiquem certos aspectos preferidos da presente invenção, são fornecidos apenas como forma de ilustração. A partir da discussão acima e destes Exemplos, os técnicos no assunto podem determinar as características essenciais da presente invenção e, sem abandonar o seu espírito e escopo, realizar várias alterações e modificações da presente invenção para adaptá- la aos vários usos e condições.

MÉTODOS GERAIS:

[088] A viscosidade foi medida por um reômetro Brookfield DV3T equipado com um banho de recirculação para controlar a temperatura (20 °C) e um eixo YULA15-E(Z). A velocidade de corte foi aumentada, utilizando um programa de gradiente que aumentou de 0,01 para 250 rpm e a velocidade de corte foi aumentada em seguida em 7,05 (1/s) a cada vinte segundos.

[089] O pH foi medido por meio de VWR® sympHony® H10P.

[090] As dimensões de fibrilas foram medidas utilizando Analisador da Qualidade de Fibra HiRes (OpTest Equipment, Inc., Ontário, Canadá) de acordo com TAPPI T271 e ISO 16065.

[091] O tamanho das partículas de fibrilas foi medido na forma de dispersão em água por meio de difusão da luz estática utilizando Malvern Mastersizer 2000.

[092] A Liberdade Padrão Canadense (CSF) foi determinada de acordo com ISO 5267/2 e TAPPI T227 e relatada em ml.

[093] A Resistência a Ar Gurley dos papéis foi medida de acordo com TAPPI T460 e relatada em segundos/100 ml.

[094] Preparação de aglomerado úmido de poli alfa-1,3- glucano e sólido seco:

[095] A Patente Norte-Americana n° 7.000.000 descreveu a preparação de uma fibra de polissacarídeos que compreende unidades de hexose, em que pelo menos 50% das unidades de hexose no polímero foram ligadas por meio de ligações alfa-1,3-glicosídicas utilizando uma enzima gtfJ de Streptococcus salivarius. Esta enzima utiliza sacarose como substrato em uma reação de polimerização, gerando poli alfa-1,3-glucano e frutose como produtos finais.

[096] Foi preparada uma calda de poli alfa-1,3-glucano a partir de uma solução aquosa (0,5 l) contendo enzima gtfJ de Streptococcus salivarius (100 unidades/l) descrita no Pedido de Patente Norte-Americano publicado n° 2013/0244288, que é integralmente incorporado ao presente como referência, sacarose (100 g/l) obtida por meio da OmniPur Sucrose (EM8550), tampão fosfato de potássio (10 mM) obtido por meio da Sigma Aldrich e FERMASURE®, agente antimicrobiano (100 ppm) obtido por meio da DuPont e ajustado para pH 5,5. A solução de reação de enzima resultante foi mantida a 20-25 °C por 24 horas. Formou-se uma calda, pois o poli alfa- 1,3-glucano sintetizado na reação foi insolúvel em água. Os sólidos de poli alfa-1,3-glucano produzidos na reação foram coletados utilizando um funil Buchner equipado com tela de 325 mesh sobre papel-filtro de 40 micrômetros, formando o aglomerado úmido que continha cerca de 60-80% em peso de água. O aglomerado úmido de poli alfa-1,3-glucano foi seco em seguida para preparar o poli alfa-1,3-glucano sólido seco.

EXEMPLOS 1A E 1B PAPEL PREPARADO COM FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO:

[097] Os Exemplos 1a e 1b foram preparados a partir do aglomerado úmido de poli alfa-1,3-glucano descrito acima. Duas dispersões foram preparadas com 10% em peso e 6% em peso de poli alfa-1,3-glucano, Exemplo 1a e 1b, respectivamente. O dope do Exemplo 1a foi preparado a partir de 120 g de um aglomerado úmido de poli alfa-1,3-glucano a 25% em peso, 81 g de NaOH a 10% em peso e 99 g de água. O dope do Exemplo 1b foi preparado a partir de 72 g de um aglomerado úmido de poli alfa-1,3- glucano a 25% em peso, 84,6 g de NaOH a 10% em peso e 143,4 g de água. Os dois dopes foram utilizados em seguida para preparar fibrilas de poli alfa- 1,3-glucano.

[098] Cada dope foi adicionado lentamente sob alto corte a um misturador com 200 g de ácido sulfúrico pH 1 para precipitar as fibrilas. A dispersão de fibrilas foi utilizada em seguida para preparar papéis com polpa de madeira. Uma dispersão contendo 5,5 g de fibrilas (com base em polímero seco) (Amostra A) e uma dispersão contendo 2,4 g de fibrilas (com base em polímero seco) (Amostras B) foram combinadas com 2 g de dispersão de polpa de madeira não alvejada misturada por três minutos em um misturador. A calda final foi despejada em um molde de papel fabricado a mão com 21 x 21 cm, agregou-se água adicional para volume total de oito litros e formou-se uma folha depositada úmida ou papel. As fibrilas apresentaram boa retenção durante o processo de produção de papel (embora não fosse utilizado auxiliar de retenção). O papel produzido foi facilmente separado do fio de formação e equilíbrio de massa sobre o papel seco revelou que glucano foi retido sobre o produto final.

[099] A amostra B forneceu rendimento de peso de papel de 3,82. Uma amostra de controle que contém 100% de celulose foi medida como sendo de 1,85 (parte da perda relativa aos 2 gramas carregados é causada por umidade na massa medida inicial) e, portanto, o papel contém 1,97 gramas de glucano (a massa esperada de carregamento de 40 gramas de dope é de 2,4). Com relação à perda de material durante a preparação de amostras, pode-se concluir que a fibrilação permite dramaticamente a retenção de glucano no processo de preparação de papel em comparação com um processo que utilizou o glucano produzido ou a forma seca.

[100] Além disso, papel produzido com fibrilas de glucano exibiu redução da porosidade do papel/aumento da resistência ao fluxo de ar. A Amostra A (5,6 gramas de papel, 1,85 de polpa não alvejada e 3,75 gramas de glucano) possui resistência a ar Gurley de 29 segundos/100 ml. A amostra B forneceu resistência a ar Gurley de 41 segundos/100 ml de três minutos e 33 segundos. Para comparação, apenas papel de polpa de madeira preparado a partir da polpa apresentou resistência a ar Gurley na faixa de 2-4 segundos/100 ml.

EXEMPLO 2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DE FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO:

[101] Foram dissolvidos 13% em peso de glucano seco em pó em hidróxido de sódio a 3,5% em peso. O glucano dissolvido foi preparado conforme segue. 26 gramas de glucano foram misturados em 113 gramas de água e misturados por dois minutos em um misturador de laboratório em alta velocidade (Waring comercial). Em seguida, 61 gramas de solução de NaOH a 10% em peso foram adicionados lentamente, enquanto o rpm da mistura foi ajustado para ter recirculação eficaz e a solução foi mantida em mistura pelo total de três minutos. O dope foi coletado em tubos Falcon. Em um misturador limpo, 200 gramas de água deionizada e 2 gramas de ácido sulfúrico foram misturados e a solução de resfriamento foi mantida em mistura a 70% do pó total do misturador (a entrada de pó foi regulada por meio de conexão do misturador a um Variac). O dope preparado anteriormente foi despejado lentamente (20 gramas de dope em um minuto) na mistura agitada de água e ácido sulfúrico. Criou-se uma calda espessa com estrutura de fibrilas facilmente visualizada em microscópio óptico. Na Figura 1, duas imagens de microscópio do mesmo ponto exibem estrutura de fibrilas. A Figura 1a exibe fibrilas em modo de transmissão (a barra de escala branca é de 50 micra). A Figura 1b exibe o mesmo ponto utilizando formação de imagens polarizadas cruzadas. A natureza brilhante das fibrilas sob polarizadores cruzados demonstra que existe alinhamento preferencial de moléculas de glucano ao longo do eixo longo de fibrila. A fibrila preparada foi filtrada em água com excesso de água até atingir-se pH neutro. A calda espessa obtida desta forma foi novamente dispersa em água deionizada a 2% em peso e sua viscosidade foi medida com reômetro Brookfield. Em velocidade de corte de 50 l/s, mediu-se viscosidade de 100 mPas (cem vezes mais viscosa que água), o que indica o uso de fibrilas de glucano como modificadores da viscosidade eficazes.

[102] Análise de dimensões dessas fibrilas utilizando Analisador da Qualidade de Fibras (FQA) forneceu estes resultados: Comprimento médio: - aritmético: 0,379 mm; - comprimento ponderado: 1,018 mm; - peso ponderado: 2,124 mm; e - largura média: 22,2 micrômetros.

EXEMPLO 3 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DE FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO UTILIZANDO ISOPROPANOL COMO SOLUÇÃO DE PRECIPITAÇÃO:

[103] Este exemplo utilizou um dope preparado utilizando procedimentos similares aos descritos no Exemplo 1. Despejou-se um dope em um misturador em alta velocidade Waring contendo isopropanol como solução de precipitação.

[104] Análise de dimensões dessas fibrilas utilizando Analisador da Qualidade de Fibras (FQA) forneceu os resultados a seguir: Comprimento médio: - aritmético: 0,182 mm; - comprimento ponderado: 0,268 mm; - peso ponderado: 0,458 mm; e - largura média: 23,3 micrômetros.

EXEMPLO 4 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DE FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO PREPARADAS COM RESFRIAMENTO BÁSICO:

[105] Este exemplo utilizou um dope preparado utilizando procedimentos similares aos descritos no Exemplo 1 para preparar fibrilas. Neste caso específico, utilizou-se resfriamento básico (200 ml de solução a pH 10) no lugar de resfriamento ácido. A solução de resfriamento foi mantida em mistura a 70% da potência total do misturador (a potência de entrada é regulada pela conexão do misturador a Variac). O dope preparado anteriormente foi lentamente despejado (20 gramas de dope em um minuto) na solução agitada sob pH 10. Criou-se uma calda espessa com estrutura de fibrilas facilmente visualizada em microscópio óptico. As Figuras 2a e 2b exibem imagens de microscópio do mesmo ponto da fibrila. A Figura 2a exibe fibrilas em modo de transmissão (a barra de escala branca é de 50 micra). A Figura 2b é o mesmo ponto sob formação de imagens polarizadas cruzadas. A natureza brilhante das fibrilas sob polarizadores cruzados demonstra que existe alinhamento preferencial de moléculas de glucano ao longo do eixo longo de fibrila. Merece observação que o segundo resfriamento criou estrutura similar a fita.

EXEMPLO 5 PAPEL PREPARADO A PARTIR DO GLUCANO COLIDAL PREPARADO E NUNCA SECO E POLPA DE MADEIRA NÃO ALVEJADA:

[106] Dois gramas de polpa de madeira não alvejada foram misturados com água, utilizando um misturador de laboratório por cinco minutos. Diversas quantidades de aglomerado úmido de glucano coloidal poli alfa-1,3-glucano (0,4, 4, 16, 32 e 64 gramas de aglomerado úmido) foram misturadas com água. As caldas de glucano e polpa de madeira foram mantidas em seguida em mistura entre si por três minutos antes da formação de papel por meio de filtragem.

[107] A formação de papel com dispersão coloidal de glucano forneceu perda importante de glucano no processo. Quando 64 gramas de glucano úmido (cerca de 16 gramas com base em polímero seco) foram formados em papel com 2 gramas de polpa de madeira, por exemplo, o peso base final do papel formado foi de, no máximo, 2,2 gramas. Desta forma, a maior parte do glucano foi perdida. Mesmo quando algum glucano foi retido sobre o papel formado (conforme determinado pelo leve aumento do peso base do papel formado), a porosidade não caiu significativamente (1,5 segundos em base de 300 cc para papel controle, 3,5 segundos em base de 300 cc para papel que continha cerca de 10% de glucano CD retido).

EXEMPLO 6 FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO PREPARADAS COM ESTRUTURAS ESFÉRICAS:

[108] Um misturador IKA-werk Ultra Turrax foi imerso em seis litros de água. Uma solução de glucano a 15% em peso (em água com 3,8% em peso de NaOH com relação à massa de solução total) foi bombeada (50 ml/min) com um misturador agitando a solução. A solução foi bombeada em seguida utilizando uma bomba de seringa por meio de tubulação de 6,3 mm. A tubulação foi colocada perto do orifício de sucção do estator de rotor, de forma que a solução fosse submetida a alto corte assim que entrasse no resfriamento de água. Ao todo, 600 gramas de dope foram adicionados a seis litros de água. Agregou-se em seguida um litro adicional de água contendo 26,39 gramas de ácido sulfúrico (massa necessária para neutralizar o hidróxido de sódio presente no sistema). A calda obtida foi filtrada em seguida e lavada com água para remover o excesso de sal. O aglomerado úmido foi novamente disperso em seguida até concentração conhecida para gerar a viscosidade, morfologia (caracterizada por meio de microscopia óptica) e distribuição de tamanhos de partículas (caracterizada por difusão de luz) a seguir. A Figura 3 exibe a viscosidade vs. velocidade de corte de produtos. A reologia da dispersão foi medida utilizando reômetro Brookfield a 20 °C. A viscosidade foi medida por meio de um dispositivo Couette (ULA). A Figura 4 exibe uma imagem de microscopia óptica (modo de contraste de fases) da dispersão coloidal esférica. É de interesse específico que a maior parte das estruturas formadas (que podem ser resolvidas por um microscópio óptico) não seja alongada. A Figura 5 exibe os resultados de difusão de luz estática que mede o tamanho agregado médio (medido com Malvern Mastersizer 2000). D10, D50 e D90 desta amostra foram de 4,6, 9,6 e 21,9 micra, respectivamente.

EXEMPLO 7 PROPRIEDADES DE PAPEL PREPARADO POR MEIO DA MISTURA DE POLPA DE CELULOSE COM FIBRILAS ESFÉRICAS:

[109] Foi preparada a composição a seguir por meio de dissolução de pó de glucano: 191 gramas de NaOH a 10% em peso, 75 gramas de polímero e 234 gramas de água. A solução foi precipitada em água em seguida, utilizando um estator rotor de alto corte (Ultra Turrax). A solução teve pH ajustado com ácido sulfúrico a 10% até a neutralização com hidróxido de sódio. Utilizou-se polpa kraft de eucalipto (25,8% de sólido) para preparar folhas de laboratório misturadas com a dispersão de glucano. Utilizou-se também um auxiliar de retenção para aumentar a retenção de partículas finas (polietilenoimina “Polymin HM”, BASF) a 200 ppm com relação à massa de polpa.

[110] A caracterização dos produtos resultantes é descrita na Tabela 1. É interessante ressaltar que existe aumento geral da resistência à tensão do papel, resistência à união interna (Scott Bond), permeabilidade a ar mais baixa (que é associada a propriedades de barreira aprimoradas) e aumento da densidade à medida que aumenta a concentração de fibrilas de glucano. Além disso, à medida que aumenta o nível de fibrilas de glucano, as propriedades ópticas do papel são alteradas de alta opacidade para alta transparência ou baixa opacidade (vide a Figura 6). Na Figura 6, a Amostra 7A, à direita, é comparada com 7F, à esquerda.TABELA 1

EXEMPLO 8 MODIFICAÇÃO DA CARGA DE SUPERFÍCIE DE FIBRILAS DE POLI ALFA-1,3-GLUCANO:

[111] Um polímero de glucano a 12% em peso foi dissolvido em 4,2% em peso de NaOH (com relação à massa total de dope) e misturado. Em metade da amostra (250 gramas de solução), foram adicionados 11 gramas de cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio a 60% em água. A solução contendo cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio foi misturada por mais alguns minutos, para permitir a dispersão homogênea do reagente, e mantida estática por uma noite para o término da reação. 230 gramas do polímero dissolvido foram resfriados em seguida em dois litros de água (vide o Exemplo 6 para o equipamento específico utilizado) e neutralizados com 100 gramas de solução de ácido sulfúrico a 10% em peso. Foram preparadas duas amostras: Amostra A: material de referência sem cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio e Amostra B: 6,6 gramas de cloreto de 3-cloro-2- hidroxipropiltrimetilamônio e 30 gramas de polímero de glucano.

[112] As Figuras 7 e 8 representam a caracterização das duas amostras. Observe-se como as duas amostras possuem distribuição de tamanhos de partículas comparável. As duas amostras possuem, entretanto, carga de superfície distintamente diferente. Especificamente, a amostra A possui potencial zeta muito baixa com ponto isoelétrico indistinto. A Amostra B possui potencial zeta uma ordem de magnitude mais alto e cruzamento claro de valores positivos para negativos para o potencial zeta. Isso indica que a amostra B possui carga de superfície positiva, enquanto a amostra A possui superfície principalmente neutra. O excesso de água da Amostra A foi facilmente filtrado utilizando um filtro de papel de celulose (cerca de dezenas de minutos). Utilizando a mesma configuração e filtro, o excesso de água não pôde ser removido da amostra B por meio de filtragem a vácuo após 24 horas. Isso indica a afinidade da amostra B para superfície de celulose, uma característica particularmente desejada na fabricação de papel para aumentar a floculação de celulose fina e o aumento geral da resistência de papel.

Claims

1. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE FIBRILAS, caracterizado por compreender a precipitação de poli alfa-1,3-glucano ou poli alfa-1,3-glucano com carga de superfície modificada sob corte em não solvente para produzir uma suspensão que compreende fibrilas.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um dentre (i) viscosidade da suspensão que contém as fibrilas, (ii) tamanho das fibrilas ou (iii) forma das fibrilas ser controlado por meio de alteração de pelo menos um parâmetro de processo, em que o parâmetro de processo é a concentração de dope, o tipo de misturador, a velocidade de mistura, o pH do banho de precipitação, a taxa de adição de solvente no qual o glucano é dissolvido, a quantidade de não solvente utilizado, a duração da mistura, a taxa de neutralização e/ou a concentração de neutralizador.

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: a dissolução da poli alfa-1,3-glucano ou da poli alfa-1,3-glucano com carga de superfície modificada em um solvente para preparar uma solução de glucano a partir da qual as fibrilas de poli alfa-1,3-glucano ou fibrilas de poli alfa-1,3-glucano com carga de superfície modificada são precipitadas sob corte para produzir a suspensão contendo as fibrilas.

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela suspensão contendo fibrilas da etapa (b) ser filtrada para isolar as fibrilas.

5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelas fibrilas isoladas serem secas.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por incluir pelo menos um dos seguintes: i. o solvente pode ser uma solução básica aquosa; e ii. o banho de precipitação da etapa (b) compreende pelo menos um dentre uma solução ácida aquosa e/ou um álcool.