BR112019023600A2 - Métodos para produção de produtos alimentares à base de pena - Google Patents

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Abstract

é fornecido um método para fabricar ingredientes de produtos alimentares a partir de material contendo proteína queratinosa indigestível. os métodos geralmente incluem a adição de uma quantidade de farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores ao material contendo proteínas queratinosas para fornecer uma mistura e hidrolisar a mistura. os métodos geram menos odores desagradáveis e os ingredientes dos produtos alimentares produzidos pelo método podem se beneficiar da mesma forma. antioxidantes também podem ser adicionados e, em tais modalidades, ainda menos odores podem ser gerados e/ou a palatabilidade pode ser aprimorada.

Description

MÉTODOS PARA PRODUÇÃO DE PRODUTOS ALIMENTARES À BASE DE PENA
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001]São fornecidos métodos para o processamento de materiais proteicos contendo queratina, como penas, para produzir alimentos digeríveis e alimentos para animais. Mais particularmente, os métodos fornecidos reduzem ou eliminam o odor associado aos métodos convencionais de hidrólise e/ou os odores ou sabores desagradáveis fornecidos nos ingredientes de produtos alimentares produzidos a partir deles.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002]Sabe-se que o crescimento da população mundial exerce pressão correspondente no suprimento de alimentos. À medida que a população aumenta, ingredientes alimentares já caros, como proteínas da carne, podem se tornar proibitivamente caros para o consumo de animais de estimação e animais de companhia. Assim, são necessárias fontes alternativas de proteínas que não competem com a cadeia alimentar humana. Tais fontes alternativas de proteína podem incluir qualquer material proteico que contenha queratina, incluindo, sem limitação, penas, cabelos, lã, pele, cerdas, chifres, cascos, garras, unhas, escamas ou qualquer outro material contendo queratina adequado ou suas misturas.
[0003]Embora os materiais proteicos da queratina sejam geralmente abundantes, baratos e sustentáveis, eles também contêm percentuais relativamente altos de aminoácidos que contêm enxofre, como a cisteína. A cisteína pode formar ligações dissulfeto que contribuem para a estrutura terciária da proteína queratina, tornando-a forte e durável. Contudo, esta durabilidade estrutural também prejudica a digestibilidade, e para tornar as proteínas da queratina digeríveis, é necessária pelo menos a quebra parcial das ligações dissulfeto.
[0004]A hidrólise química, enzimática e de calor tem sido usada para desnaturar materiais contendo queratina e romper as ligações de sulfeto nas mesmas. Qualquer uma delas pode resultar na formação de odores desagradáveis
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2/29 significativos, incluindo, por exemplo, compostos organossulfurados, como mercaptanos e sulfeto de hidrogênio. Em consequência disto, o ambiente em uma instalação em que as reações de hidrólise são conduzidas pode estar abaixo do ideal e pode até mesmo apresentar risco à saúde dos funcionários sensíveis a esses odores. Além disso, mesmo que os gases de um processo de hidrólise sejam limpos antes ou durante a ventilação, as instalações de fabricação que realizam reações de hidrólise podem ter dificuldade em regular a liberação ou permeação de odores na comunidade circundante. Uma certa quantidade de odorantes ou aromatizantes também pode estar presente em produtos alimentares que incorporam materiais de queratina hidrolisados. Nos produtos alimentares que já podem ter algum nível de odorantes ou aromatizantes, como alimentos para animais úmidos, esses odorantes ou aromatizantes adicionais podem limitar a aceitação do consumidor por esses alimentos.
[0005]Os métodos conhecidos para melhorar os odores associados à hidrólise de peptídeos livres incluem a adição de açúcares redutores em quantidades relativamente grandes, por exemplo, 20% ou mais, ou proporções de peptídeos para açúcares redutores de cerca de 1:1. No entanto, essas adições podem levar a outras reações indesejáveis, como pirólise de açúcar e caramelização, e não é esperado ou compreendido qualquer impacto na hidrólise de proteínas intactas. Além disso, a inclusão de quantidades tão grandes desses açúcares pode não ser aceitável em todas as utilizações finais contempladas do material de queratina hidrolisada. Isto é particularmente verdadeiro, uma vez que muitos processos convencionais de hidrólise de queratina levam à produção de aminoácidos artificiais indesejáveis, como lantionina, lisinoalanina e outros compostos prejudiciais bem conhecidos na técnica, nos produtos finais. Portanto, a adição de outros ingredientes indesejáveis está abaixo do ideal.
[0006]Por conseguinte, existe a necessidade de um processo que converta materiais proteicos contendo queratina, tais como penas, em um ingrediente de produto alimentar desejável, enquanto reduz ou elimina o odor associado aos processos e produtos alimentares que incorporam os materiais de queratina
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3/29 hidrolisados. Outros benefícios seriam fornecidos se os processos empregarem componentes nutricionalmente vantajosos.
BREVE DESCRIÇÃO
[0007] Em um aspecto, é fornecido um processo para a produção de um ingrediente de proteína alimentar a partir de um material queratinoso. O processo compreende a adição de uma quantidade de farelo de cereal, um açúcar redutor ou uma combinação destes a uma quantidade de material contendo proteína queratinosa para fornecer uma mistura. A mistura é sujeita a hidrólise sob condições suficientes para hidrolisar o material que contém proteínas na mesma.
[0008]O farelo de cereal pode ser derivado de qualquer fonte de cereal, incluindo, mas não necessariamente limitado a, amaranto, bulgur, farro, quinoa, espelta, teff, triticale, arroz selvagem, trigo, milho, cevada, centeio, milho, aveia, arroz, sorgo ou trigo sarraceno. Em algumas modalidades, o farelo de cereal é selecionado a partir de farelo de trigo, milho, cevada, centeio, milho, aveia ou arroz e, em certas modalidades vantajosas, pode ser farelo de arroz desengordurado.
[0009]Qualquer açúcar redutor capaz de participar das reações de Malliard é adequado, incluindo todos os monossacarídeos (galactose, glicose, gliceraldeído, frutose, ribose e xilose), alguns dissacarídeos (celobiose, lactose e maltose), oligossacarídeos (xarope de glicose, maltodextrina e dexthna) e polissacarídeos (glicogênio). Destes, a xilose provou ser particularmente vantajosa e é usada em algumas modalidades, isoladamente ou em combinação com o farelo de cereal.
[00010] O farelo de cereal pode ser adicionado ao material contendo proteínas queratinosas em qualquer quantidade adequada, em uma ou mais adições. Desejavelmente, a quantidade cumulativa de farelo de cereal adicionada durante o método, em qualquer número de adições, será inferior a 20% em peso ou inferior a 10% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de farelo de cereal na mistura será de 0,1 % em peso a 20% em peso, ou de 5% em peso a 10% em peso. Os percentuais em peso mencionados neste documento baseiam-se no peso seco total do material contendo proteína queratinosa e farelo de cereal.
[00011] Do mesmo modo, o açúcar redutor pode ser adicionado ao
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4/29 material que contém proteínas queratinosas ou à mistura de material que contém proteínas queratinosas e farelo de cereais, em qualquer quantidade adequada, em uma ou mais adições. Quantidades surpreendentemente baixas de açúcares redutores provaram ser eficazes, e quantidades inferiores a 20% em peso ou inferiores a 10% em peso ou mesmo inferiores a 5% em peso ou mesmo inferiores a 1 % em peso são adequadas. Em algumas modalidades, a quantidade de açúcar redutor, por exemplo, xilose, será de 0,1 % em peso a 1,0% em peso.
[00012] Nas modalidades em que é usada uma combinação de farelo de cereal e açúcar(es) redutor(es), a quantidade combinada também pode ser adequadamente menor que 20% em peso, ou menor que 10% em peso, ou menor que 5% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade combinada de farelo de cereal e açúcar redutor pode ser 2% em peso ou menos.
[00013] O material que contém proteínas queratinosas pode ser qualquer material que contenha queratina, incluindo mas não limitado a penas, cabelos, lã, peles, cerdas, chifres, cascos, garras, unhas, escamas ou qualquer outro material ou misturas que contenham proteínas queratinosas adequadas disso. O material contendo proteínas queratinosas pode ainda compreender um ou mais hidrolisados, ou hidrolisados parciais de qualquer material contendo proteínas queratinosas. Em algumas modalidades, o material contendo proteína queratinosa compreende penas cruas.
[00014] A hidrólise do método pode ser conduzida de acordo com qualquer processo conhecido, incluindo vapor, enzima, hidrólise química ou combinações dos mesmos. As condições adequadas para a hidrólise a vapor incluem uma pressão de cerca de 0 psig a cerca de 200 psig e/ou temperaturas elevadas, por exemplo, de 100 °C a 160 °C, por um período de cerca de 15 minutos a cerca de 240 minutos. As condições adequadas para a hidrólise enzimática incluem a incubação com uma enzima ou solução enzimática adequada por um tempo e a uma temperatura suficiente para hidrolisar a mistura de material contendo proteína queratinosa/farelo de cereal. Enzimas adequadas incluem endoproteases, tais como, por exemplo, queratinase, papaína e combinações
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5/29 destas, exoproteases, enzimas endógenas e combinações das mesmas.
[00015] Um ou mais antioxidantes de qualidade alimentar podem ser adicionados ao material que contém proteínas queratinosas, antes, durante ou após a hidrólise. A inclusão de tais antioxidantes pode auxiliar não apenas na redução adicional de odores associados à oxidação de gordura, mas também pode surpreendentemente proporcionar o ingrediente de proteína alimentar resultante e, portanto, um produto alimentar que incorpora o mesmo, mais palatável. Se desejado, um ou mais antioxidantes de qualidade alimentar podem ser incluídos no ingrediente de proteína alimentar em quantidades adequadas de acordo com os regulamentos de alimentos e rações, por exemplo, em quantidades de 0,01% em peso a 10% em peso, com base no peso total do alimento ingrediente proteico.
[00016] O material contendo proteína queratinosa/farelo de cereal e/ou mistura de açúcar redutor pode ser submetido a uma ou mais etapas de préprocessamento, intermediário ou pós-processamento convencionalmente usadas durante os processos de hidrólise. Por exemplo, a mistura hidrolisada pode ser posteriormente processada por centrifugação, filtração, decantação, secagem, peneiração, acumulação antes da moagem, concentração, refrigeração, congelamento, pasteurização, acidificação, hidrólise posterior e combinações dos mesmos.
[00017] Os métodos inventivos resultam na produção minimizada de odores desagradáveis durante a fabricação de ingredientes de produtos alimentares com base em materiais contendo proteínas queratinosas. Espera-se que os produtos alimentares que incorporam os ingredientes dos produtos alimentares produzidos pelo método se beneficiem de maneira semelhante, ou seja, e tenham odores desagradáveis mínimos associados a eles. Outros produtos alimentares que incorporam os ingredientes dos produtos alimentares podem exibir graus menores ou menores de quaisquer sabores indesejáveis que podem ser exibidos por produtos alimentares que incorporam ingredientes de produtos alimentares produzidos a partir de materiais contendo proteínas queratinosas produzidos convencionalmente.
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[00018] E assim, em outro aspecto, é fornecido um ingrediente de produto alimentar. O ingrediente de produto alimentar pode ser um produzido pelos métodos presentes, ou declarado de outra maneira, o ingrediente de produto alimentar pode consistir em uma mistura hidrolisada de material contendo proteínas queratinosas e farelo de cereal e, opcionalmente, uma quantidade de um ou mais antioxidantes. O ingrediente de produto alimentar pode incluir até 20% em peso de farelo de cereal e, em algumas modalidades, desejavelmente inclui de 5% em peso a 10% em peso de farelo de cereal, com base no peso total do ingrediente de produto alimentar. O ingrediente do produto alimentar, por sua vez, pode ser incorporado em um alimento seco ou úmido em quantidades de até 25% em peso, ou até 20% em peso, ou até 15% em peso, ou até 10% em peso, com base no peso total do alimento. Pelo menos 1% em peso do ingrediente de produto alimentar pode ser incorporado em um alimento seco ou úmido ou, pelo menos, 5% em peso. Os intervalos aceitáveis do ingrediente de produto alimentar em alimentos secos ou úmidos são de 1% em peso a 25% em peso, ou de 5% em peso a 20% em peso ou de 10% em peso a 15% em peso. Os percentuais em peso fornecidos neste documento são baseados no peso total da mistura intermediária do ingrediente de produto alimentar, ingrediente de produto alimentar ou produto alimentar, conforme o caso, e são calculados com base na matéria seca. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00019] Vários objetivos e vantagens deste processo e de suas composições se tomarão evidentes a partir da descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos anexos, que estabelecem, a título de ilustração e exemplo, certas modalidades do processo e composições resultantes.
[00020] A FIG. 1 é um fluxograma de uma modalidade do método;
[00021] A FIG. 2 é um fluxograma de uma modalidade adicional do método;
[00022] A FIG. 3 é um fluxograma de uma modalidade adicional do método; e
[00023] A FIG. 4 é um fluxograma de uma modalidade adicional do
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7/29 método.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[00024] Os termos “primeiro”, “segundo” e similares, como usados aqui, não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, mas são usados para distinguir um elemento do outro. Além disso, os termos “um” e “uma” não denotam uma limitação de quantidade, mas denotam a presença de pelo menos um dos itens referenciados.
[00025] Os termos “cerca de”, “aproximadamente” e “significativamente” destinam-se a significar que o item que está sendo qualificado não se limita ao valor exato especificado, mas inclui, por exemplo, algumas pequenas variações ou desvios dos mesmos, causados por erro de medição, tolerâncias de fabricação, estresse exercido em várias partes, desgaste ou combinações delas.
[00026] A referência em toda o relatório descritivo a “um exemplo” significa que uma característica, estrutura ou característica particular descrita em conexão com uma modalidade ou um exemplo está incluída em pelo menos uma modalidade. Assim, o aparecimento da frase “num exemplo” em vários locais ao longo do relatório descritivo não se indica necessariamente referência à mesma modalidade. Além disso, os recursos, estruturas ou características específicas podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. E assim, da mesma forma, a frase “em uma modalidade” em vários lugares do relatório descritivo não está necessariamente fazendo referência à mesma modalidade, embora os conceitos inventivos divulgados neste documento tenham a intenção de abranger todas as combinações e permutações, incluindo um ou mais recursos.
[00027] São fornecidos métodos para a produção de ingredientes proteicos à base de queratina para produtos alimentares e alimentos para animais e o ingrediente resultante de proteínas alimentares. Os métodos empregam uma quantidade de material contendo proteínas queratinosas que pode incluir qualquer material que contenha queratina, incluindo mas não limitado a penas, cabelos, lã,
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8/29 peles, cerdas, chifres, cascos, garras, unhas, escamas ou qualquer outro material ou misturas que contenham proteínas queratinosas adequadas disso. Qualquer uma delas pode ser obtida de um matadouro ou de outra fonte e, no caso de cabelos e penas, pode ser obtida de animais vivos que derramaram os cabelos ou molharam as penas.
[00028] Qualquer um destes também pode ser fornecido em condições úmidas e, como tal, pode ser desejável ser desaguado por drenagem, peneiração ou semelhante para remover o excesso de água. Os ingredientes proteicos à base de queratina desidratados podem tipicamente ter um teor de umidade de cerca de 65% a cerca de 80%.
[00029] O material desidratado é depois transferido para uma caixa contínua ou de transporte, onde o material é aerado, agitado ou descompactado e transportado para uma estação de separação de contaminantes, onde contaminantes orgânicos e/ou inorgânicos são separados do material que contém proteínas, para reduzir ou eliminar danos, equipamento de processamento subsequente ou contaminação do produto processado.
[00030] O farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores é/são adicionado(s) ao material que contém proteínas e podem ser desejáveis antes de qualquer etapa de processamento, após o recebimento da matéria-prima, após qualquer etapa de desidratação ou antes ou após qualquer etapa de remoção de contam inante. O farelo de cereal e/ou açúcar(es) redutor(es) é/são desejávelmente adicionado(s) antes de qualquer etapa de hidrólise, mas pode ser adicionado em porções antes e depois de uma ou mais etapas de hidrólise do método. O farelo de cereal e o açúcar redutor podem ser combinados antes da adição ao material que contém proteínas, ou podem ser adicionados ao material que contém proteínas separadamente e/ou sequencialmente.
[00031] O farelo de cereal pode ser desengordurado, se desejado. Podem ser utilizados farelos de qualquer cereal, como amaranto, bulgur, farro, quinoa, espelta, teff, triticale, arroz selvagem, trigo, milho, cevada, centeio, milhete, aveia, arroz, sorgo ou farelo de trigo sarraceno. Em algumas modalidades, o farelo
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9/29 de cereal pode ser farelo de trigo, milho, cevada ou arroz. Em algumas modalidades, o farelo de cereal é farelo de arroz, que pode ou não ser desengordurado. A utilização de farelo de cereal desengordurado pode proporcionar vantagens adicionais, na medida em que a porção gorda do farelo de cereal pode ser separada e utilizada em outros produtos. Aquelas modalidades nas quais o farelo de cereal desengordurado é usado podem, assim, proporcionar benefício econômico adicional.
[00032] A quantidade acumulada de farelo de cereal adicionada durante o método, em qualquer número de adições, não será desejável mais de 20%, ou mais que 18%, ou mais que 16%, ou mais que 14%, ou mais que 12%, ou mais que 10%, em peso, do peso total da mistura de material contendo proteínas queratinosas e farelo de cereais. A quantidade cumulativa de farelo de cereal será desejavelmente de pelo menos 0,1% ou pelo menos 0,5% ou pelo menos 1% ou pelo menos 2% ou pelo menos 3% ou pelo menos 4% ou pelo menos 5% em peso do peso total em termos de matéria seca, da mistura de material contendo proteínas queratinosas e farelo de cereais. Em alguns casos, a quantidade de farelo de cereal na mistura será de 0,1% em peso a 20% em peso, ou de 0,5% em peso a 18% em peso, ou de 1% em peso a 16% em peso ou de 2% em peso a 14% em peso, ou de 3% em peso a 12% em peso, ou de 5% em peso a 10% em peso.
[00033] Qualquer açúcar redutor capaz de participar das reações de Malliard é adequado, incluindo todos os monossacarídeos (galactose, glicose, gliceraldeído, frutose, ribose e xilose), alguns dissacarídeos (celobiose, lactose e maltose), oligossacarídeos (xarope de glicose, maltodextrina e dextrina) e polissacarídeos (glicogênio). Destes, a xilose provou ser particularmente vantajosa e é usada em algumas modalidades, isoladamente ou em combinação com o farelo de cereal.
[00034] Quantidades surpreendentemente baixas de açúcares redutores provaram ser eficazes, e quantidades inferiores a 20% em peso ou inferiores a 10% em peso ou mesmo inferiores a 5% em peso ou mesmo inferiores a 1 % em peso são adequadas. Em algumas modalidades, a quantidade de açúcar
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10/29 redutor, por exemplo, xilose, será de 0,1 % em peso a 1,0% em peso.
[00035] Nas modalidades em que é usada uma combinação de farelo de cereal e açúcar(es) redutor(es), a quantidade combinada também pode ser adequadamente menor que 20% em peso, ou menor que 10% em peso, ou menor que 5% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade combinada de farelo de cereal e açúcar redutor pode ser 2% em peso ou menos.
[00036] O pré-tratamento do material contendo proteínas com enzimas proteolíticas e agentes redutores adequados pode ou não ser empregado antes da hidrólise. Por exemplo, um produto químico redutor de qualidade alimentar, como metabissulfito de sódio, pode ser adicionado ao material que contém proteínas queratinosas, a mistura compreendendo o farelo de cereal e o material que contém proteínas queratinosas para facilitar a hidrólise.
[00037] A mistura compreendendo o farelo de cereal e/ou o açúcar redutor e o material contendo proteínas queratinosas é então submetida a hidrólise sob condições suficientes para hidrolisar o material contendo proteínas, ou seja, para quebrar as ligações dissulfeto e desnaturar a proteína de queratina. Qualquer tipo adequado de hidrólise pode ser realizado, incluindo vapor, enzima e/ou hidrólise química. Múltiplas etapas de hidrólise podem ser realizadas, em tais modalidades; cada etapa de hidrólise pode ser realizada usando o mesmo método ou um método de hidrólise diferente.
[00038] Podem ser utilizadas múltiplas etapas de hidrólise a vapor, múltiplas etapas de hidrólise enzimática, múltiplas etapas de hidrólise química ou combinações destes. Onde mais de uma etapa de hidrólise é empregada, os mesmos processos de hidrólise ou diferentes podem ser usados. Variações do mesmo processo de hidrólise também podem ser usadas. Variações nos processos podem incluir variações nas condições, incluindo tempos de retenção, pressões, temperaturas, variações nos tipos de enzimas ou qualquer combinação delas. Várias etapas de hidrólise podem ser desejáveis para melhorar ainda mais ou maximizar a digestibilidade do hidrolisado final.
[00039] As condições adequadas de hidrólise a vapor compreendem
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11/29 vapor saturado a uma pressão de cerca de 1 bar ou 14,7 psig a cerca de 4 bar ou 58,8 psig e temperaturas elevadas correspondentes, que podem ser determinadas com base nas propriedades conhecidas do vapor saturado. O calor pode ser fornecido de forma indireta através de uma camisa de vaso de alta pressão ou diretamente pelo aquecimento a vapor. O material que contém proteínas/farelo de cereal e/ou mistura de açúcar redutor é submetido a hidrólise a vapor por um período predeterminado de tempo para atingir um nível desejado de digestibilidade, geralmente de cerca de 15 a cerca de 60 minutos ou de cerca de 15 a cerca de 90 minutos, ou de cerca de 15 a cerca de 120 minutos, ou de cerca de 15 minutos a cerca de 150 minutos, ou de cerca de 15 minutos a cerca de 180 minutos, ou de cerca de 15 minutos a cerca de 210 minutos, ou mesmo de cerca de 15 minutos a cerca de 240 minutos.
[00040] O material que contém proteínas/farelo de cereal e/ou mistura de açúcar redutor pode ser agitado durante a hidrólise a vapor, como agitação. A agitação pode ser empregada para fornecer uma mistura substancialmente contínua, o que facilita a penetração do vapor pressurizado para atingir um calor uniforme em toda a mistura. A hidrólise da mistura pode ser realizada usando um sistema de hidrolisador de pressão de vapor de operação contínua ou um sistema de tipo de processo em lote. Depois que a hidrólise é realizada de acordo com os parâmetros pré-determinados de pressão, temperatura e tempo, a mistura é descarregada em um tanque de expansão, onde são liberadas pressão e excesso de umidade. Isso geralmente reduz a temperatura da mistura para cerca de 208216 ° F e, de preferência, para cerca de 212 ° F. De preferência, a mistura resfriada tem um teor de umidade retido superior a cerca de 40% a cerca de 75%.
[00041] A hidrólise enzimática pode ser realizada usando qualquer enzima proteolítica conhecida na técnica, incluindo mas não se limitando a proteases, tais como endoproteases e exoproteases; enzimas exógenas; enzimas endógenas; ou combinações das mesmas. Endoproteases, como queratinase e papaína, podem ser usadas sozinhas ou em combinação. O uso de uma combinação de proteases pode hidrolisar sinergicamente a queratina,
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12/29 proporcionando eficiência ao processo.
[00042] As exoproteases também podem ser usadas na totalidade ou como parte de qualquer hidrólise enzimática para reduzir ainda mais o tamanho da proteína, gerar peptídeos com as características desejadas e/ou produzir ingredientes protéicos hipoalergênicos e/ou alergênicos. Quaisquer produtos enzimáticos adequados que contenham exoproteases purificadas podem ser empregados, por exemplo, Flavorzyme® (Novo Nordisk, Bagsvaerd, Dinamarca) e Validase FP® (DSM, Heerland, Países Baixos). Alternativamente, enzimas endógenas transportadas em matéria-prima podem ser usadas para reduzir as dosagens necessárias de endoproteases adicionadas. Estas podem ser obtidas a partir de vísceras de animais, por exemplo, proteases, carboidrases e/ou lipases.
[00043] As condições de hidrólise enzimática são selecionadas para produzir ótimos resultados e dependem das enzimas empregadas. A taxa de agitação, o teor de umidade, o pH e a temperatura são selecionadas de acordo com a(s) enzima(s) selecionada(s) e as condições de incubação são adaptadas para alcançar os melhores resultados. Temperaturas de hidrólise mais altas podem ser empregadas onde aumentam a taxa de conversão sem gerar anti-nutrientes como lisinoalanina e lantionina.
[00044] A duração da etapa de hidrólise enzimática depende do material de partida, bem como do produto final desejado, mas pode durar até cerca de 6 horas e preferencialmente de cerca de 30 minutos a cerca de 6 horas. Para manter a viabilidade comercial do processo, em certas modalidades preferenciais, o tempo de hidrólise é limitado a menos de cerca de 4 horas. Em certas modalidades particularmente preferenciais, o tempo de hidrólise pode variar de cerca de 2 horas a cerca de 3 horas. Em outras modalidades, o tempo de hidrólise pode ser de cerca de 30 minutos a cerca de 2 horas.
[00045] Um ou mais antioxidantes de qualidade alimentar podem ser adicionados ao material que contém proteínas queratinosas, antes, durante ou após a hidrólise. Em algumas modalidades, os antioxidantes podem ser adicionados antes ou durante a hidrólise. Em outras modalidades, os antioxidantes podem ser
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13/29 adicionados após a hidrólise e antes da secagem. A inclusão de tais antioxidantes pode auxiliar não apenas na redução adicional de odores associados à oxidação de gordura, mas também pode surpreendentemente proporcionar o ingrediente de proteína alimentar resultante e, portanto, um produto alimentar que incorpora o mesmo, mais palatável.
[00046] Exemplos de antioxidantes de qualidade alimentar que podem ser incluídos no ingrediente de proteína alimentar incluem qualquer antioxidante de qualidade alimentar conhecido, incluindo, mas não necessariamente limitado a, carotenoides como beta-caroteno, luteína, astaxantina, zeaxantina, bixina e licopeno; selênio; coenzima Q10; luteína; tocotrienóis; isoflavonas de soja; Sadenosilmetionina; glutationa; taurina; N-acetilcisteína; vitamina E; vitamina C; vitamina A; ácido lipoico; L-carnitina; gaiato de propila; palmitato de ascorbila; lecitina; tocoferol e tocoferois mistos; polifenois como óleo de alecrim, extrato de alecrim, ácido rosemarínico, polifenois de cacau ou polifenois encontrados no chá ou no chá verde, extrato de café, ácido coffeico, extrato de açafrão, extrato de mirtilo, extrato de semente de uva; hidroxianisole butilado (BHA), butil-hidroquinona terciária (TBHQ), hidroxitolueno butilado (BHT), compostos contendo um ou mais grupos fenólicos, grupos carboxila, anéis de lactona e/ou unidades de isopreno ou combinações destes. Exemplos de antioxidantes disponíveis comercialmente aceitáveis para uso em alimentos incluem o PET-OX® Premium Liquid (Kemin Industries, Des Moines, IA) e NATUROX® Liquid (Kemin Industries, Des Moines, IA).
[00047] Se desejado, um ou mais antioxidantes de qualidade alimentar podem ser incluídos no ingrediente de proteína alimentar em quantidades de acordo com os regulamentos de alimentos e rações, por exemplo, em quantidades de 100 ppm a 10000 ppm na base de matéria seca ou de 0,01% em peso a 1,0 % em peso com base no peso total do ingrediente de proteína alimentar.
[00048] Após a hidrólise, o material hidrolisado pode ser posteriormente processado de acordo com os processos de hidrólise convencionais. Isso pode incluir sujeitar o material a um ou mais de secagem, peneiração, moagem,
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14/29 trituração, concentração, refrigeração, congelamento, pasteurização, acidificação, centrifugação, filtragem e/ou ultrafiltração e/ou decantação. Entende-se que esta lista não é exaustiva e ainda compreende-se que nem todas as etapas de processamento adicionais precisam ser executadas em todas as modalidades do método. Alternativamente, o produto hidrolisado pode ser diretamente seco.
[00049] Por exemplo, a mistura hidrolisada pode ser transferida para um alimentador de secador para fornecimento a uma unidade de secador para remoção de umidade para tornar o produto estável à temperatura ambiente e às condições de armazenamento. O ingrediente do produto alimentar seco pode adequadamente ter um teor de umidade abaixo de cerca de 10%, preferencialmente de cerca de 7,5% em peso. Qualquer tipo adequado de secador pode ser empregado, como um secador de discos ou um secador flash. A temperatura do secador e o tempo de exposição devem ser minimizados para evitar o escurecimento e a diminuição da digestibilidade. Outra tecnologia de secagem conhecida na indústria também pode ser usada, isoladamente ou em combinação, incluindo, mas não se limitando a, secagem por pulverização ou secagem por camada fluidizada. Uma etapa de secagem suave no moinho é um exemplo de um método de secagem particularmente vantajoso.
[00050] A mistura pode ser peneirada e transferida para uma caixa de acúmulo ou retenção. Se desejado, o material pode estar sujeito a mais moagem ou trituração, ou ser submetido a técnicas adicionais de remoção de contaminantes, como separação magnética de metal através de barras ou hastes magnéticas de alta intensidade. A mistura é então transferida para resfriamento e armazenamento a granel seco para aguardar o uso.
[00051] Como pode ser desejável para algumas aplicações de uso final, o material contendo proteínas queratinosas, a mistura compreendendo o farelo de cereais e/ou o açúcar redutor e o material contendo proteínas queratinosas e/ou a mistura hidrolisada podem estar sujeitos a uma ou mais etapas de redução de tamanho, antes, durante ou após qualquer etapa do processo. Qualquer redução de tamanho pode ser realizada sob condições úmidas, secas ou quaisquer outras
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15/29 condições adequadas para efetuar uma redução de tamanho. Qualquer redução de tamanho pode ser concluída em uma operação de passagem única ou múltipla, que pode incluir uma, duas, três, quatro ou qualquer número de etapas de redução de tamanho, para atingir um tamanho médio de partícula desejado ou um D90 desejado, por exemplo, abaixo de cerca de 400 pm.
[00052] O processo da presente invenção pode resultar na produção de menos odorantes do que os processos convencionais para a produção de ingredientes de produtos alimentares a partir de material contendo proteínas queratinosas. Esse benefício pode levar adiante produtos produzidos pelo processo, bem como produtos a jusante que incorporam os ingredientes dos produtos alimentares. Ou seja, um ingrediente de produto alimentar produzido pelo método pode eliminar menos odorantes do que um ingrediente de produto alimentar produzido a partir de materiais contendo proteínas queratinosas por processo convencional, e produtos a jusante que incorporam os ingredientes de produtos alimentares produzidos pelo método podem se beneficiar da mesma forma. O ingrediente de produto alimentar pode ser incorporado a qualquer produto alimentar de uso final, e uma vantagem particular pode ser encontrada na incorporação do ingrediente alimentar em alimentos para animais, onde proteínas de alto volume e prontamente disponíveis, econômicas, nutritivas, altamente digeríveis e palatáveis são procuradas. Com menos odorantes, pode ser usada uma quantidade maior de material queratinoso do que podería ser usada sem a presente invenção.
[00053] O ingrediente do produto alimentar pode ser particularmente benéfico quando incorporado em alimentos úmidos para animais, alimentos para peixes ou alimentos para animais de estimação que podem emitir odorantes como produzidos convencionalmente. Ou seja, o uso do ingrediente de produto alimentar nesses produtos, em que o aroma associado a ele pode não ser atraente para todos os usuários/consumidores, pode pelo menos não adicionar qualquer odor percebido, como pode ser o caso quando ingredientes de produtos alimentares contendo materiais contendo proteínas queratinosas convencionalmente são incorporados a esses produtos.
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[00054] Uma modalidade do método é mostrada na FIG. 1. Como mostrado, o método 100 geralmente envolve a adição de 102 uma quantidade de farelo de cereal, por exemplo, farelo de arroz e/ou açúcar redutor, por exemplo, xilose a uma quantidade de material contendo proteínas queratinas, por exemplo, penas, para fornecer uma mistura e hidrólise a mistura 104, por exemplo, usando hidrólise a vapor.
[00055] A FIG. 2 ilustra uma outra modalidade do método. No método 200, o material contendo proteína queratina pode ser submetido a uma ou mais etapas de pré-processamento 202, como remoção de qualquer contaminante orgânico ou inorgânico, umedecimento, desidratação, peneiração, enxágue, redução de tamanho, adição de enzimas proteolíticas ou agentes redutores, etc. Uma quantidade de farelo de cereais, como amaranto, bulgur, farro, quinoa, espelta, teff, triticale, arroz selvagem, trigo, milho, cevada, centeio, milhete, aveia, arroz, sorgo ou farelo de trigo sarraceno e/ou açúcar redutor, como galactose, glicose, gliceraldeído, frutose, ribose, xilose, celobiose, lactose, maltose, xarope de glicose, maltodextrina, dextrina ou glicogênio é adicionado 204 ao material contendo proteína. Quantidades de farelo de cereal de 0,1% em peso a 20% em peso ou de 1 % em peso a 15% em peso ou de 5% em peso a 10% em peso, com base no peso total da mistura de proteínas contendo material e farelo de cereais, são adequados. Do mesmo modo, são adequadas quantidades de açúcares redutores inferiores a 20% em peso, ou inferiores a 10% em peso, ou mesmo inferiores a 5% em peso ou mesmo inferiores a 1% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de açúcar redutor, por exemplo, xilose, será de 0,1% em peso a 1,0% em peso, com base no peso total da mistura de material contendo proteína e farelo de cereal e/ou açúcar redutor.
[00056] O material contendo proteína/farelo de cereal e/ou mistura de açúcar redutor é então hidrolisado 206. Esta hidrólise pode ser qualquer processo de hidrólise, incluindo, entre outros, hidrólise a vapor, hidrólise química, hidrólise enzimática ou combinações destes. As etapas de hidrólise podem usar o mesmo processo ou processos diferentes (como enzimático ou vapor) ou diferentes
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17/29 condições de processamento (por exemplo, enzimas diferentes, pressões diferentes, diferentes temperaturas, diferentes tempos de retenção, etc.).
[00057] As penas hidrolisadas são então sujeitas a processamento adicional 208, que pode envolver qualquer etapa que é realizada em um processo de hidrólise. Por exemplo, as penas hidrolisadas podem ser submetidas a um ou mais processos de redução de tamanho, secas, peneiradas e acumuladas antes da moagem e colocadas em armazenamento a granel seco, ou podem ser concentradas, refrigeradas, congeladas, pasteurizadas, acidificadas e/ou submetidas a mais hidrólise.
[00058] A FIG. 3 mostra ainda outra modalidade do método 300, em que uma ou mais etapas intermediárias de processamento 305 são realizadas entre a adição de farelo de cereal e/ou o açúcar redutor 304 e a hidrólise 306. As etapas intermediárias de processamento 305 podem incluir a remoção de quaisquer contaminantes orgânicos ou inorgânicos, umedecimento, enxágue, redução de tamanho, adição de enzimas proteolíticas ou agentes redutores, etc.
[00059] Como mostrado na FIG. 4, outro método alternativo 400 envolve as etapas de adição de 402 farelo de cereal e/ou redução de açúcar, hidrólise 404 e uma segunda hidrólise 406. Os processos de hidrólise 404, 406 podem usar o mesmo processo, ou uma ou mais das etapas de hidrólise podem usar um processo de hidrólise diferente ou uma variação do mesmo processo de hidrólise. Variações nos processos podem incluir variações nas condições, incluindo tempos de retenção, pressões, temperaturas, variações nos tipos de enzimas ou qualquer combinação dessas variações.
[00060] A mistura hidrolisada pode então ser novamente submetida a uma etapa de remoção de contaminantes, em que quaisquer materiais estranhos são separados usando raios-X ou outros meios de classificação adequados. A remoção de tais inclusões serve para evitar danos ao equipamento da cabeça de corte, bem como a contaminação do produto da matéria-prima.
[00061] O ingrediente de produto alimentar produzido de acordo com os métodos anteriores é estável à temperatura ambiente, altamente palatável e
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18/29 exibe pelo menos cerca de 85%, ou pelo menos cerca de 87%, ou pelo menos cerca de 89%, ou pelo menos cerca de 91 %, ou pelo menos pelo menos cerca de 92% ou pelo menos cerca de 93% ou pelo menos cerca de 94% ou pelo menos cerca de 95% ou pelo menos cerca de 96% ou pelo menos cerca de 97% ou pelo menos cerca de 98% ou pelo menos cerca de 99%, ou mesmo pelo menos cerca de 99,5% de digestibilidade de proteínas, conforme medido pelo método enzimático em duas etapas descrito por Boisen e Fernandez (1995). Em algumas modalidades, o ingrediente de produto alimentar exibe entre 85% -95% de digestibilidade da proteína, conforme medido pelo método Boisen em duas etapas.
[00062] O ingrediente do produto alimentar contém uma variedade de aminoácidos, incluindo, entre outros, cisteína, leucina, arginina, ácido glutâmico, glicina, serina e fenilalanina.
[00063] Os exemplos a seguir descrevem modalidades em que o material contendo proteína compreende penas cruas e/ou hidrolisado de penas cruas. No entanto, os métodos não são tão limitados e podem ser aplicados a qualquer material contendo proteínas queratinosas, sem limitação.
Exemplo 1
Pré-tratamento (Opcional)
[00064] São dissolvidos 1818,2 g de metabissulfito de sódio em 10 kg de água para formar uma solução a ser pulverizada na superfície de aproximadamente 2000 libras de penas. A solução é pulverizada sobre camadas de penas à medida que são colocadas em um recipiente de plástico para transporte. As penas embaladas são submetidas a tratamento a vapor por aproximadamente 15 minutos para atingir uma temperatura mínima de 180°F. Após este tratamento, as penas são transportadas e armazenadas adequadamente antes da etapa de hidrólise a vapor. Opcionalmente, o farelo de cereal desejado e/ou açúcar redutor, na quantidade desejada, podem ser adicionados à solução de pré-tratamento ou diretamente às penas antes do pré-tratamento e embalagem.
Hidrólise a Vapor
[00065] São colocadas 120 kg das penas cruas ou pré-tratadas
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19/29 sozinhas (comparativo) ou com 12 kg de farelo de arroz desengordurado adicionado (inventivo) em um hidrolisador a vapor de lote piloto. O hidrolisador em lote possui uma placa dupla montada em um único eixo para misturar as penas durante a hidrólise. A velocidade do eixo é mantida em 18 rpm. O vapor proveniente de uma caldeira é circulado através de uma camisa do hidrolisador em lote. A mistura de penas e farelo de penas/arroz é aquecida no recipiente pelo calor conduzido da parede do revestimento para a mistura de penas ou farelo de arroz/penas. A pressão do vapor na camisa é mantida no intervalo de 55 psig a 70 psig. À medida que o calor é transferido para a mistura, a pressão no vaso aumenta com o tempo, mas é ajustada manualmente para ser mantida a 40 psig. A hidrólise foi realizada a 40 psig durante 60 minutos. Após o tempo predeterminado, a pressão do vaso é liberada lentamente, abrindo uma válvula manual até que a pressão atinja a atmosfera. Em seguida, o hidrolisador em lote é aberto e as penas e a mistura hidrolisadas são transferidas para recipientes separados.
Eliminação de gases durante a hidrólise
[00066] Espera-se que a hidrólise das penas sozinha (comparativa) produza odores com cheiros típicos contendo enxofre semelhantes a um gás natural, ou cheiro de ovo podre, enquanto a hidrólise da amostra inventiva, incluindo farelo de arroz desengordurado, deve produzir um aroma mais delicado e menos cheiro de enxofre semelhante a um odor de cereal cozido.
Medição da Digestibilidade
[00067] Finalmente, o material de ambos os recipientes foi submetido ao método de Boisen em duas etapas para determinar a digestibilidade. Como pode ser apreciado a partir da descrição anterior, a única diferença no processamento entre os dois recipientes foi a adição de farelo de arroz desengordurado às penas para o exemplo inventivo. A adição de farelo de arroz desengordurado não afetou negativamente a digestibilidade do ingrediente do produto alimentar e pode fornecer ligeiros aumentos na digestibilidade.
Secagem
[00068] O material semelhante a massa foi seco para alcançar
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20/29 condições estáveis sem refrigeração. Neste experimento, foi utilizado um secador de ar quente fornecido pela Scott Equipment, New Prague, MN. O secador tinha uma câmara aquecida por ar quente que passava em alta velocidade. O material foi disperso por uma série de pás colocadas em um único eixo rotativo. As pás também transportavam o material dentro da câmara de secagem e podiam ser ajustadas conforme necessário. A temperatura da entrada de ar quente foi fixada em 600°F e a temperatura estava em 245°F na saída da câmara de secagem. O material seco saiu em pó fino e foi coletado por uma série de filtros montados em um “filtro de manga”. O pó coletado foi transportado através de uma válvula rotativa com trava de ar e descarregado em um recipiente. A temperatura do produto medida neste momento era de 135°F A umidade estava abaixo de 10%, com a atividade da água baixa o suficiente para ser armazenada à temperatura ambiente. Os versados na técnica compreenderão que também pode ser empregada outra tecnologia de secagem em associação com o método descrito para produzir pó de hidrolisado de penas de alta qualidade.
Geração de Sabores/Odores
[00069] Após armazenamento durante 24 horas, 48 horas, 72 horas, 1 semana e 2 semanas, os ingredientes de produtos alimentares comparativos (hidrólise de penas apenas) e inventivos (hidrólise de penas com farelo de cereal) são incorporados em produtos alimentares de animais de estimação comparativos e inventivos, na mesma instalação ou após o transporte/transferência para uma instalação/entidade diferente. Espera-se que os produtos comparativos de alimentos para animais de estimação tenham um aroma menos aceitável para os consumidores humanos do que o aroma dos produtos de alimentos para animais de estimação inventivos.
Resultados
[00070] Espera-se que os ingredientes de produtos alimentares produzidos de acordo com o presente método não apenas liberem menos odores durante a sua fabricação, em comparação com os ingredientes de produtos alimentares produzidos de acordo com métodos convencionais, ou seja, sem a
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21/29 adição de farelo de cereais. Além disso, espera-se que os alimentos para animais de estimação nos quais os ingredientes dos produtos alimentares sejam incorporados tenham maior aceitação do que os ingredientes dos produtos alimentares preparados a partir de materiais queratinosos usando métodos convencionais. Além disso, espera-se que os animais de estimação prefiram os alimentos que incorporam o ingrediente inventivo de alimentos para animais de estimação em comparação com os alimentos para animais de estimação, incluindo materiais queratinosos processados convencionalmente. Ainda mais, os produtos alimentares podem incluir uma quantidade maior do material queratinoso inventivo do que os materiais queratinosos convencionais.
Exemplo 2 Triagem em Escala Laboratorial
[00071] Um ou mais açúcares ou farelo de cereais, 200 g de hidrolisados de farinha de penas e 200 g de água foram misturados e reagiram em um reator Parr (Parr Instrument Co., Moline IL) a 120°C durante 30 minutos. A avaliação sensorial foi realizada nas amostras úmidas processadas por um painel de 3 avaliadores humanos familiarizados com os odores gerados pela hidrólise convencional das penas, mas sem usar nenhuma metodologia sensorial padronizada específica. As amostras foram classificadas em uma escala de 1 a 5, onde 5 é o melhor cheiro (definido como leve e/ou agradável) e 1 é o pior cheiro (definido como cheiro forte e/ou desagradável). Quantidades de açúcar, quantidades de farelo de cereais e classificações sensohais são mostradas abaixo na Tabela 1.
[00072] Tabela 1
Amostra ID Tipo de penas % em peso de açúcar % de Farelo de Cereais Classificação Sensorial
8/2-1 Hidrolisado — — 1,2
9/2-2 Hidrolisado Xilose, 0,5% em peso — 2,3
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22/29
12/2-3 Hidrolisado HFCS1, 0,5% em peso — 1,7
13/2-4 Hidrolisado HFCS + Xilose, 0,5% em peso cada — 1,0
14/2-5 Hidrolisado Levedura de cerveja, 0,5% em peso — 1,o
23/2-6 Hidrolisado Xilose, 1% em peso — 2,7
10/2-7 Hidrolisado — Farelo de arroz desengordurado, 5% em peso 2,3
Como mostrado na Tabela 1, as amostras contendo 0,5% em peso de xilose,
1% em peso de xilose e 5% em peso de farelo de arroz desengordurado (amostras 2-2, 2-6 e 2-7) foram as mais altas. As amostras comparativas 2-1, 2-4 e 2-5, contendo nenhuma quantidade de açúcar, uma combinação de HCFS e xilose ou levedura de cerveja, obtiveram os menos escores. Decidiu-se, assim, realizar uma triagem em escala piloto de farelo de arroz desengordurado e xilose, com um exemplo comparativo de xarope de milho com alto teor de frutose. Essa triagem é descrita no Exemplo 3.
Exemplo 3 Escala da Planta Piloto
[00073] O açúcar ou o farelo de cereais foram misturados com penas cruas nas quantidades mostradas na Tabela 2. Cada amostra foi processada em um hidrolisador piloto Littleford Day a 140°C, 40 PSI durante 15 minutos. As penas hidrolisadas foram trituradas usando um processador Comitrol® modelo 1700 (Urschel Laboratories, Inc.) e secas usando um secador de anel a uma temperatura de secagem de 82°C. A avaliação sensorial foi realizada nas amostras secas por 1 Xarope de Milho Rico em Frutose
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23/29 um painel de 3 avaliadores humanos, familiarizado com os odores gerados pela hidrólise convencional das penas, mas sem o uso de nenhuma metodologia sensorial padronizada específica. As amostras foram classificadas em uma escala de 1 a 5, onde 5 é o melhor cheiro (definido como leve e/ou agradável) e 1 é o pior cheiro (definido como cheiro forte e/ou desagradável). As classificações sensoriais resultantes são mostradas abaixo na Tabela 2.
[00074] Tabela 2
Amostr a ID Aditivo Aditivo quantida de (kg) Pena crua quantida de (kg) Urnidad e inicial (%) Urnidad e final (%) Classificaç ão Sensorial
3-1 D-xilose 0,15 15 64,8 69,2 2,5
3-2 HFCS (comparativo) 0,15 15 71,6 70,4 2,0
3-3 Farelo de Arroz Desengordura do 1,7 15 75,6 60,1 3,0
[00075] Como mostrado na Tabela 2, as amostras feitas com xilose ou farelo de arroz desengordurado tiveram um escore melhor que o exemplo 10 comparativo feito com HFCS. Mais especificamente, os participantes do painel descreveram o cheiro da amostra 3-1 como um cheiro de açúcar cozido, o cheiro da amostra 3-3 como um cheiro de cereal cozido e o cheiro da amostra comparativa 3-2 sendo o mesmo que penas hidrolisadas produzidas convencionalmente. Além disso, a amostra inventiva 3-3 foi descrita pelos participantes do painel como tendo 15 uma cor amarela clara/marrom clara. Com base nesses resultados, foi decidido realizar testes sensoriais confirmatórios, usando a metodologia Flash Profiling. Este teste confirmatório é descrito no Exemplo 4.
[00076] Exemplo 4 Teste Confirmatório
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24/29
[00077] O açúcar ou o farelo de cereais foram misturados com penas cruas nas quantidades mostradas na Tabela 3. Cada amostra foi processada em um hidrolisador piloto Littleford Day a 140°C, 40 PSI durante 15 minutos. As penas hidrolisadas foram trituradas usando um processador Comitrol® modelo 1700 5 (Urschel Laboratories, Inc.) e secas usando um secador de anel a uma temperatura de secagem de 82°C. A avaliação sensorial foi realizada nas amostras secas usando o Flash Profiling de acordo com a metodologia descrita em www.sensorvsocietv.org/knowledqe/sspwiki/paqes/FlashProfile.aspx.
[00078] As amostras foram classificadas em uma escala de 1 a 5, onde 10 5 é o melhor cheiro (definido como leve e/ou agradável) e 1 é o pior cheiro (definido como cheiro forte e/ou desagradável). As classificações sensoriais resultantes são mostradas abaixo na Tabela 3.
[00079] Tabela 3
Amo stra ID Aditivo Inclusão nível (%) Descrição Sensorial Intensid ade Aceitabilida de
4-0 Controle — Queimado, enxofre leve, carne, celeiro 3 3
4-1 D-xilose 0,5 Doce, assado, noz, carne 2,3 4
4-2 D-xilose 1,0 Doce, assado, noz, carne 3 4,3
4-3 Glicose 0,5 Grão, levemente adocicado, enxofre leve, carne leve 2,0 3,3
4-4 Glicose 1,0 Celeiro, assado, oleoso, queimado 1,3 3,3
4-5 Farelo de Arroz Desengordurad 1,0 Celeiro, grão, enxofre leve 2,3 3,3
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0
4-6 Farelo de Arroz Desengordurad 0 5,0 Carne, oleoso, torrado, doce, grão 2,7 3,3
4-7 Farelo de Arroz Desengordurad 0 10,0 Grão, doce, assado, carne, canjica 2,3 4,3
4-8 Fibra de Farelo de Arroz (RBF) 1,0 Grãos, torrados, doces, carne 2,7 3,3
4-9 Fibra de Farelo de Arroz (RBF) 5,0 Doce, carne, torrado, grão 2,3 4,0
4-10 Fibra de Farelo de Arroz (RBF) 10,0 Doce, grão, arroz doce 3 4,3
[00080] Acredita-se que a diferença nos escores entre os Exemplos 2, 3 e 4 se deva à diferente metodologia empregada no Exemplo 4. No entanto, os três exemplos juntos mostram claramente que baixas quantidades, por exemplo, 10% em peso ou menos, tiveram um impacto positivo no odor associado ao material 5 contendo proteínas hidrolisadas.
Exemplo 5
Pré-tratamento (Opcional)
[00081] São dissolvidos 1818,2 g de metabissulfito de sódio em 10 kg de água para formar uma solução a ser pulverizada na superfície de 10 aproximadamente 2000 libras de penas. A solução é pulverizada sobre camadas de penas à medida que são colocadas em um recipiente de plástico para transporte. As penas embaladas são submetidas a tratamento a vapor por aproximadamente 15 minutos para atingir uma temperatura mínima de 180°F. Após este tratamento, as penas são transportadas e armazenadas adequadamente antes da etapa de 15 hidrólise a vapor. O farelo de cereal desejado e/ou açúcar redutor, na quantidade desejada, é adicionado à solução de pré-tratamento ou diretamente às penas antes
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26/29 do pré-tratamento e embalagem.
Hidrólise a Vapor
[00082] São colocados 120 kg das penas cruas ou pré-tratadas isoladamente (comparativo) ou com 12 kg (10% em peso) de farelo de arroz desengordurado adicionado (inventivo), 1,2 kg (1% em peso) de xilose (inventivo) e 10 kg de farelo de arroz desengordurado e 2 kg de xilose (para 10% em peso combinado da mistura, inventivo) em um hidrolisador a vapor de lote piloto. O hidrolisador em lote possui uma placa dupla montada em um único eixo para misturar as penas durante a hidrólise. A velocidade do eixo é mantida em 18 rpm. O vapor proveniente de uma caldeira é circulado através de uma camisa do hidrolisador em lote. As misturas de penas e penas/farelo de arroz, penas/xilose e penas/farelo de arroz e xilose são aquecidas no recipiente pelo calor conduzido da parede do revestimento para as misturas de penas ou penas/farelo de arroz, pena/xilose e pena/farelo de arroz e xilose. A pressão do vapor na camisa é mantida no intervalo de 55 psig a 70 psig. À medida que o calor é transferido para a mistura, a pressão no vaso aumenta com o tempo, mas é ajustada manualmente para ser mantida a 40 psig. A hidrólise foi realizada a 40 psig durante 60 minutos. Após o tempo predeterminado, a pressão do vaso é liberada lentamente, abrindo uma válvula manual até que a pressão atinja a atmosfera. Em seguida, o hidrolisador em lote é aberto e as penas hidrolisadas e a mistura hidrolisadas são transferidas para recipientes separados.
Eliminação de gases durante a hidrólise
[00083] Espera-se que a hidrólise sozinha (comparativa) produza odores com cheiros típicos contendo enxofre semelhantes a um gás natural ou ovo podre, enquanto a hidrólise das amostras inventivas produz um cheiro mais delicado e com menor teor de enxofre semelhante a um odor de cereal cozido.
Medição da Digestibilidade
[00084] Finalmente, o material de cada recipiente foi submetido ao método de Boisen em duas etapas para determinar a digestibilidade. Como pode ser apreciado a partir da descrição anterior, a única diferença no processamento
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27/29 entre os recipientes foi a adição de farelo de arroz desengordurado, xilose e farelo de arroz desengordurado mais xilose às penas para os exemplos inventivos. A adição de farelo de arroz desengordurado, xilose ou farelo de arroz desengordurado mais xilose não afetou negativamente a digestibilidade do ingrediente do produto alimentar e pode fornecer ligeiros aumentos na digestibilidade.
Secagem
[00085] O material semelhante a massa foi seco para alcançar condições estáveis sem refrigeração. Neste experimento, foi utilizado um secador de ar quente fornecido pela Scott Equipment, New Prague, MN. O secador tinha uma câmara aquecida por ar quente que passava em alta velocidade. O material foi disperso por uma série de pás colocadas em um único eixo rotativo. As pás também transportavam o material dentro da câmara de secagem e podiam ser ajustadas conforme necessário. A temperatura da entrada de ar quente foi fixada em 600°F e a temperatura estava em 245°F na saída da câmara de secagem. O material seco saiu em pó fino e foi coletado por uma série de filtros montados em um “filtro de manga”. O pó coletado foi transportado através de uma válvula rotativa com trava de ar e descarregado em um recipiente. A temperatura do produto medida neste momento era de 135°F. A umidade estava abaixo de 10%, com a atividade da água baixa o suficiente para ser armazenada à temperatura ambiente. Os versados na técnica compreenderão que também pode ser empregada outra tecnologia de secagem em associação com o método descrito para produzir pó de hidrolisado de penas de alta qualidade.
Geração de Sabores/Odores
[00086] Após armazenamento durante 24 horas, 48 horas, 72 horas, 1 semana e 2 semanas, os ingredientes de produtos alimentares comparativos (hidrólise de penas apenas) e inventivos (hidrólise de penas com farelo de cereal, xilose e farelo de cereal e xilose) são incorporados em produtos alimentares de animais de estimação comparativos e inventivos, na mesma instalação ou após o transporte/transferência para uma instalação/entidade diferente. Espera-se que os
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28/29 produtos comparativos de alimentos para animais de estimação tenham um aroma menos aceitável para os consumidores humanos do que o aroma dos produtos de alimentos para animais de estimação inventivos.
Resultados
[00087] Espera-se que os ingredientes de produtos alimentares produzidos de acordo com o presente método não apenas liberem menos odores durante a sua fabricação, em comparação com os ingredientes de produtos alimentares produzidos de acordo com métodos convencionais, ou seja, sem a adição de farelo de cereal, xilose e uma combinação de farelo de cereal e xilose. Além disso, espera-se que os alimentos para animais de estimação nos quais os ingredientes dos produtos alimentares sejam incorporados tenham maior aceitação do que os ingredientes dos produtos alimentares preparados a partir de materiais queratinosos usando métodos convencionais. Além disso, espera-se que os animais de estimação prefiram os alimentos que incorporam o ingrediente inventivo de alimentos para animais de estimação em comparação com os alimentos para animais de estimação, incluindo materiais queratinosos processados convencionalmente. Ainda mais, os produtos alimentares podem incluir uma quantidade maior do material queratinoso inventivo do que os materiais queratinosos convencionais.
[00088] Deve ser entendido que, embora certas formas do método para a produção de ingrediente de proteína alimentar a partir de materiais contendo proteínas queratinosas tenham sido ilustradas e descritas neste documento, elas não devem ser limitadas às formas específicas ou disposição das partes descritas e mostradas. Modificações às modalidades descritas neste documento, e outras modalidades, serão evidentes para os versados na técnica após um estudo das informações fornecidas neste documento. As informações fornecidas neste documento, e particularmente os detalhes específicos das modalidades exemplificativas descritas, são proporcionados principalmente para clareza de compreensão e não devem ser entendidos como limitações necessárias das mesmas. Em caso de conflito, o relatório descritivo deste documento, incluindo

Claims (27)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para produzir um ingrediente de proteína alimentar a partir de um material queratinoso, caracterizado pelo fato de que compreende:
    adicionar uma quantidade de farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores a uma quantidade de material contendo proteínas queratinosas para fornecer uma mistura; e sujeitar a mistura à hidrólise sob condições suficientes para hidrolisar o material que contém proteínas na mesma.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal é selecionado a partir de amaranto, bulgur, farro, quinoa, espelta, teff, triticale, arroz selvagem, trigo, milho, cevada, centeio, milhete, aveia, arroz, sorgo ou farelo de trigo sarraceno.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal é selecionado a partir de farelo de trigo, milho, cevada, centeio, milhete, aveia ou arroz.
  4. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal é desengordurado.
  5. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal é adicionado em uma quantidade de 10% em peso ou menos, com base no peso total da mistura.
  6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal é adicionado em uma quantidade de 5% em peso ou menos, com base no peso total da mistura.
  7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o farelo de cereal e um ou mais açúcares redutores são adicionados ao material que contém proteínas queratinosas.
  8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais açúcares redutores compreendem galactose, glicose, gliceraldeído, frutose, ribose, xilose, celobiose, lactose, maltose, xarope de glicose, maltodextrina, dextrina ou glicogênio.
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    2/4
  9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um ou mais açúcares redutores é xilose.
  10. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais açúcares redutores são adicionados em uma quantidade de 5% em peso ou menos, com base no peso total da mistura.
  11. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um ou mais açúcares redutores são adicionados em uma quantidade de 1 % em peso ou menos, com base no peso total da mistura.
  12. 12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material queratinoso compreende penas cruas.
  13. 13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material contendo proteína queratina é submetido a hidrólise a vapor a uma pressão de cerca de 0 psig a cerca de 200 psig e/ou temperatura elevada por um período de cerca de 15 minutos a cerca de 240 minutos.
  14. 14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material contendo proteínas queratinosas é submetido à hidrólise enzimática.
  15. 15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a hidrólise enzimática compreende adicionar uma pasta de enzima proteolítica compreendendo uma quantidade de pelo menos uma enzima proteolítica em um ambiente aquoso à mistura para produzir uma pasta de proteína;
    incubar a pasta de proteína por um tempo suficiente para produzir o ingrediente de proteína alimentar.
  16. 16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a enzima proteolítica é selecionada do grupo que consiste em endoproteases, exoproteases, enzimas endógenas e combinações dos mesmos.
  17. 17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as endoproteases incluem enzimas selecionadas do grupo que consiste em
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    3/4 queratinase, papaína e combinações dos mesmos.
  18. 18. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material contendo proteína queratinizada hidrolisada é posteriormente processado por centrifugação, filtração, decantação, secagem, peneiração, acumulação antes da moagem, concentração, refrigeração, congelamento, pasteurização, acidificação, hidrolisação adicional e combinações dos mesmos.
  19. 19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a adição de uma quantidade de um ou mais antioxidantes ao material que contém proteínas queratinosas antes, durante ou após a hidrólise.
  20. 20. Alimento para animais de estimação, caracterizado por compreender um ingrediente de proteína alimentar produzido por um processo que compreende: adicionar uma quantidade de farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores a uma quantidade de material contendo proteínas queratinosas para fornecer uma mistura; e sujeitar a mistura à hidrólise sob condições suficientes para hidrolisar o material que contém proteínas na mesma.
  21. 21. Ingrediente de produto alimentar que consiste em material queratinoso hidrolisado, farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores e, opcionalmente, um ou mais antioxidantes.
  22. 22. Ingrediente de produto alimentar, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende 20% em peso ou menos de farelo de cereal e/ou 5% em peso ou menos de açúcar redutor, com base no peso total do ingrediente de produto alimentar.
  23. 23. Uso de farelo de cereal, caracterizado por melhorar a palatabilidade de um material queratinoso hidrolisado.
  24. 24. Método para remover odores ruins e/ou aumentar a palatabilidade de materiais queratinosos, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de adição de uma quantidade de farelo de cereal e/ou um ou mais açúcares redutores a uma quantidade de material contendo proteína queratinosa para fornecer uma mistura; sujeitar a mistura à hidrólise sob condições suficientes para hidrolisar o
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    4/4 material contendo proteínas e adicionar opcionalmente uma quantidade de um ou mais antioxidantes ao material contendo proteínas queratinosas antes, durante ou após a hidrólise.
  25. 25. Alimento para animais de estimação, caracterizado pelo fato de que compreende um ingrediente de produto alimentar que consiste em material queratinoso hidrolisado, farelo de cereais e/ou um ou mais açúcares redutores e, opcionalmente, um ou mais antioxidantes, em que a quantidade de material queratinoso hidrolisado é maior do que em um produto alimentar para animais de estimação sem farelo de cereais.
  26. 26. Alimento para animais de estimação, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o alimento para animais de estimação é um alimento úmido para animais de estimação e em que o ingrediente do produto alimentar é incluído em uma quantidade de 1% em peso a 25% em peso.
  27. 27. Alimento para animais de estimação, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o alimento para animal de estimação é um alimento seco para animais de estimação e em que o ingrediente do produto alimentar é incluído em uma quantidade de 1% em peso a 25% em peso.
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