BR112021002252A2

BR112021002252A2 - processo para a fabricação de um produto microextrudado comestível compreendendo proteína, composição obtida e uso do mesmo

Info

Publication number: BR112021002252A2
Application number: BR112021002252-0A
Authority: BR
Inventors: Giuseppe Scionti
Original assignee: Novameat Tech, S.L.
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2021-05-04
Also published as: US20210345643A1; CN118661801A; JP2021533749A; US11779033B2; EP3833194A1; WO2020030628A1; CN112839522B; CN112839522A; US20240041067A1; CO2021002711A2; CL2021000275A1; IL280604A; AU2019316690A1; JP7457389B2; AR115915A1; CA3107569A1; JP2024081671A; MX2021001422A; KR20210052438A

Abstract

PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL COMPREENDENDO PROTEÍNA, COMPOSIÇÃO OBTIDA E USO DO MESMO A invenção se refere a produtos microextrudados comestíveis com módulo de compressão e módulo de Young de tração assemelhando-se às propriedades mecânicas da carne, o dito produto comestível compreendendo diversas camadas de elementos microextrudados feitas de uma composição viscoelástica, a dita composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, altas quantidades de proteína e um polímero pseudoplástico comestível. A invenção descreve também processos particulares para obtenção de tais produtos microextrudados comestíveis, em particular, um método de impressão 3D. Usos particulares de produtos comestíveis são também listados, incluindo o uso como substituintes de carne. A invenção descreve também novas composições viscoelásticas comestíveis compreendendo proteínas e polímeros pseudoplásticos.

Description

“PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL COMPREENDENDO PROTEÍNA, COMPOSIÇÃO OBTIDA E USO DO MESMO”

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Europeu 18382598.3 depositado em 7 de Agosto de 2018.

Campo Técnico

[002] A presente invenção se refere ao campo da indústria alimentícia. Em particular, ao campo de produtos à base de proteína como substitutos de carne e alimento personalizável.

Fundamentos da Técnica

[003] Proteínas são componentes básicos em todos os organismos vivos, e nutrientes de proteína para uma dieta saudável podem ser obtidos por alimentos de origem tanto animal quanto vegetal. De acordo com o relatório “Health Promotion and Disease Prevention Knowledge Gateway” do European Commission’s Science and Knowledge Service (2017), uma dieta mista compreendendo diferentes nutrientes de proteína é fundamental para o correto funcionamento do corpo humano, provendo as condições para a atividade enzimática do corpo, imunidade, sinalização celular, e trabalho do músculo. Dentre os aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas, um grupo deles é chamado de aminoácidos indispensáveis (IAAs) ou aminoácidos essenciais (EAAs): o corpo humano não é capaz de sintetizá-los por si só, então eles devem ser providos na dieta para o corpo preencher suas funções fisiológicas. A baixa variedade de alimento, que é comum das dietas à base de vegetais de algumas regiões rurais do mundo, pode causar uma insuficiência nutricional de proteína. Por outro lado, a maioria das dietas Ocidentais (incluindo Europeias) são de alta qualidade em termos de ingestão de proteínas, pois essas dietas são à base de uma combinação de uma variedade de proteínas de origem vegetal e de alimentos à base de animal, ambos os quais são capazes de prover uma boa ingestão de IAAs. As consequências da deficiência de proteína incluem capacidades mentais reduzidas e doenças, tal como Kwashiorkor, especialmente em países afetados por desnutrição ou fome. A ingestão diária recomendada de proteína nutricional para homens e mulheres adultos com níveis normais de atividade física é cerca de 0,80 a 0,83 g por quilograma de peso corporal, embora a quantidade recomendada para crianças e mulheres grávidas seja superior para suportar o crescimento do corpo e a produção de leite, respectivamente. No caso especial de adultos mais velhos, recomenda-se que sua dieta diária seja igual ou superior em termos de ingestão de proteína que no caso de adultos mais jovens, mas isso depende da sua tendência a deficiências de proteína.

[004] O crescimento da população mundial (esperada como sendo 9,6 bilhões para 2050 de acordo com FAO) e a consequente demanda crescente por proteína de origem tanto vegetal quanto de animal deve ser levada em consideração me relação aos seus efeitos na mudança de clima, porque a estratégia atual para obter a maioria das proteínas de origem animal de pecuária exerce um papel importante na mudança do clima. A atividade pecuária contribui para o aquecimento global ainda mais que o transporte (40% mais que todos os meios de transporte combinados, incluindo carros, caminhões, aviões, trens e navios). Mais recentemente, estima-se que a indústria pecuária é responsável por 14,5% de todas as emissões de gás de estufa induzido por humano (GHG) do planeta Terra. Estas incluem os 37% do metano antropogênico e os 65% de óxido nitroso, o que multiplica 23 vezes e 296 vezes o GWP (Potencial de aquecimento Global) do CO2, respectivamente. As atividades de pecuária relacionadas à produção de gado, gado de leite, carne de porco e ave contribuem com 41, 20, 9 e 8 por cento das emissões totais de GHG derivadas do setor, respectivamente, embora a contribuição restante seja representada por armazenamento de esterco, processamento e transporte de produtos derivados de pecuária. Além do mais, a pecuária está tendo um efeito considerável na poluição de água potável e disponibilidade, biodiversidade, degradação de solos, desertificação e desmatamento, o último sendo a atividade de mudança relacionada ao solo que gera a maioria das emissões de GHG. Foi estudado o impacto ambiental de diferentes padrões de dieta e verificou-se que a dieta vegana teve o menor impacto. Além do mais, sabe-se que uma agricultura à base de vegetal tem um impacto ambiental muito menor com relação ao uso de água potável, quantidade de terra necessária e produtos residuais gerados que a agricultura para a produção de carne.

[005] Dados os argumentos descritos anteriormente na contribuição de uma dieta compreendendo uma variedade de nutrientes de proteína para a melhoria da saúde pública global, e na importância de um movimento no sentido de um sistema de agricultura e pecuária mais sustentável, a necessidade de encontrar estratégias saudáveis alternativas à carne produzida de animais parece fundamental e urgente.

[006] Recentemente, algumas alternativas à carne de pecuária têm surgido: algumas delas são baseadas no uso de ingredientes à base de vegetais, tal como soja para imitar a carne, embora outras sejam baseadas na tecnologia de engenharia genética de tecido, onde células são combinadas com um andaime e fatores de crescimento para gerar um então chamado produto de carne de laboratório.

[007] Na Patente US 9808029-B2 (2017), Fraser et al. revelaram um produto alimentar à base de vegetal compreendendo uma proteína contendo heme que produziu composto com um aroma associado à carne bovina quando assado, para lembrar o sabor da carne. Entretanto, as tecnologias atuais baseadas no uso de proteínas à base de vegetais para imitar o sabor de carne não são capazes de imitar a consistência, textura fibrosa e elasticidade da carne fibrosa de origem animal. De fato, uma das principais razões das propriedades e textura mecânica da carne é por causa de sua natureza anisotrópica típica.

[008] Técnicas tradicionais, tal como moldagem de alimento à base de vegetais, não podem imitar os tecidos animais nativos, porque elas não podem imitar a distribuição e orientação anisotrópica das fibras típicas de carne de animais vivos. Ao se moldar um material à base de vegetal, microestrutura de rede do molde obtido será muito diferente da microestrutura anisotrópica típica da carne.

[009] Em uma tentativa de se assemelhar melhor à textura da carne animal tradicional, um padrão estrutural fibroso com uma mistura granular de proteínas de planta (isolado de proteína de soja e glúten) foi desenvolvido e revelado por Krintiras et al. “On the use of Couette Cell technology for large scale production of textured soy-based meat replacers”, Journal of Food Engineering-2016, vol. no. 169, pp.: 205-213. Krintiras et al. demonstraram que a aplicação de fluxo cisalhante simples e calor em um dispositivo compreendendo dois cilindros coaxiais, estruturas fibrosas com fibras anisotrópicas e semelhantes à carne podem ser obtidas. As fibras são alinhadas ao longo da direção do fluxo do material nos dois cilindros. Esse material é considerado um bom substituto de carne, mas ainda não se assemelha à carne altamente texturizada e fibrosa. Além do mais, é necessário um dispositivo especial.

[010] Na Patente US US8703216-B2 (2014), Forgacs et al. revelaram um método para formar produtos de carne comestível com tecido modificado geneticamente formados como uma pluralidade de corpos multicelulares compreendendo células não humanas (especificamente miócitos) coesas umas nas outras na forma de camadas, incluindo uma estratégia com base em bioimpressão, que é o processo de impressão 3D com células vivas embutidas em tintas biocompatíveis, denominadas biotintas. Entretanto, em tecnologias com base em modificação genética de tecido é necessário cultivar células de animal em laboratórios, para fazê-las produzir uma estrutura celular similar à de carne de animais vivos. Além do mais, tecnologias atuais de engenharia de tecido são capazes de produzir apenas tecidos artificiais simplificados em comparação com os tecidos de animal nativos. Embora tecnologias de engenharia de tecido tentem direcionar as células para imitar a estrutura de tecidos nativos a um nível celular, essas estratégias exigem manutenção de uma cultura celular em grande escala no laboratório, que é muito cara e complicada, e comumente exigem prover as células cultivadas com uma grande quantidade de proteínas de origem animal, na forma do assim denominado Soro Bovino Fetal (FBS), para permitir seu crescimento.

[011] No Relatório Descritivo de Patente US US2016135493-A1 (2016), Kuo et al. revelaram um sistema de impressora de fabricação aditiva, compreendendo uma pluralidade de suportes de cápsula, capazes de fabricar produtos alimentícios por impressão 3D através de um aparelho de extrusão telescópica.

[012] Outros autores também avaliaram a capacidade de impressão de proteína e materiais alimentícios fibrosos. Um exemplo são os produtos para lanche fabricados e revelados em Lille et al., “Applicability of protein and fiber-rich food materials in extrusion-based 3D printing”, Journal of Food Engineering-2017, http://dx.doi.org/10,1016/j.jfoodeng.201704.034. Lille et al. avaliaram a capacidade de impressão de diferentes composições comestíveis compreendendo diferentes concentrações de proteínas e/ou açúcares, tais como amido, leite desnatado, leite semidesnatado, combinações dessas composições comestíveis, farelo de centeio, aveia e feijão fava. Para muitas dessas composições, propriedades viscoelásticas onde medidas, incluindo o módulo de armazenamento (G’) e módulo de perda(G’’) e valores de ângulo de fase, finalmente concluindo que as composições usáveis para impressão e tendo ainda autossustentação uma vez impressas devem ter um G’ menor que 1.900 Pa. Em quaisquer outros casos, ocorreu a obstrução das extrusoras com composições altamente viscosas ou a separação de fase dos componentes. As estruturas impressas foram produzidas com uma escala micrométrica de VTT dispensando ambiente com base em tecnologia nScrypt (nScrypt, Inc, Orlando, Flórida), e um sistema de controle de movimento xyz controlado por CAD guiando os bicos para depositar estruturas em uma abordagem camada por camada. Lille et al., também avaliaram a capacidade do material impresso em termos de capacidades de autossustentação, bem como os efeitos de liofilização e de aquecimento em forno após a impressão.

[013] Muitos esforços foram feitos para obter materiais fibrosos comestíveis que além disso podem ser facilmente fabricados e processados. Entretanto, os parâmetros reológicos de composições de materiais altamente fibrosos exigem dispositivos particulares, tal como uma célula Couette, a fim de obter uma textura que se assemelha à alimento anisotrópico parcialmente fibroso (carne). Essas propriedades reológicas implicam, além do mais, obstrução de extrusoras no caso de dispositivo de impressão 3D ser usado, assim sendo altamente difícil de imprimir um alimento altamente fibroso e limitando as estratégias de impressão 3D a composições comestíveis com texturas macias (lanches, padrões de chocolate, bases de pizza etc.). As tecnologias existentes que produzem produtos à base de planta não são capazes de imitar simultaneamente o sabor, aparência, consistência, textura fibrosa e elasticidade de carne de animais vivos. Carne de tecnologias de laboratório com base em modificação genética de tecido têm uma série de desvantagens, incluindo o custo, complexidade e características demoradas de seus processos.

[014] Assim, existe uma necessidade de processos e materiais adicionais que poderiam fornecer todos os nutrientes essenciais reduzindo ao mesmo tempo, em particular, produção de carne animal, os ditos materiais evitando as desvantagens mencionadas anteriormente.

Sumário da Invenção

[015] Observou-se, supreendentemente, que a combinação de uma composição viscoelástica ou material particular que poderia ser microextrudada tendo ao mesmo tempo propriedades de autossustentação uma vez microextrudada, e a disposição particular de camadas compreendendo elementos microextrudados feitos da dita composição viscoelástica, deu como um resultado um produto comestível com uma textura final e propriedades mecânicas que se assemelham à carne tradicional ou um tipo de alimento com alta consistência fibrosa. Portanto, foi obtido um produto com propriedades nutricionais desejadas (devido à composição do material viscoelástico), formato tridimensional (3D), morfologia macroscópica e microscópica, consistência, elasticidade sob tensões tanto de tração quanto compressivas e textura para imitar propriedades mecânicas e nutricionais específicas de diferentes tecidos nativos de animal e vegetal.

[016] Assim, como será representado e ilustrado nos exemplos a seguir, muitas das propriedades mecânicas do produto microextrudado comestível torna o mesmo tanto um análogo de carne, substituto de carne útil, como carne de tecido geneticamente modificada que pode incluir a composição desejada de nutrientes fornecidos pela dita composição viscoelástica.

[017] Assim, um primeiro aspecto da invenção se refere a um processo para a fabricação de um produto microextrudado comestível compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, compreendendo as etapas de: (i) fornecer uma composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína e um polímero pseudoplástico comestível, a dita composição viscoelástica compreendendo uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49%, e pelo menos 45% de solvente comestível, ambas porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, o dito solvente comestível equilibrando em 100% em peso da composição viscoelástica; (ii) microextrudar a composição viscoelástica através de um orifício com uma largura ou diâmetro de 10 µm a 1000 µm para obter um ou mais elementos microextrudados; e (iii) empilhar as duas ou mais camadas compreendendo elementos microextrudados de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

[018] Modos particulares para realizar esse processo são detalhados nas seções seguintes.

[019] A invenção se refere a e fornece um produto microextrudado comestível compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, em que: - a porcentagem em peso de proteína em relação ao peso total do elemento microextrudado é de 19% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível em relação ao peso total do elemento microextrudado é pelo menos 45%; - os elementos microextrudados têm uma largura de seção transversal de 10 µm a 1000 µm; -o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young de tração do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young de tração medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p; e - as duas ou mais camadas de elementos microextrudados são empilhadas de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

[020] Assim, um segundo aspecto da invenção é um produto microextrudado comestível obtenível por um método como definido anteriormente, o dito produto compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, como previamente definido, e em que o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young de tração do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young de tração medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p.

[021] Esses módulos elásticos compressivos e de Young resultam de recursos qualitativos e quantitativos da composição viscoelástica da qual os elementos microextrudados viscoelásticos são produzidos, em combinação com os outros recursos do produto microextrudado comestível, a saber, seção transversal dos elementos e empilhamento das camadas de elementos microextrudados.

[022] Esse produto microextrudado comestível é obtido através de diferentes etapas mecânicas e opcionalmente químicas que não afetam sua comestibilidade e propriedades nutricionais. Além do mais, microextrusão pode ser realizada por impressão 3D, usando uma composição viscoelástica como tinta injetável para impressão 3D da qual os elementos microextrudados são produzidos. Isso é devido às propriedades reológicas da dita composição viscoelástica compreendendo proteínas e polímeros pseudoplásticos em solvente apropriado, em particular em água.

[023] Ainda um outro aspecto da invenção é o uso de um produto microextrudado comestível como definido anteriormente, como um substituto de carne. Esse aspecto pode também ser formulado como um substituto de carne compreendendo ou consistindo no produto microextrudado comestível do primeiro aspecto da invenção. Um “substituto de carne” de acordo com essa invenção é um produto usado para reduzir ou “substituir” carne real proveniente de animais para obter uma mistura tanto de carne de animais (bife, linguiça etc.) quanto do substituto de carne.

[024] Um outro aspecto adicional da invenção é o uso de um produto microextrudado comestível como definido anteriormente como um análogo de carne. Esse aspecto pode também ser formulado como um análogo de carne compreendendo ou consistindo no produto microextrudado comestível do primeiro aspecto da invenção. “Análogos de carne” são comumente entendidos como uma alternativa de carne, substituto de carne, simulação de carne, falsa carne, imitação de carne, carne vegetariana, carne à base de planta ou carne vegana, aproximam certas qualidades estéticas (tal como textura, sabor, aparência) ou características químicas de tipos específicos de carne. Algumas vezes eles são também denominados “substituto de carne” (ver Krintiras et al. supra).

[025] Um sucesso da invenção é, como exposto anteriormente, a combinação eficaz de uma composição viscoelástica qualitativa particular que pode ser microextrudada para obter elementos microextrudados autossustentados e a disposição dos ditos elementos microextrudados nas duas ou mais camadas. Essa composição viscoelástica tem parâmetros viscoelásticos apropriados que a torna capaz de microextrusão devido à presença do polímero pseudoplástico. Um polímero pseudoplástico é um composto polimérico com pseudoelasticidade, ou que é a mesma de uma viscosidade que diminui sob tensão de cisalhamento.

[026] Observou-se supreendentemente que novas misturas de proteínas e polímeros pseudoplásticos em um solvente (isto é, em água) tendo parâmetros viscoelásticos particulares são em particular boas para ser usadas na preparação do produto microextrudado comestível do primeiro aspecto. Assim, novas composições viscoelásticas particulares foram também desenvolvidas, com altos teores de proteína (de 19% a 49% na composição) e compreendendo também um polímero pseudoplástico comestível em um solvente comestível. Parametricamente definido, essas novas composições viscoelásticas têm um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’, os ditos G’ e G’’ medidos a uma frequência de 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas e com uma quantidade de solvente na composição de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e em que a razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88. Essa razão é também conhecida como a tangente de perda (tan(δ)).

[027] Assim um outro aspecto da invenção é uma composição microextrudável viscoelástica comestível compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína em uma porcentagem em peso em relação ao peso total da composição viscoelástica de 19% a 49%, a dita proteína selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de inseto, proteína de origem de algas, proteína de origem bacteriana e combinações das mesmas; e um polissacarídeo pseudoplástico comestível selecionado a partir de alginato, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, carragenina e combinações dos mesmos, em uma porcentagem em peso em relação à composição viscoelástica total de 0,2% a 40%; e em que a composição viscoelástica compreende pelo menos 45% em peso de solvente comestível, em relação ao peso total da composição. O equilíbrio do peso é o solvente até 100% da composição viscoelástica.

[028] Essa composição viscoelástica é microextrudável, assim com uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula da mistura de ingredientes (isto é, proteína, solvente comestível e polímero pseudoplástico) menor que 60% da largura ou diâmetro de orifício através do qual deve ser microextrudado. Distribuição homogênea significa que mais que 90% em peso das partículas têm um tamanho de partícula que é menor que 60% da largura ou diâmetro de orifício através do qual ela deve ser microextrudada.

[029] Assim, se a composição viscoelástica tiver de ser microextrudada através de orifícios com uma largura ou diâmetro particular variando de 10 µm a 1000 µm, a composição viscoelástica tem uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de menos que 6 µm a menos que 600 µm. Assim mais que 90% em peso das partículas têm um tamanho de partícula menor que 6 µm se a largura ou diâmetro de orifício através do qual ela deve ser microextrudada for de 10 µm; ou mais que 90% em peso das partículas tiverem um tamanho de partícula menor que 600 µm se largura ou diâmetro de orifício através do qual ela deve ser microextrudada for de 1000 µm.

[030] Com esses 60% da largura ou diâmetro de orifício, a obturação de extrusoras usadas na etapa (ii) do processo da invenção é evitada.

[031] Obtenção de composições viscoelásticas com altos teores de proteína (19%-49%) e polímeros pseudoplásticos com uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula não é trivial, uma vez que a mistura de proteínas em uma alta porcentagem em peso e pseudoplástico tende a separar as fases, assim impossibilitando a extrusão devido a entupimento das extrusoras e/ou decomposição do material a ser microextrudado. Por outro lado, a mistura tem que preservar a estrutura da proteína para assegurar, uma vez microextrudada, a palatabilidade (paladar) e textura de material fibroso à base de animal (ou tipo carne).

[032] O inventor surpreendentemente observou que uma mistura homogênea de proteínas com uma porcentagem em peso na mistura de 19% a 49%, um polímero pseudoplástico e pelo menos 45% de um solvente comestível equilibrando 100% da mistura, foi obtenível: (a) misturando as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e (b) aplicando agitação a altas forças centrífugas durante um aumento de temperatura da temperatura ambiente (isto é, 20 ºC) para menos que 95 ºC e mantendo a agitação e temperatura por um período de 1 minuto (min) a 30 minutos (min).

[033] Apesar da alta agitação, a estrutura da proteína não foi danificada ao ponto de perder as propriedades estruturais e organolépticas embora a mistura tenha sido constituída por partículas com tamanhos que foram adequados para passar através de uma microextrusora sem entupimento da mesma.

[034] Essas altas forças da gravidade são normalmente empregadas no campo de cerâmica, para obter misturas homogêneas de cimentos ou materiais cerâmicos. Entretanto, seu uso em composições compreendendo proteínas como material fibroso é desencorajado por causa do efeito de desnaturação nas ditas proteínas.

[035] Assim, um outro aspecto da invenção é uma nova composição microextrudável viscoelástica comestível compreendendo um polímero pseudoplástico comestível, uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49% p/p, e pelo menos 45% p/p de um solvente comestível, o dito solvente equilibrando em 100% p/p da composição viscoelástica, ambas porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, a dita composição viscoelástica tendo uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de menos que 6 µm a menos que 600 µm, e sendo obtenível ao: (a) misturar as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e (b) aplicar um ou mais ciclos de agitação a uma força centrífuga ou força centrífuga relativa (rcf) de 10g a 4000g, opcionalmente em mais de uma direção, aumentando ao mesmo tempo a temperatura de 20 ºC para uma temperatura menor que 95 ºC, e mantendo agitação e temperatura por um período de 1 minuto a 30 minutos.

[036] Forças centrífugas relativas em torno de 10g correspondem a 300 revoluções por minuto (rpm) em um rotor com um raio de 10 cm; 4000g correspondem a cerca de 6000 rpm, a saber, 5976 rpm. Forças centrífugas relativas em torno de 60g correspondem a 730 revoluções por minuto (rpm) em um rotor com um raio de 10 cm.

Breve Descrição dos Desenhos

[037] A Figura 1 em A representa uma formulação microextrudável (composição viscoelástica), composta de 25% p/p de proteína de arroz, 5% p/p de alginato de sódio e 70% p/p de água. A Figura 1 em B representa uma formulação não microextrudável, composta de 55% p/p de proteína de arroz e 45% p/p de água.

[038] A Figura 2 representa um exemplo de uma formulação que gera filamentos microextrudados autossustentados, composta de 25% p/p de proteína de arroz, 5% p/p de alginato de sódio e 70% p/p de água (Figura 2 A). A Figura 2 B representa uma formulação que gera filamentos microextrudados não autossustentados, composta de 5% p/p de alginato de sódio e 95% p/p de água.

[039] As Figura 3 A e Figura 3 B representam o processo de impressão de microextrusão 3D de dois produtos microextrudados em múltiplas camadas, com diferente composição e módulos viscoelásticos. Os produtos representados na Figura 3 A e Figura 3 B foram gerados usando as composições com 25% p/p de proteína de arroz, 5% de alginato de sódio, e 70% p/p de água (Figura 3 A), e 20% p/p de proteína de arroz, 5% de alginato de sódio, e 75% p/p de água (Figura 3 B).

[040] A Figura 4 representa uma distribuição XY, onde os eixos X e os Y representam o alginato de sódio e as concentrações de proteína de arroz, respectivamente, e as formulações imprimíveis 3D são contidas na área definida pelas curvas 1, 2, 3 e 4.

[041] A Figura 5A representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades viscoelásticas das formulações usadas para preparar um produto microextrudado comestível de acordo com a invenção. A Figura 5 B representa uma medição representativa dos módulos viscoelásticos de armazenamento (G’) e perda (G’’) (em Pa), medidos como uma função da amplitude de tensão (σ) em Pa. O gráfico na Figura 5 B representa uma medição representativa do teste de varredura de amplitude conduzido na composição com 20% p/p de proteína de arroz, 5% p/p de alginato de sódio e 75% p/p de água de acordo com a invenção.

[042] A Figura 6 representa uma distribuição XY, onde os eixos X e o Y representam as concentrações de alginato de sódio e de proteína de arroz, respectivamente, e as formulações imprimíveis 3D (A-H) são contidas na área definida pelas curvas 1, 2, 3 e 4, como previamente descrito na Figura

4. Os valores associados com cada uma das composições [G’, G’’, |η*|, tan(δ)] sumarizam seus parâmetros viscoelásticos.

[043] A Figura 7A representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades mecânicas sob tensões de tração dos produtos microextrudado comestíveis. A Figura 7B representa uma medição representativa da curva tensão-deformação de engenharia, quando um produto foi submetido a tensões de tração. A curva tensão-deformação de engenharia na Figura 7B representa um teste de tração representativo conduzido nos produtos gerados usando a composição com 25% p/p de proteína de arroz, 25% p/p de alginato de sódio e 50% p/p de água. A tensão é indicada em MPa, e a deformação em mm/mm.

[044] A Figura 8A representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades mecânicas sob tensões compressivas dos produtos microextrudados comestíveis. A Figura 8B representa uma medição representativa da curva tensão-deformação de engenharia, quando um produto foi submetido a tensões compressivas. A curva tensão-deformação de engenharia na Figura 8B representa um teste de compressão representativo conduzido no produto gerados usando a composição com 25% p/p de proteína de arroz, 25% p/p de alginato de sódio e 50% p/p de água. A tensão é indicada em MPa, e a deformação em mm/mm.

[045] A Figura 9 representa um gráfico representando as faixas de módulo elástico compressivo e módulo de Young de tração dos produtos microextrudados comestíveis de acordo com a invenção. Retângulos sombreados representam as faixas cobertas pelos produtos.

[046] A Figura 10 (A e B) representa imagens de microscopia eletrônica de varredura representativas da microestrutura de um produto selecionado a 200X de ampliação, em vista de topo e ângulos de visão transversais, respectivamente. O produto representado nessas imagens foi composto de 25% p/p de proteína de arroz, 25% de alginato de sódio, e 50% p/p de água.

[047] A Figura 11 (A e B) representa imagens de microscopia eletrônica de varredura representativas da microestrutura de um produto selecionado, a 200X e 15000X de ampliação, respectivamente. A Figura 11B representa uma ampliação da mesma imagem representada na Figura 11A; a uma maior ampliação, foi possível observar um alinhamento na direção das nanofibras, que são contidas no interior de um único filamento microextrudado.

[048] A Figura 12 representa uma representação ilustrativa do processo de impressão de microextrusão 3D de um produto análogo de carne, que foi gerado usando duas diferentes composições, cada uma em uma extrusora separada, e alternando as duas extrusoras em cada camada: especificamente, uma das extrusoras usadas nesse exemplo gerou camadas com a composição de 25% p/p de RP, 5% p/p de SA, e 70% p/p de água, enquanto a outra extrusora gerou camadas com a composição de 25% p/p de RP, 25% p/p de SA, e 50% p/p de água.

[049] A Figura 13 representa um exemplo de um produto análogo de carne microextrudado multicamadas comestível completado, que foi gerado usando uma composição com 12,5% p/p de proteína de arroz, 12,5% p/p de proteína de ervilha, 5% p/p de SA e 70% p/p de água.

[050] As Figuras 14 (A e B) representam imagens representativas obtidas durante o processo de cozimento em uma panela dos produtos descritos nesse exemplo, comparado a um pedaço de carne de peito de frango.

[051] A Figura 15 representa um exemplo de uma formulação viscoelástica microextrudável composta de 75% p/p de água, 20% p/p proteína de ervilha (PP) e 5% p/p carragenina (CG), que gera filamentos microextrudados autossustentados.

[052] A Figura 16 representa o processo de impressão de microextrusão 3D de um produto microextrudado multicamadas gerado usando uma composição viscoelástica com 73% p/p de água, 25% p/p de proteína de ervilha (PP), 2% de goma gelana (GG).

Descrição Detalhada da Invenção

[053] Todos os termos usados neste relatório descritivo, a menos que de outra forma declarado, devem ser entendidos em seu significado ordinário conhecido na técnica. Outras definições mais específicas para certos termos usados no presente relatório descritivo são apresentadas a seguir e devem ser aplicadas uniformemente em toda a especificação e reivindicações, a menos que uma definição de outra forma expressamente apresentada forneça uma definição mais ampla.

[054] De acordo com a descrição, uma “composição viscoelástica” ou “material viscoelástico” (usados intercambiavelmente como sinônimos) é uma composição que tem comportamento viscoelástico. Viscoelasticidade é a propriedade de materiais que apresentam tanto características viscosas quanto elásticas quando submetidos a deformação. Materiais viscosos, como água, resistem ao fluxo cisalhante e m linearmente com o tempo quando uma tensão é aplicada. Materiais elásticos deformam quando estirados e imediatamente retornam para seu estado original uma vez que a tensão é removida. Materiais viscoelásticos têm elementos com abas essas propriedades e, como tal, apresentam deformação dependente do tempo. Enquanto elasticidade é normalmente o resultado do estiramento da união ao longo de planos cristalográficos em um sólido ordenado, viscosidade é o resultado da difusão de átomos ou moléculas no interior de um material amorfo. Viscoelasticidade é estudada usando reometria de cisalhamento, aplicando uma pequena tensão oscilatória e medindo a deformação resultante. Os módulos de armazenamento e perda em materiais viscoelásticos medem a energia armazenada, representando a porção elástica, e a energia dissipada como calor,

representando a porção viscosa. Similarmente, é também definida e usada aqui como sinônimos de módulos de “armazenamento sob cisalhamento (G’)” e “perda por cisalhamento (G’’)”. Em reologia, pseudoelasticidade é o comportamento não Newtoniano de fluidos cuja viscosidade diminui sob tensão de cisalhamento ou tempo. É algumas vezes considerada sinônimo para comportamento pseudoplástico (como na presente descrição), e é normalmente definida excluindo efeitos dependentes do tempo, tal como tixotropia. O comportamento pseudoplástico em geral não é observado em líquidos puros com baixa massa molecular, ou soluções ideais de pequenas moléculas como sacarose ou cloreto de sódio, mas é frequentemente observado em soluções de polímero e polímeros fundidos, e fluidos e suspensões complexas como molho de tomate, creme chantilly, sangue, tinta e verniz de unha.

[055] Propriedades viscoelásticas são determinadas através de medições reológicas sob tensão de cisalhamento. Essa análise pode servir para avaliar as propriedades viscoelásticas ideais das composições que podem ser devidamente microextrudadas na forma de produtos multicamadas. Um dispositivo particular usado para esse fim é um reômetro, tal como o reômetro de Haake Mars III (Thermo Fisher Scientific, USA), normalmente operando a 23 °C. O sistema de medição consiste em um par de placas serrilhadas paralelas, para evitar escorregamento na parede e prover uma melhor pega das composições que são medidas. Para a medição de propriedades viscoelásticas das composições reveladas nessa descrição compreendendo proteínas e polímeros pseudoplásticos uma tensão compressiva com uma força normal de 5 N foi aplicada (ver a seguir nos exemplos). Testes oscilatórios foram conduzidos para medir os módulos viscoelásticos (módulo de armazenamento G’ e módulo de perda G’’), o módulo da viscosidade complexa (|η*|) e a tangente de perda (tan(δ)), medida como tan(δ)=G’’/ G’ (aqui também denominada razão G’’/G’), que determina a relação entre os módulos viscoelásticos. Para isso, dois diferentes tipos de testes oscilatórios são conduzidos: testes de varredura de amplitude e varredura de frequência. Nos testes de varredura de amplitude, a frequência é fixa em f=1 Hz,

e a amplitude da tensão aplicada (σ) é aumentada de 0,005 Pa para 2 Pa, para delimitar a região linear viscoelástica (VLR), que é a região para a qual os módulos viscoelásticos são independentes da amplitude de tensão, e valores constantes dos módulos são normalmente observados. Então, testes de varredura de frequência são conduzidos, em que a tensão aplicada é fixa em um valor na VLR, e a frequência é variada. Testes de varredura de frequência permitem a avaliação do comportamento dos módulos viscoelásticos sob frequências variáveis. A tangente de perda tan(δ) é medida a 0,15 Hz.

[056] O módulo elástico compressivo de um material caracteriza o relacionamento entre a tensão compressiva aplicada a um material e a deformação por compressão correspondente, essencialmente definindo com que facilidade se espreme ou comprime o material entre duas garras. No caso de materiais de base polimérica contendo alta quantidade de líquidos em suas redes, tais como hidrogéis, a análise de seu comportamento mecânico viscoelástico sob tensões compressivas é normalmente analisado submetendo os materiais a testes de compressão não confinados. Quando testes de compressão não confinados são realizados em tais materiais intumescidos com líquido, o módulo elástico compressivo é tipicamente calculado, comprimindo os materiais a baixas taxas de deslocamento fixas, como a inclinação da curva tensão-deformação de engenharia correspondente a um valor de deformação definido que é especificado no estudo (por exemplo, a 15% de deformação).

[057] O módulo de Young de tração (ou simplesmente módulo de Young) é um parâmetro mecânico de materiais que mede a rigidez de um material sólido sob tensão. Esse parâmetro dá informação a respeito do comportamento do produto comestível quando submetido a tensão de tração uniaxial. Ele define o relacionamento entre tensão (força por unidade de área) e deformação (deformação proporcional) em um material no regime elástico linear de um deformação uniaxial. O módulo de Young, E, pode ser calculado dividindo a tensão de tração de engenharia, σ, pela deformação extensional de engenharia, ε, na porção elástica (inicial, linear) da curva tensão-deformação de engenharia.

[058] A determinação de parâmetros mecânicos do produto microextrudado comestível nessa descrição foi feita usando métodos padrões conhecidos. Para avaliar a resistência mecânica dos produtos microextrudados comestíveis, o comportamento mecânico sob tensões de tração e compressão foi avaliado usando um sistema de teste servo-hidráulico com um sensor de carga de 500 N (MTS Bionix 358, USA) a 23 °C e com teores de solvente (água ou grau hidratação) no produto comestível variando de 45% a 90% p/p. Os valores do módulo de Young de tração (EY), tensão de engenharia na ruptura (σB) e deformação de engenharia na ruptura (εB) foram calculados sob tensão de tração uniaxial, e o valor do módulo elástico compressivo (EC) foi calculado sob tensão compressiva uniaxial não confinada. A taxa de deslocamento das garras foi mantida constante durante o experimento, sendo igual a 1 mm/min tanto para o teste de tração quanto compressão. O módulo de Young foi calculado como a inclinação da porção linear inicial da curva tensão-deformação de engenharia, enquanto a tensão de engenharia na ruptura (σB) e a deformação de engenharia na ruptura (εB) foram determinadas no ponto de fratura, que foi seguido por uma rápida diminuição do valor de tensão. Para os testes de compressão, o módulo elástico compressivo foi determinado pela inclinação da curva tensão- deformação a 15% deformação. Modos de medição equivalentes incluem a inclinação de um curva tensão-deformação a deformação de 10% a 60%.

[059] “Anisotropia” é a propriedade de ser direcionalmente dependente, que implica diferentes propriedades em diferentes direções, ao contrário de “isotropia“. Ela pode ser definida como uma diferença, quando medida ao longo de diferentes eixos, em propriedades físicas ou mecânicas de material (absorbância, índice refrativo, condutividade, limite de resistência etc.). Um exemplo de anisotropia é observado em madeira ou em carne, que é mais fácil de romper ao longo de seu grão do que através dele. Com as diversas disposições particulares dos elementos microextrudados que formam as camadas do produto comestível, o produto tem anisotropia no sentido de que será mais fácil dividi-lo ao longo de uma direção do que em uma outra, como também ocorre com carne de produção animal de tradicional. Isso é o caso quando as duas ou mais camadas do produto comestível são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas ficam orientados em paralelo.

[060] As expressões “comestíveis” e “sal comestível do mesmo” se refere a materiais, composições ou veículos (solventes) que podem ser ingeridos (grau alimentício) e que são compatíveis com outros ingredientes no produto comestível. Eles têm que ser para uso em humanos e animais sem excessiva toxicidade, irritação, resposta alérgica, imunogenicidade ou outros problemas ou complicações comensuráveis com uma razão risco/benefício razoável.

[061] Quando na presente descrição diz-se que as “duas ou mais camadas são de elementos microextrudados”, deve-se entender que as ditas camadas compreendem elementos microextrudados feitos da composição viscoelástica. A expressão inclui que as camadas são constituídas ou conformadas apenas desses elementos microextrudados ou que, além dos ditos elementos microextrudados, outros materiais comestíveis são também incluídos na camada. Da mesma maneira, a expressão “elementos microextrudados feitos de composição viscoelástica” se refere a elementos microextrudados feitos da dita composição viscoelástica.

[062] Para “seção vertical” deve-se entender, de acordo com essa descrição, como o plano da seção que corta as camadas de empilhamento perpendicularmente, permitindo visualização das diferentes camadas empilhadas.

[063] Na forma aqui usada, a expressão “tamanho de partícula” relativa à composição viscoelástica se refere a uma dimensão física característica. Por exemplo, no caso de uma partícula que é substancialmente esférica, o tamanho da partícula corresponde ao diâmetro da partícula. No caso de não perfeitamente esférica, que é normalmente o caso quando proteínas fibrosas são usadas, o tamanho corresponde normalmente ao menor eixo de uma elipsoide, uma vez que, durante extrusão, partículas elipsoides orientam seu eixo maior paralelo à direção de extrusão. Quando se refere a um conjunto de partículas como sendo de um tamanho particular, é contemplado que o conjunto pode ter uma distribuição de tamanhos em torno do tamanho especificado. Assim, na forma aqui usada, um tamanho de partículas ou tamanhos de partícula pode se referir a um modo de uma distribuição de tamanhos, tal como um tamanho de pico da distribuição de tamanhos. Além do mais, quando não perfeitamente esférica, que é normalmente o caso quando proteínas fibrosas são usadas, o diâmetro é o diâmetro equivalente da esfera ou corpo incluindo o objeto. Esse diâmetro é no geral referido como o “diâmetro hidrodinâmico”, cujas medições podem ser feitas usando um Wyatt Möbius acoplado com um sistema de pressurização de célula Atlas ou Malvernor além de sistemas de análise de tamanho de partícula por difração laser. Imagens por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) ou Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) também dão informação relativa aos diâmetros. Como alternativa, o tamanho de partícula pode ser medido usando um método de retenção de peneira, no qual o tamanho de partícula é medido por um método de peneiramento. De acordo com esse método de peneiramento, o material, cujo tamanho de partícula e/ou distribuição de tamanhos de partícula deve ser medido, é introduzido em uma peneira compreendendo unidades de peneiramento circulares. Cada unidade de peneiramento tem um diâmetro de poro particular, e elas são organizadas da maior para a menor, dessa maneira cada uma das unidades de peneiramento encerra hermeticamente a outra a fim de evitar perda de material. As unidades de peneiramento são submetidas a vibração por um tempo predeterminado (isto é, 5 minutos) de uma maneira tal que o material atinja todas as unidades de peneiramento, e o material fique no final do teste distribuído em diferentes frações ao longo de todas as unidades de peneiramento. As unidades de peneiramento são finalmente pesadas para calcular a porcentagem em peso de cada uma das frações.

[064] Distribuição homogênea de tamanhos de partícula se refere a um conjunto de diferentes tamanhos de partícula, mas com uma alta porcentagem (pelo menos 90%) de um tamanho particular ou grupo particular de tamanhos (isto é, menor que um valor fixo).

[065] Na forma aqui usada, o termo “% p/p”, “% em peso”, ou “porcentagem em peso” de um componente se refere à quantidade do único componente em relação ao peso total da composição ou, se especificamente mencionado, de outro componente.

[066] Como aqui indicado, a invenção engloba como um primeiro aspecto um processo para a fabricação de um produto microextrudado comestível compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, compreendendo as etapas de: (i) fornecer uma composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína e um polímero pseudoplástico comestível, a dita composição viscoelástica compreendendo uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49%, e pelo menos 45% de solvente comestível, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, o dito solvente comestível equilibrando em 100% em peso da composição viscoelástica; (ii) microextrudar a composição viscoelástica através de um orifício com uma largura ou diâmetro de 10 µm a 1000 µm para obter um ou mais elementos microextrudados; e (iii) empilhar as duas ou mais camadas compreendendo elementos microextrudados de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

[067] Assim, é fornecido um produto microextrudado comestível compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, em que: - a porcentagem em peso de proteína em relação ao peso total do elemento microextrudado é de 19% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível em relação ao peso total do elemento microextrudado é pelo menos 45%, o dito solvente comestível equilibrando em 100% em peso da composição viscoelástica; - os elementos microextrudados têm uma largura de seção transversal de 10 µm a 1000 µm; -o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p; e - as duas ou mais camadas de elementos microextrudados são empilhadas de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

[068] Então, um outro aspecto, como aqui indicado, é o produto microextrudado comestível obtenível por um método como definido anteriormente, o dito produto compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, como previamente definido, e, por causa do método, em que o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young de tração do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young de tração medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p.

[069] Em outras palavras, também forma parte da invenção um produto microextrudado comestível, obtenível: (i) fornecendo uma composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína e um polímero pseudoplástico comestível, a dita composição viscoelástica compreendendo uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49% em relação ao peso total da composição viscoelástica, e pelo menos 45% de solvente comestível, o dito solvente comestível equilibrando em 100% em peso da composição viscoelástica; (ii) microextrudando a composição viscoelástica através de um orifício com uma largura ou diâmetro de 10 µm a 1000 µm para obter um ou mais elementos microextrudados; e (iii) empilhando as duas ou mais camadas compreendendo elementos microextrudados de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

[070] Esse produto microextrudado comestível tem um módulo elástico compressivo e um módulo de Young de tração dentro dos valores supraindicados.

[071] Para “elementos microextrudados entrelaçados” deve-se entender que pelo menos dois dos elementos são cruzados no mesmo plano. Ao contrário, “elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente” se refere a elementos que estão em contato e interceptam, mas em planos diferentes, um elemento disposto no outro.

[072] Quando se diz que o módulo elástico compressivo e o módulo de Young do produto microextrudado comestível são medidos com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p, significa que a medida dessas duas propriedades mecânicas do produto comestível é feita quando o produto está na forma hidratada, no caso em que o solvente consiste em água, cujo solvente pode compreender componentes adicionais, tais como sais minerais, vitaminas e outros aditivos comestíveis. Portanto, os valores das duas propriedades mecânicas são antes de qualquer outro processo de secagem, cozimento, congelamento ou liofilização ser realizado.

[073] As seções seguintes se referem a modalidades particulares do primeiro e segundo aspectos.

[074] Em uma modalidade particular, o produto microextrudado comestível de acordo com o segundo aspecto é feito de uma composição viscoelástica compreendendo a proteína, o polímero pseudoplástico comestível, e o solvente comestível apropriado, em que a porcentagem em peso de proteína, polímero pseudoplástico comestível e do solvente comestível com relação à composição viscoelástica é a mesma porcentagem que no elemento microextrudado.

[075] Em uma outra modalidade particular, o produto microextrudado comestível do segundo aspecto compreende de 2 a 500 camadas, mais em particular de 2 a 100 camadas de elementos microextrudados. Em uma modalidade mais particular, ele compreende de 10 a

50 camadas de elementos microextrudados. Ainda mais em particular, ele compreende de 10 a 20 camadas de elementos microextrudados.

[076] As camadas do produto microextrudado comestível, que compreendem os elementos microextrudados são, certamente, configuradas pela disposição particular desses elementos microextrudados em um plano. Assim, as camadas são, em particular, formadas dos ditos elementos microextrudados, cujos elementos têm uma largura de seção transversal de 10 µm a 1000 µm. Como será indicado a seguir, dependendo do formato do orifício para microextrusão, os elementos terão uma seção transversal retangular ou quadrada, ou uma seção transversal circular. Nesse último caso, a largura de 10 µm a 1000 µm das camadas será a definida pelo diâmetro dos elementos com seção transversal circular. Alternativas às seções transversais, além das retangulares, quadradas ou circulares, incluem seção transversal elíptica, seção transversal em formato de estrela, seção transversal romboidal e seções transversais em outros formatos de poliedro. Certamente, de acordo com essa descrição, a expressão “largura de seção transversal”, quando é diferente de uma seção transversal retangular ou quadrada ou uma seção transversal circular, na qual a largura é a altura do retângulo/quadrado, ou diretamente o diâmetro do círculo, a dita largura se refere ao diâmetro da circunferência na qual a seção transversal do elemento microextrudado é circunscrita quando a seção transversal tem um formato de poliedro. Por exemplo, quando a seção transversal é em formato de estrela, a largura será definida pelo diâmetro da circunferência que circunscreve a dita estrela. Por outro lado, no caso de uma seção transversal elíptica do elemento microextrudado, a largura será qualquer dos comprimentos do eixo menor ou maior dependendo de como os elementos microextrudados são dispostos para configurar (ou formar) a camada de elementos microextrudados.

[077] Em uma outra modalidade particular, a largura dos elementos microextrudados é de 100 µm a 900 µm, mais em particular é de 200 µm a 800 µm, e ainda mais em particular de 400 µm a 600 µm. Em uma outra modalidade mais particular, a largura dos elementos microextrudados é selecionada de 400, 450, 500, 550 e 600 µm. Essa largura corresponde ao diâmetro (ou seção transversal) de um elemento microextrudado que é um filamento microextrudado.

[078] Em uma modalidade particular do produto microextrudado comestível de acordo com a invenção, os elementos microextrudados são selecionados a partir de folhas microextrudadas, filamentos microextrudados, tanto folhas quanto filamentos dispostos em paralelo e formando uma camada, e combinações dos mesmos. Com essa combinação dos mesmos, deve-se entender que em uma camada os elementos microextrudados que formam a mesma podem ser iguais ou diferentes, assim incluindo a opção de uma combinação de folhas microextrudadas e filamentos microextrudados. Essas combinações visam texturizar o produto microextrudado comestível se assemelhando a uma textura de carne fibrosa, assim uma distribuição de fibras anisotrópica.

[079] Em uma outra modalidade particular, os elementos microextrudados são empilhados de uma maneira tal que os elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo, se assemelhando à orientação de muitas fibras de músculo esquelético de animais. De fato, as fibras de músculo dos músculos esqueléticos (ou também denominados estriados) de uma variedade de animais são células que exibem um formato alongado, e feixes de tais elementos são frequentemente arranjados em uma direção preferida e paralela para formar uma estrutura denominada fascicle, que é envolta por uma estrutura passiva denominada perimísio. Tais fascicles, que, por sua vez, são arranjadas em um grupo para formar a fascia muscular, podem ser preferivelmente orientados na mesma direção que o eixo principal do músculo, formando os assim denominados músculos paralelos.

[080] Em uma outra modalidade particular, o produto microextrudado compreende elementos em uma camada que resultam da extrusão através de extrusoras ou bocais que são compostos de múltiplas microextrusoras ou microbicos, de uma maneira tal que os elementos extrudados são compostos de múltiplos polígonos com uma largura de 10 µm a 1000 µm, definindo uma seção transversal do elemento extrudado que apresenta múltiplos polígonos entrelaçados. Nessa modalidade, o elemento extrudado em uma camada pode ser composto de múltiplos microelementos com uma largura de 10 µm a 1000 µm.

[081] Em outras palavras, se a extrusora ou bico for composta de múltiplas microextrusoras ou microbicos, os elementos microextrudados ficam dentro da dimensão indicada (largura de 10 µm a 1000 µm). Por exemplo, o elemento extrudado é fabricado a partir de múltiplas microextrusoras com formato retangular, tais microextrusoras orientadas diferencialmente, e finalmente definindo uma área seccional transversal final de uma hélice.

[082] Em uma outra modalidade particular do processo ou do produto microextrudado comestível de acordo com os primeiro e segundo aspectos, respectivamente, a porcentagem em peso de proteína em relação ao peso total do elemento microextrudado, ou que é a mesma na composição viscoelástica, é de 25% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%. Em uma outra modalidade particular a porcentagem em peso de proteína é de 29% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%. A porcentagem em peso de proteína e de solvente comestível na composição viscoelástica é definida como a quantidade de proteína ou de solvente na composição viscoelástica a ser usada para microextrusão.

[083] Uma outra modalidade particular do processo do primeiro aspecto ou do produto microextrudado comestível de acordo com o segundo aspecto da invenção, a proteína é selecionada a partir de proteína de origem animal; proteína de origem vegetal; proteína de origem de algas; proteína de origem de levedura; proteína de origem bacteriana; e combinações das mesmas. Certamente, quando se diz que a composição viscoelástica compreende uma proteína, deve-se entender que engloba um ou mais tipos de proteína da mesma origem, ou de diferentes origens. Para proteína de origem bacteriana e proteína de origem de levedura, devem ser englobadas as proteínas que podem ser produzidas nesses organismos e células por processos biotecnológicos, bem como as proteínas inerentes desses organismos e células.

[084] Uma outra modalidade particular do processo do primeiro aspecto ou do produto microextrudado comestível de acordo com o segundo aspecto da invenção, a proteína é selecionada a partir de proteína de origem animal não humano; proteína de origem vegetal; proteína de origem de algas; proteína de origem de levedura; proteína de origem bacteriana; e combinações das mesmas.

[085] Proteína de origem animal não humana particular é selecionada a partir de mamífero não humano, tais como gado, porco, ovelha, cabra e cavalo; animais de criação, tais como galinha e peru; proteína de inseto; proteína de peixe; e combinações das mesmas. Proteína de origem animal não humana se refere não apenas a proteínas diretamente derivadas de tecido de músculo, mas também de compostos obteníveis a partir desses animais, tais como produtos de laticínios derivados de leite. De particular interesse são proteínas contendo grupos heme (ou proteína contendo hemes), em geral, de origem de gado. Proteína de origem vegetal particular é selecionada a partir de proteína de fruta, proteína de cereal, tais como milho, arroz, trigo, soja, cevada, aveia, sorgo, centeio, triticale, folio, e uma combinação dos mesmos. Também de particular interesse são proteínas contendo hemes de origem vegetal, levedura, algas ou bacteriana.

[086] Em uma outra modalidade particular do processo do primeiro aspecto, ou do produto microextrudado comestível do segundo aspecto, a proteína é proteína animal não humana. Em ainda uma modalidade mais particular, é proteína de inseto.

[087] Em uma modalidade particular do processo ou produto microextrudado comestível de acordo com a invenção, a proteína é selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas. Com essa modalidade particular, produtos veganos (isto é, não contendo proteína animal) são obtidos.

[088] Em uma outra modalidade particular do processo ou produto microextrudado comestível de acordo com o primeiro aspecto e segundo aspecto, a porcentagem em peso de comestíveis pseudoplástico em relação ao peso total do elemento microextrudado, ou que é o mesmo na composição viscoelástica de conformidade com o dito elemento microextrudado, é de 0,2% a 40%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%.

[089] Em uma modalidade mais particular, o polímero pseudoplástico comestível é selecionado a partir de: - um polissacarídeo, mais em particular dentre o grupo que consiste em amido incluindo amido de milho, amido de ervilha de vada, amido de arroz, amido kudzu e outros amido, goma de alfarroba, goma tara, goma guar, goma xantana, carragenina e seus derivados, tais como carragenina kappa, furcelarato e iota carragenina, goma karaya, goma gelana, goma gelana desacetilada, goma gelana alto acrila (elástica), goma gelana rígida (baixo acrila), goma arábica, ácido algínico ou um sal comestível de ácido algínico, tais como alginatos de sódio e derivados, tais como alginato di-aldeídos e alginatos oxidados, curdlan, konjac ou konjac glucomanan, goma fenugreek, celulose e seus derivados, tais como hidroxipropil celulose, hidroxipropil metil celulose, carboximetil celulose, ou metil celulose, celulose nanofibrilada ou nanofibras de celulose, celulose bacteriana, quitina, quitosano, pectina, pectina alta metoxila, pectina baixa metoxila, glicosaminoglicanos, tais como hialuronan, ágar, agarose, dextran, pululan, curdlan, e combinações dos mesmos; - uma proteína pseudoplástica, mais em particular dentre o grupo que consiste em de concentrados de proteína de leite, leite de manteiga, betalactoglobulina, ovo em pó branco, soro de leite, colágeno, gelatina, gelatina metacrilada, glicoproteínas, proteínas contidas no fluido senovial, tais como albumina e globulinas, proteínas do soro bovino, e combinações dos mesmos; e combinações de um polissacarídeo e uma proteína pseudoplástica.

[090] Em uma modalidade mais particular, o polímero pseudoplástico é um polissacarídeo selecionado a partir de o grupo consistindo de amido de milho, amido kudzu, goma de alfarroba, ácido algínico ou um sal comestível de ácido algínico, tais como alginatos de sódio, tara goma, kapa carragenina, furcelarato, carragenina iota, curdlan, konjac, celulose e seus derivados, tais como hidroxipropil celulose, hidroxipropil metilcelulose, carboximetilcelulose, ou metilcelulose, pectina, celulose bacteriana, goma karaya, goma guar, goma gelana, goma gelana alta acrila(elástica), goma gelana rígida (baixa acrila), goma arábica, quitina, quitosana, e goma xantana, ágar, agarose, e combinações dos mesmos.

[091] Em uma outra modalidade particular, opcionalmente em combinação com qualquer das modalidades citadas ou a seguir, o polímero pseudoplástico é uma proteína pseudoplástica, mais em particular dentre o grupo que consiste em proteína de arroz, proteína de cânhamo, colágeno, gelatina, elastina, fibronectina, osteopontina, proteína carob, proteína de ervilha, proteína de carne, proteína espirulina, proteína de aveia, proteína de soja, proteína de lentilha, soro de leite, proteína de amendoim, feijão mungu, e combinações dos mesmos.

[092] Certamente, o polímero pseudoplástico poderia ser acompanhado de outros compostos com comportamento pseudoplástico. Esses compostos com comportamento pseudoplástico podem ser usados como o único composto pseudoplástico no elemento microextrudado (ou composição viscoelástica fornecida no processo). Os compostos pseudoplásticos não sendo composto pseudoplásticos polimérico são selecionados a partir de lipídios pseudoplásticos, em particular, lecitina, manteiga, ácidos graxos ômega-3, ésteres de sacarose, óleos de animal e óleos vegetais grau alimentício incluindo óleos de palmeira, coco, canola, jojoba, milho e girassol; fluidos pseudoplásticos, em particular fluido sinovial, soro bovino, suspensões de partículas, micropartículas e nanopartículas, e combinações dos mesmos. Outros compostos ou composições pseudoplásticos são selecionados a partir de ésteres de sacarose, queijo, geleia, molho de tomate, maionese, sopa, bala puxa-puxa e iogurte.

[093] Em ainda uma modalidade mais particular do primeiro e segundo aspectos, o polímero pseudoplástico é um polissacarídeo selecionado a partir de ácido algínico ou um sal comestível de ácido algínico, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, carragenina e combinações dos mesmos. Todos os polissacarídeos são de grau comestível. Em ainda uma modalidade mais particular do primeiro e segundo aspectos, o polímero pseudoplástico é um polissacarídeo selecionado a partir de ácido algínico ou um sal comestível de ácido algínico, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina e combinações dos mesmos. Todos os polissacarídeos são de grau comestível.

[094] Mesmo em uma modalidade mais particular, o polímero pseudoplástico é ácido algínico ou um sal comestível de ácido algínico e compreende cadeias de polissacarídeo algínico de diferentes comprimentos. Assim, o polímero pseudoplástico é uma mistura de cadeias de ácido algínico (ou sais) com diferentes pesos moleculares.

[095] Com esse alginato de sódio particular sendo uma mistura de cadeias de polissacarídeo de diferentes comprimentos e assim de diferentes pesos moleculares, a viscosidade tanto da composição viscoelástica quanto do elemento microextrudado é particularmente baixa a altas taxas de cisalhamento, enquanto a dita viscosidade é aumentada a baixas taxas de cisalhamento. Altas taxas de cisalhamento estão presentes durante o processo de microextrusão. Taxas de cisalhamento baixas ou nulas estão presentes uma vez que o elemento microextrudado é depositado em um suporte e, devido à composição da composição viscoelástica, é autossustentado.

[096] Por “autossustentação” deve-se entender que, uma vez microextrudado em qualquer formato desejado (folha ou filamentos de seção transversal circular), o elemento microextrudado não espalha ou perde seu formato. A capacidade de autossustentação é o resultado da composição viscoelástica que pode ser microextrudada devido ao seu comportamento como líquido, e que, uma vez depositado em um suporte, se comporta como um sólido.

[097] Em uma modalidade mais particular, o ácido algínico ou sal comestível de ácido algínico tem uma viscosidade de 4 Pa.s a 5000 Pa.s. Mais em particular, o ácido algínico ou sal comestível de ácido algínico tem uma viscosidade de 100 Pa.s a 1200 Pa.s, ainda mais em particular a viscosidade é de 200 Pa.s a 800 Pa.s. Em uma outra modalidade particular, o ácido algínico ou sal comestível de ácido algínico tem uma viscosidade selecionada a partir de o grupo que consiste em 300 Pa.s, 350 Pa.s, 400 Pa.s, 450 Pa.s, 500 Pa.s, 550 Pa.s, 600 Pa.s, 650 Pa.s, 700 Pa.s, 750 Pa.s e 800 Pa.s. Essa viscosidade é definida como a viscosidade dinâmica medida em uma composição a 1% de ácido algínico em água a 25 ºC em um viscosímetro dinâmico.

[098] Sais comestíveis particulares de ácido algínico incluem um sal de ácido algínico alcalino ou alcalino terroso e combinações dos mesmos. Mais em particular, o sal de sódio de ácido algínico (alginato de sódio)

[099] Em uma outra modalidade particular do primeiro e segundo aspectos da invenção, o solvente comestível é selecionado a partir de água potável, sucos de fruta, sucos de carne, e combinações dos mesmos. Certamente, pode ser qualquer líquido comestível capaz de ser misturado com as proteínas e o polímero pseudoplástico para obter uma pasta homogeneizada. Mais em particular é água potável, que opcionalmente compreende compostos comestíveis adicionais selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corante, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, e combinações dos mesmos.

[100] Em uma outra modalidade particular, opcionalmente em combinação com qualquer modalidade anterior, ou a seguir, a dita composição viscoelástica tem um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um reômetro consistindo em um par de placas serrilhadas paralelas e com uma quantidade de solvente na composição de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e o razão G’’/G’ na composição viscoelástica sendo de 0,24 a 0,88. Em uma modalidade mais particular, o módulo de armazenamento G’ é maior que 2000 Pa e o módulo de perda G’’ é maior que 1000 Pa.

[101] Em uma modalidade mais particular do produto microextrudado comestível de acordo com o primeiro aspecto, o módulo de armazenamento G’ da composição viscoelástica tem valores de 2000 Pa a 140000 Pa, e o módulo de perda G’’ da composição viscoelástica tem valores de 1000 Pa a 40000 Pa; e em que a razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88.

[102] Produtos microextrudados comestíveis da invenção são em particular concebidos como materiais comestíveis personalizados que, além dos teores de proteína e do polímero pseudoplástico incluem compostos comestíveis adicionais de interesse. Assim, em uma outra modalidade particular, o produto microextrudado comestível é feito de uma composição viscoelástica de conformidade com os elementos microextrudados que compreende adicionalmente aditivos comestíveis selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células e extratos das ditas células, e combinações de todos esses compostos e/ou células e/ou extratos celulares.

[103] Assim, o processo compreende prover na etapa (i) uma composição viscoelástica que compreende adicionalmente aditivos comestíveis selecionada a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células e extratos das ditas células, e combinações de todos esses compostos e/ou células e/ou extratos celulares.

[104] Em uma modalidade mais particular, células são selecionadas a partir de células de animal, células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, e extratos das ditas células, e combinações de todas essas células e/ou extratos celulares. Em uma outra modalidade particular, as células são selecionadas a partir de células de animal não humano, células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, e extratos das ditas células, e combinações de todas essas células e/ou extratos celulares. Em ainda uma outra modalidade particular, células são selecionadas a partir de células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, e extratos do dito células, e combinações de todas essas células e/ou extratos celulares.

[105] “Extratos celulares” são misturas de compostos celulares obtidos por lise das células de interesse e centrifugação das paredes celulares, genoma DNA, e outros resíduos. O restante são o maquinário celular necessário incluindo ribossomas, aminoacil-tRNA sintetases, fatores de iniciação e alongamento de tradução, nucleases etc. Extratos celulares comuns em uso atualmente são feitos de E. coli (ECE), reticulócitos de coelho (RRL), germe de trigo (WGE), e células de inseto (ICE). Todos esses extratos são comercialmente disponíveis. Extrato de levedura é o nome comum para produtos de levedura feitos pela extração dos conteúdos de célula (e remoção das paredes celulares); eles são usados como aditivos ou flavorizantes de alimento, ou como nutrientes para meio de cultura bacteriano. Alternativamente, ingredientes que carregam uma forma concentrada e encapsulada de ácidos graxos ômega-3 (tal como Cubiq Smart Ômega-3), ou ingredientes compostos de proteínas ou proteínas baixa gordura de células de animal, células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, extratos das ditas células, e combinações das ditas células e/ou extratos das ditas células, incluindo substitutos e componentes de substituição de carne cultivados em célula e baseados em célula (tal como Cubiq Smart Fat).

[106] A adição das células ou extratos celulares à composição viscoelástica a ser adicionalmente extrudada permite manter as propriedades de extrusão da composição, a fim de obter adicionalmente elementos microextrudados feitos da dita composição.

[107] Quando nessa descrição são reveladas proteína animal ou células de animal, elas também incluem células de humano isoladas ou proteínas de humano isoladas. Fontes dessas células e/ou proteínas de humano são em particular das culturas celulares estabelecidas e/ou obtidas por tecnologia recombinante. O uso de proteína e/ou células de humano permite, por exemplo, usar hemoglobina ou eritropoietina recombinante de humano, que são melhor assimiladas por humanos. Modalidades particulares do processo ou produto microextrudável comestível da invenção que compreende proteínas são concebidos como produto comestível personalizado que pode conter células, extratos celulares e proteínas de interesse, mesmo com um efeito terapêutico.

[108] Dentre os compostos aromatizantes, aromas associados a carne são preferidos, tal como aromas associado a carne de boi, de frango ou outro análogo de carne, ou sabores marcantes. Muitos desses aromas são compostos voláteis que, em particular, surgem quando o produto comestível é cozido. Exemplos desses compostos voláteis incluem 2-metil-furan, bis(2-metil-3-furil)dissulfeto, 2-pentil-furan, 3,3′-ditiobis-2-metil-furan, 2,5-dimetil- pirazina, 2-metil-3-furantiol, diidro-3-(2H)-tiofenona, 5-metil-2- tiofenocarboxaldeído, 3-metil-2-tiofenocarboxaldeído, 2-metil-tiazol, dimetil sulfeto, decanal, 5-etildiidro-2(3H)-furanona, diidro-5-pentil-2(3H)-furanona, 2- octanona, 3,5-octadien-2-a, p-Cresol, ácido hexanóico, hidrogênio diacetato de sódio, ácido succínico, ácido 2-hidroxipropanoide (ácido lático), hidroxil-2,5- dimetil-3(2H)-furanona (furonol), ácido tartárico, 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)- furanona, 3-fenil-propenal (aldeído cianímico), ou combinações desses.

[109] Outros aditivos comestíveis particulares dentre as categorias mencionadas anteriormente incluem açúcares adicionais selecionados a partir de glucose, ribose, frutose, lactose, xilose, arabinose, glicose-6-fosfato, maltose, e galactose, e misturas de dois ou mais dos mesmos, bem como aminoácidos isolados adicionais selecionados a partir de cisteína, cistina, tiamina, metionina, e misturas de dois ou mais dos mesmos. Outros aditivos são selecionados a partir de um ou mais de ácido acético, ácido lático,

ácido glicólico, ácido cítrico, ácido succínico, ácido tartárico, ácido caprílico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido palmitoleico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido alfa linolênico, ácido gama linolênico, ácido araquídico, ácido araquidônico, ácido beênico, e ácido erúcico.

[110] Todos esses aditivos estão, em uma modalidade particular, formando parte ou são compreendidos na composição viscoelástica da qual os elementos microextrudados são formados. Em uma outra modalidade particular, os aditivos são adicionados uma vez que a composição viscoelástica tenha sido microextrudada.

[111] Assim, em uma modalidade particular do processo de acordo com o primeiro aspecto, ele compreende adicionalmente, após qualquer uma das etapas (ii) e (iii), uma etapa (iv) de adicionar um ou mais aditivos selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células e extratos das ditas células, e combinações de todos esses compostos e/ou células e/ou extratos celulares, células e extratos celulares mais em particular por um processo de cultura de célula.

[112] Esses um ou mais aditivos são adicionados por vazamento, jateamento de tinta, aplicação de gotas, ejeção ou pulverização assistida por laser nos elementos microextrudados, ou por microextrusão de uma composição compreendendo os ditos aditivos nos elementos já microextrudados.

[113] Em ainda uma outra modalidade particular, o produto microextrudado comestível compreende um composto terapêutico (fármaco) em uma quantidade terapeuticamente eficaz, o que significa que é em uma quantidade que, quando administrada, é suficiente para impedir o desenvolvimento de, ou aliviar até um certo ponto, um ou mais dos sintomas da doença que é alvejada. A dose particular do composto administrado de acordo com essa invenção certamente será determinada pelas circunstâncias particulares em torno do caso, incluindo o composto administrado, a via de administração, a condição particular que está sendo tratada, e as considerações similares. Exemplos de composto terapêuticos incluem, em particular, compostos antibióticos.

[114] Em uma modalidade particular do produto microextrudado comestível compreendendo aditivos que são adicionados uma vez que a composição viscoelástica tenha sido microextrudado, os ditos aditivos são, em particular, células selecionadas dentre células de animal, células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, extratos das ditas células, e combinações das ditas células e/ou extratos das ditas células. Mais em particular, são células selecionadas dentre células de animal não humano, células de plantas, células de algas, células de levedura, células bacterianas, extratos das ditas células, e combinações das ditas células e/ou extratos das ditas células.

[115] Em ainda uma outra modalidade particular, o produto microextrudado comestível compreende células eucariótica ou procarióticas, sendo as células eucarióticas selecionadas dentre células de levedura, células de algas, células de inseto, células de mamífero (incluindo células de mamífero humano e não humano), células de aves domésticas ou combinações das mesmas; e sendo as bactérias comestíveis procarióticas de uso probiótico. Dentre células de mamífero, o produto microextrudado comestível compreende, em particular, células selecionadas a partir de células de gado, células de coelho, células de porco, células de ovelha, células de cabra, e células de cavalo. Outras células de animal não humano são selecionadas a partir de células de aves domésticas, tais como células de galinha e peru; células de inseto; e células de peixe, e combinações das mesmas.

[116] Em uma outra modalidade particular do primeiro e segundo aspectos, o elemento microextrudado ou composição viscoelástica de conformidade com a mesma compreende uma ou mais proteínas em uma porcentagem em peso de 25%, um ou mais polímeros pseudoplásticos, em particular polissacarídeos pseudoplásticos, em uma porcentagem em peso de 5%, e água potável como solvente comestível, a dita água opcionalmente incluindo compostos comestíveis adicionais selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, e combinações dos mesmos, sendo a porcentagem em peso de água potável ou da água potável com aditivos de 70% em relação ao peso total da composição viscoelástica ou de um elemento microextrudado conformado a partir da dita composição viscoelástica.

[117] Em uma outra modalidade particular do processo e produto obtido de acordo com a invenção, o elemento microextrudado ou composição viscoelástica de conformidade com a mesma e fornecida na etapa (i) do processo compreende uma ou mais proteínas em uma porcentagem em peso de 25%, um ou mais polímeros pseudoplásticos, em particular polissacarídeos pseudoplásticos, em uma porcentagem em peso de 25%, e água potável as solvente comestível, o dito água opcionalmente incluindo compostos comestíveis adicionais selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, e combinações dos mesmos, sendo a porcentagem em peso de água potável ou do água potável com aditivos de 50% em relação ao peso total de composição viscoelástica ou de um elemento microextrudado de conformidade com a dita composição viscoelástica.

[118] Em ainda uma modalidade mais particular do produto comestível do primeiro aspecto, a composição viscoelástica ou elemento microextrudado compreende 25% de proteína de arroz e 25% de alginato de sódio e o equilíbrio de solvente (em particular água) para produzir 100% em peso da composição viscoelástica, e em que o produto tem um módulo elástico compressivo e um módulo de Young das camadas empilhadas de 7,15x103 Pa a 4,5x106 Pa e Young 0,12x106 Pa a 9,5x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade final de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p. Ou seja, os módulos de elástico compressivo e de Young são medidos com o produto microextrudado comestível na forma hidratada (ou solvatada), com uma quantidade de água (ou solvente) de 45% a 90%, a dita água (ou solvente) na composição viscoelástica formando os elementos microextrudados das duas ou mais camadas.

[119] Em ainda uma outra modalidade particular do produto microextrudado comestível do segundo aspecto, opcionalmente em combinação com qualquer das modalidades citadas ou a seguir, os elementos microextrudados que formam as camadas compreendem um composto reticulador selecionado a partir de reticuladores iônicos, em particular selecionado a partir de: - íons de potássio, íons de cálcio, em particular de CaCl2, CaCO3, CaSO4, e agentes de reticulação iônicos de cátions divalentes, tal como lactato gluconato de cálcio, glucono delta-lactona e combinações dos mesmos; e/ou - compostos de reticulação para polimerização em radical, em particular selecionados a partir de dimetacrilato de etileno glicol, ácido metacrílico ou N-isopropilacrilamida, glicidilacrilato e combinações dos mesmos; e/ou - agentes de reticulação covalentes, em particular selecionados a partir de glicerol, transglutaminase, tirosinase, laccase, peroxidase, sulfidril oxidases, genipin, polirotaxano hidrolisável, ácido adípico diidrazida, paraformaldeído, ou ácidos carboxílicos de reticulação para aminas primárias com 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimida/N-hidroxisuccinimida e combinações dos mesmos; e/ou - reticuladores macromoleculares, em particular poli(etilenoglicol)-propiondialdeído; e/ou - reticuladores por reação de adição, em particular selecionada de 1,6-hexametilenodiisocianato, divinilsulfona, 1,6-

hexanodibrometo e combinações dos mesmos; e/ou - reticuladores para estratégias de fotorreticulação, em particular selecionados a partir de polímeros metacrilatos reticulados por adição de fotoiniciadores, mais em particular de 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona, irgacure D2959, e fenil-2,4,6-trimetilbenzoilfosfinato de lítio, e combinações dos mesmos.

[120] Essa modalidade particular do segundo aspecto compreendendo compostos reticuladores nos elementos microextrudados é obtenível por uma modalidade particular do processo, no qual, após qualquer das etapas (ii) ou (iii), uma composição compreendendo o reticulador é adicionada, em particular, adicionada em gotas, aos ditos elementos microextrudados.

[121] No caso particular em que o reticulador compreende cátions divalentes, tais como íons de cálcio, esses são capazes de reticular, em particular, os polímeros de alginato (ou outros polímeros compreendendo grupos aniônicos, tais como grupos carboxílicos), em virtude de poderem formar duas ligações, ao contrário de íons monovalentes, tal como sódio, que pode apenas formar uma ligação. Quanto mais o alginato fica em contato com a solução de cloreto de cálcio, tanto mais rígido ficará o gel, já que mais reticulações são formadas. Também, dependendo da concentração de íons de cálcio, os géis são tanto termorreversíveis (baixas concentrações) quanto não (altas concentrações). Em uma modalidade particular, o reticulador é CaCl2, que é adicionado em gotas ao produto microextrudado usando uma solução com uma concentração de cloreto de cálcio de 50 a 300 mM, mais em particular de 100 mM a 150 mM.

[122] Em uma modalidade mais particular do primeiro e segundo aspectos, alguma das duas ou mais camadas são feitas de filamentos microextrudados da composição viscoelástica dispostas em paralelo e adjacentes com uma porcentagem de filamentos microextrudados na superfície da camada (porcentagem de densidade de enchimento) de 25% a 100%. Em uma outra modalidade particular, a porcentagem de filamentos microextrudados na superfície da camada é de 35% a 100%. Mais em particular, é de 40% a 100%. Em uma modalidade mais particular, é de 60% a 100%. Nessa modalidade particular, na qual as camadas são feitas ou compreendem filamentos microextrudados da composição viscoelástica, esses filamentos podem ser dispostos em diversas densidades de elementos microextrudados por unidade de superfície. Portanto, quando uma porcentagem de filamentos microextrudados por unidade de superfície de camada é abaixo de 100%, significa que os filamentos são dispostos em paralelo, mas não ficam em contato, levando assim a espaços vazios entre filamentos. Por outro lado, se o parâmetro de filamentos microextrudados por unidade de camada superfície for igual a 100%, isso significa que a camada é constituída pelos filamentos dispostos em paralelo e cada um em contato com o outro adjacente.

[123] Nessa modalidade particular, na qual os elementos microextrudados são filamentos, o que significa que eles são na forma de filetes com uma seção longitudinal maior que sua camada de seção transversal, eles têm uma seção transversal circular com um diâmetro de 10 µm a 1000 µm, mais em particular é de 100 µm a 900 µm, e também ainda mais em particular de 200 µm a 800 µm, ou também ainda mais em particular de 400 µm a 600 µm. Em uma modalidade mais particular, eles têm uma seção transversal circular com um diâmetro selecionado de 400, 450, 500, 550 e 600 µm.

[124] Durante processos de microextrusão, os compostos poliméricos, como no presente caso, proteínas, e o polímeros pseudoplásticos, ficam dispostos em paralelo ao longo da direção de extrusão. Isso dá origem aos elementos microextrudados compreendendo nanoelementos orientados todos os quais provendo propriedades mecânicas com comportamento anisotrópico e uma textura e consistência de carne. Assim, em uma modalidade mais particular, o produto microextrudado comestível compreende filamentos microextrudados que compreendem nanoelementos orientados, em particular, em um modo que se assemelha a nanofibras de carne.

[125] Em uma outra modalidade particular do primeiro e segundo aspecto, as duas ou mais camadas compreendem filamentos microextrudados e as camadas são empilhadas de uma maneira tal que uma seção vertical do material comestível com as múltiplas camadas fibrosas mostra os filamentos microextrudados de uma camada orientados diferencialmente em relação ao filamentos microextrudados de outra(s) camada(s) empilhada(s). Em particular, os filamentos microextrudados que formam uma camada parecem sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas, ou interceptados em uma camada. Nesse último caso com filamentos microextrudados interceptados eles são microextrudados e dispostos em paralelo, e filamentos microextrudados transversais são então dispostos unindo dois ou mais dos filamentos paralelos.

[126] Em uma modalidade particular do processo, antes da etapa (i) existe uma etapa de homogeneização da composição viscoelástica, o que significa que a composição viscoelástica é preparada misturando no solvente comestível a proteína e o dito polímero pseudoplástico para obter uma composição homogênea que não separa em fases.

[127] Mais em particular, essa composição homogênea é obtida misturando as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e aplicando um ou mais ciclos de agitação a uma força centrífuga ou força centrífuga relativa de 10g a 4000g, opcionalmente em mais de uma direção, aumentando ao mesmo tempo gradualmente a temperatura de 20 ºC para uma temperatura menor que 95 ºC, e mantendo agitação e temperatura por um período de 1 minuto a 30 minutos.

[128] Mais em particular, a mistura e agitação são realizadas em um sistema centrífugo assimétrico duplo. Surpreendentemente, apesar da agitação a alta velocidade (ou força da gravidade aplicada), ela não danifica a proteína, cuja proteína mantém as propriedades do material fibroso uma vez microextrudada.

[129] Em uma outra modalidade particular do processo do primeiro aspecto, a etapa (ii) é realizada a uma temperatura de 20 ºC a 90 ºC, mais em particular de 25 ºC a 50 ºC, ainda mais em particular à temperatura ambiente, de 25 ºC a 30 ºC. Em uma outra modalidade particular, opcionalmente em combinação com qualquer modalidade de processo anterior ou a seguir, a etapa (ii) é realizada por aplicação de pressão à composição viscoelástica por meio de um pistão. Em uma outra modalidade particular, a etapa (ii) é realizada de uma maneira tal que, uma vez microextrudados, os elementos são resfriados a uma temperatura de 5 ºC a 15 ºC.

[130] Em uma modalidade mais particular do processo, ele é realizado por impressão 3D e as camadas são conformadas como filamentos microextrudados obtidos por um bico com um diâmetro de 10 µm a 1000 µm. Mais em particular, o diâmetro é de 10 µm a 900 µm. Ainda mais em particular é de 200 µm a 800 µm, e ainda mais em particular de 400 µm a 600 µm, e ainda mais em particular selecionado de 400, 450, 500, 550 e 600 µm.

[131] Em uma outra modalidade particular do processo, opcionalmente em combinação com qualquer modalidades anterior ou a seguir, compreende adicionalmente após qualquer uma das etapas (ii) e (iii), uma etapa (v) de adicionar, entre elementos microextrudados em uma camada e/ou em uma camada de elementos microextrudados, uma composição compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma composição compreendendo material cartilagenoso e/ou material ósseo.

[132] A expressão “material cartilagenoso” se refere a células particulares, condrócitos e proteínas que compõem cartilagens de animal. Dentre proteínas existem compostos de matriz extracelular de proteínas de colágeno, elastina e cartilagem, tais como proteoglicanos, glicoproteínas e glicosaminoglicanos.

[133] A expressão “material ósseo” se refere a tecido ósseo incluindo osteoclastos, osteócitos, osteoblastos, compostos de matriz extracelular do osso, tais como proteínas de colágeno e substâncias inorgânicas precipitadas e sais minerais, em particular hidroxiapatita.

[134] Essa modalidade particular do processo dá um produto microextrudado comestível que compreende entre dois ou mais dos elementos microextrudados de cada camada e/ou entre uma ou mais das camadas de elementos microextrudados, uma composição compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais de triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma composição compreendendo material cartilagenoso.

[135] Esse produto microextrudado comestível é falsa gordura normalmente disposta entre fibras de proteína na carne, e tecido cartilagenoso que também acompanha as ditas fibras de proteína na carne. Assim, deve ser entendida como um produto incluindo o produto microextrudado comestível do primeiro aspecto, com a composição particular e recursos paramétricos, e adicionalmente porções de gordura e/ou tecido cartilagenoso e/ou material ósseo.

[136] A invenção também se refere a um produto compósito comestível compreendendo uma porção do produto microextrudado comestível de acordo com o segundo aspecto da invenção e uma porção de uma composição solidificada compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma porção de uma composição solidificada compreendendo material cartilagenoso; e/ou uma porção compreendendo material ósseo, a dita porção de composição compreendendo gordura e/ou material cartilagenoso e/ou material ósseo, adjacentemente em contato com a porção do produto microextrudado comestível.

[137] Esse produto compósito comestível pode ser fabricado primeiro fabricando o produto microextrudado comestível de acordo com o segundo aspecto e então adicionando um ou mais porções de gordura ou cartilagenosas ou de osso, geralmente na forma líquida que se solidificará uma vez adicionado, que permanece adjacente e aderido à porção de produto microextrudado comestível previamente definido devido à aderência inerente dos materiais.

[138] Em uma outra modalidade, o produto compósito comestível de acordo com a invenção pode ser fabricado usando o método de bioimpressão fresca (ou método de extrusão fresca), em que a extrusão da composição viscoelástica é realizada em um líquido, hidrogéis ou meio gel, tais como um líquido, hidrogel ou gel compreendendo ou consistindo em gordura como previamente definido e/ou material cartilagenoso, o dito líquido ou gel opcionalmente compreendendo sais comestíveis. Com esse método particular, os elementos microextrudados e as camadas de elementos microextrudados e/ou o produto microextrudado comestível são embutidos no dito líquido, hidrogel ou gel, melhorando a propriedade de autossustentação do produto microextrudado.

[139] Em uma outra modalidade particular do produto compósito comestível de acordo com a invenção, compreende adicionalmente uma porção de uma composição compreendendo material ósseo. Essa modalidade particular é adequada como produto comestível para uso veterinário. Um exemplo é um produto comestível para animais domésticos (isto é, cães, gatos).

[140] Produtos compósitos como definido se parecem com produtos de carne real de origem animal, incluindo gordura e ou material cartilagenoso entre fibras de proteína ou áreas de proteína da carne.

[141] A presente invenção engloba também novas composições viscoelásticas particulares que são microextrudadas para obter o produto comestível do primeiro aspecto. Essas novas composições microextrudáveis viscoelásticas comestíveis compreendem, em um solvente comestível apropriado, proteína em uma porcentagem em peso em relação ao peso total da composição viscoelástica de 19% a 49%, a dita proteína selecionada a partir de proteína de origem vegetal, em particular de proteína de cereal, proteína de fruta, proteína de semente e proteína de legumes, proteína de inseto, proteína de origem de algas, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas; e um polissacarídeo pseudoplástico comestível selecionado a partir de ácido algínico ou um sal comestível do mesmo, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, carragenina e combinações dos mesmos, em uma porcentagem em peso, em relação à composição viscoelástica total, de 0,2% a 40%; e em que a composição viscoelástica compreende pelo menos 45% em peso de solvente comestível, em relação ao peso total da composição. O equilíbrio do peso é o solvente até 100% da composição viscoelástica.

[142] Em uma modalidade particular da composição microextrudável viscoelástica, opcionalmente em combinação com qualquer das modalidades anteriores ou a seguir, a proteína é em uma porcentagem em peso em relação ao peso total da composição viscoelástica de 20% a 40%. Em uma modalidade mais particular, a porcentagem em peso da proteína é de 20% a 30%. Em uma modalidade mais particular é de 25%. Em uma outra modalidade mais particular, a proteína é de cereal, mais em particular, é proteína de arroz, e é em uma porcentagem em peso de 25% em relação ao peso total da composição viscoelástica.

[143] Em uma outra modalidade particular da composição microextrudável viscoelástica, opcionalmente em combinação com qualquer uma das modalidades anteriores ou a seguir, o polímero pseudoplástico comestível é em uma porcentagem em peso de 20% a 40%, mais em particular de 20% a 30%, em relação ao peso total da composição. Em uma modalidade mais particular, a porcentagem em peso de polímero pseudoplástico comestível é 25%. Em uma outra modalidade mais particular, o polímero pseudoplástico comestível compreendido na composição microextrudável viscoelástica em todas as porcentagens previamente listadas é um alginato de sódio.

[144] Em uma outra modalidade particular, a composição microextrudável viscoelástica compreende 25% de proteína de arroz; 25% de alginato de sódio; e solvente comestível com aditivos até equilíbrio 100% da composição.

[145] Em uma modalidade particular, opcionalmente em combinação com qualquer modalidades da composição viscoelástica anterior ou a seguir, o solvente é água potável e em uma outra modalidade particular a composição viscoelástica compreende aditivos comestíveis selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células ou um extrato dos mesmos, e combinações desses compostos e/ou células e/ou extratos celulares. Em uma outra modalidade particular, a composição viscoelástica compreende aditivos comestíveis selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células de animal ou um extrato dos mesmos, células de planta ou um extrato das mesmas, células de levedura ou um extrato das mesmas, células bacterianas ou um extrato das mesmas, e combinações das mesmas.

[146] Em uma modalidade particular, o solvente é água potável e em uma outra modalidade particular a composição viscoelástica compreende aditivos comestíveis selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, sais minerais, e combinações dos mesmos.

[147] Aditivos comestíveis particulares dentre as categorias mencionadas anteriormente incluem açúcares adicionais selecionados a partir de glicose, ribose, frutose, lactose, xilose, arabinose, glicose-6-fosfato, maltose, e galactose, e misturas de dois ou mais dos mesmos, bem como aminoácidos isolados adicionais selecionados a partir de cisteína, cistina, tiamina, metionina, e misturas de dois ou mais dos mesmos.

[148] Em uma modalidade mais particular das composições viscoelásticas da invenção, elas têm um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um reômetro consistindo em um par de placas serrilhadas paralelas e com uma quantidade de solvente na composição de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e a razão G’’/G’ na composição viscoelástica sendo de 0,24 a 0,88. Em uma modalidade mais particular, o módulo de armazenamento G’ é maior que 2000 Pa e o módulo de perda G’’ é maior que 1000 Pa. Em uma modalidade mais particular, o módulo de armazenamento G’ da composição viscoelástica tem valores de 2000 Pa a 140000 Pa, e o módulo de perda G’’ da composição viscoelástica tem valores de 1000 Pa a 40000 Pa; e em que a razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88.

[149] Em uma outra modalidade particular, o tamanho de partícula da composição viscoelástica é de 100 µm a 300 µm, mais em particular é de 200 µm a 240 µm. Em uma outra modalidade mais particular, o tamanho de partícula é de 200 µm a menos que 240 µm. Composições viscoelásticas com uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de 200 µm a menos que 240 µm são adequadas para ser microextrudadas através de um orifício de uma largura ou diâmetro de 400 µm.

[150] Outras modalidades particulares do primeiro e segundo aspectos da invenção relativas a recursos da composição viscoelástica também se aplicam a esse outro aspecto da invenção.

[151] Um outro aspecto da invenção é uma composição microextrudável viscoelástica compreendendo um polímero pseudoplástico comestível, uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49% p/p e pelo menos 45% p/p de um solvente comestível, o dito solvente equilibrando em 100% p/p da composição viscoelástica, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, a dita composição viscoelástica tendo uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de menos que 6 µm a menos que 600 µm, e sendo obtenível: (a) misturando as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e

(b) aplicando um ou mais ciclos de agitação a uma força centrífuga ou força centrífuga relativa de 10g a 4000g, opcionalmente em mais de uma direção, aumentando ao mesmo tempo a temperatura de 20 ºC para uma temperatura menor que 95 ºC, e mantendo agitação e temperatura por um período de 1 minuto a 30 minutos.

[152] Como previamente detalhado, essa composição microextrudável viscoelástica com altas porcentagens em peso de proteína é uma composição homogênea devido ao processo aplicado e não se separa em fases, o que significa que a fração de proteína e polímero pseudoplástico são homogeneamente dispensados ou dissolvidos no solvente comestível.

[153] Em uma modalidade particular dessa composição obtenível com o processo anterior incluindo as etapas (a) e (b), a força centrífuga ou força centrífuga relativa é de 300g a 4000g, mais em particular de 400g (2500 rpm em um rotor de 10 cm de raio) a 4000g. Ainda em uma modalidade mais particular é de 400g a 1000g. Uma força centrífuga relativa particular usada é 900g, que corresponde a 3.500 rpm em um rotor de 10 cm de raio. Outros valores particulares são selecionados a partir de 60g, 100g, 150g, 200g, 250g, 300g, 350g, 400g, 450g, 500g, 550g, 600g, 650g, 700g, 750g, 800g, 850g, 900g, 950g, 1000g, 1500g, 2000g, 2500g, 3000g, 3500g e 4000g.

[154] Em uma outra modalidade particular, opcionalmente em combinação com qualquer modalidade anterior ou a seguir da composição viscoelástica obtenível como previamente revelado, a temperatura é elevada a um valor de 60ºC a 90ºC. Mais em particular, a temperatura é em um valor selecionado a partir de 60ºC, 65ºC, 70ºC, 72ºC, 75ºC, 80ºC e 90ºC.

[155] Usando temperaturas particular, a preservação (não desnaturação) da proteína é obtida enquanto ocorre pasteurização da composição. Essas faixas de temperatura asseguram também a não decomposição do polímero pseudoplástico.

[156] Em uma modalidade particular dessa composição obtenível com o processo anterior incluindo as etapas (a) e (b), a porcentagem em peso de proteína é de 25% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%, equilibrando 100% da composição. Em ainda uma modalidade mais particular, a porcentagem em peso de proteína é de 29% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%, equilibrando 100% da composição.

[157] Em uma outra modalidade particular, o tamanho de partícula da composição viscoelástica obtenível pelo método como previamente revelado é de 100 µm a 300 µm, mais particularmente é de 200 µm a 240 µm. Em uma outra modalidade mais particular, o tamanho de partícula é de 200 µm a menos que 240 µm. Composições viscoelásticas com uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de 200 µm a menos que 240 µm são adequadas para ser microextrudadas através de um orifício de uma largura ou diâmetro de 400 µm.

[158] Outras modalidades particulares do primeiro e segundo aspectos da invenção relativas a recursos da composição viscoelástica também se aplicam a composições viscoelásticas obteníveis como previamente revelado.

[159] Assim, em uma modalidade particular, a proteína é selecionada a partir de proteína de origem animal, proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas. Em uma modalidade mais particular, a proteína é proteína animal, mais em particular proteína animal não humano. Em ainda uma modalidade mais particular é proteína de inseto.

[160] Em uma outra modalidade particular da composição microextrudável viscoelástica, a proteína é selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas.

[161] Ainda em uma outra modalidade particular, a composição microextrudável viscoelástica obtenível com o processo previamente revelado, e compreendendo agitação a forças de gravidade particulares de 10g a 4000g, tem um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas, e com uma quantidade de solvente na composição microextrudável comestível de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e em que e a razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88.

[162] Aditivos particulares mencionados para as composições viscoelásticas no primeiro e segundo aspectos também se aplicam a essa nova composição viscoelástica obtenível pelo método previamente revelado e incluindo agitação a forças da gravidade particulares.

[163] As composições microextrudáveis viscoelásticas dos diversos aspectos da invenção são concebidas como comodidades ou produtos fungíveis que podem ser aplicados a “tintas” em impressoras-3D e/ou a extrusoras industriais para a produção doméstica (em casa) ou industrial de produtos comestíveis personalizados.

[164] Na descrição e reivindicações, a palavra “compreendem” e variações da palavra não visam excluir outros recursos técnicos, aditivos, componentes ou etapas. Além disso, a palavra “compreendem” engloba o caso de “consistindo em”. Objetos, vantagens e recursos adicionais da invenção ficarão aparentes aos versados na técnica mediante exame da descrição ou podem ser aprendidos pela prática da invenção. Os exemplos seguintes e desenhos são fornecidos a título de ilustração, e eles não devem ser limitantes da presente invenção. Além disso, a presente invenção cobre todas as possíveis combinações de modalidades particulares e preferidas descritas aqui.

Exemplos

[165] A seguir são revelados diversos exemplos dos produtos microextrudados comestíveis da invenção.

Exemplo 1. Composições viscoelásticas compreendendo proteína de arroz e alginato de sódio. Produto microextrudado comestível impresso com a composição viscoelástica.

MATERIAIS

[166] Para a produção das composições comestíveis descritas nesses exemplos, os materiais usados foram água, proteína de arroz, proteína de ervilha e alginato de sódio. Proteína de arroz (PURYA GmbH, Alemanha), proteína de ervilha (Raab Vital Food GmbH, Alemanha), e alginato de sódio (Special Ingredients Ltd., UK) foram adquiridos na forma de pós solúveis, e foram certificados como comestíveis pelos respectivos fabricantes. Alginato de sódio é um polissacarídeo natural extraído de alga marinha que é amplamente usado em gastronomia, e pode ser usado para formar hidrogéis com forte comportamento pseudoplástico. Especificações particulares dos ingredientes são listadas a seguir:

[167] Informação nutricionais por 100g de pó de proteína de arroz, de acordo com o fabricante: - Energia (1.529,30 kJ/ 361,30 kcal), Gordura (3,5 g das quais gorduras saturadas 1,9 g), Carboidratos (0,5 g do qual açúcares 0,5 g), Fibra (3,9 g), Proteína (83 g), Sal (0,5 g).

[168] Informação nutricionais por 100g de pó de proteína de ervilha, de acordo com o fabricante: - Energia: (1774 kJ / 420 kcal), Fat (8,0 g dos quais gorduras saturadas 2,0 g), Carboidratos (4,9 g dos quais açúcares < 0,5 g), Fibra (4,2 g), Proteína (80 g), Sal (1,1 g), Fósforo (910 mg), Ferro (27 mg).

[169] O SA usado nesse exemplo apresentou uma viscosidade de 200-600 cPs (viscosímetro) quando medido a 1% de concentração p/v e temperatura de 20 °C, de acordo com o fabricante.

PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES

[170] Em um exemplo, proteína de arroz (RP) foi misturada com alginato de sódio (SA) e água potável como solvente comestível. Outros solventes comestíveis podem ser usados, tais como água deionizada, água destilada, óleos e/ou sucos de fruta, todos opcionalmente incluindo sais minerais e outros aditivos se exigido. Com esses ingredientes, diferentes composições de hidrogel (RP-SA) foram geradas. Para isso, quantidades definidas de RP e SA foram misturadas com água e colocadas em recipientes de polipropileno separados. As formulações testadas tiveram diversas diferentes combinações de quantidades de RP e SA, onde cada um dos dois componentes variou em uma concentração variando de 0% p/p a 60% p/p. Os recipientes de polipropileno foram vedados com Parafilm® (Sigma-Aldrich, Alemanha) e misturados em um misturador (SpeedMixer DAC 150,1 FVZ; FlackTek, Alemanha) a 3.500 RPM por 10 minutos, até o hidrogel resultante ser homogeneizado.

AVALIAÇÃO DA MICROEXTRUSÃO

[171] A capacidade de as composições serem microextrudadas através de uma pequena área seccional transversal foi avaliada através de um teste de microextrusão. Nesse exemplo, essa capacidade foi analisada usando um sistema composto de uma seringa de 3 cc, um êmbolo, uma ponta de precisão com um diâmetro interno do bico de 0,41 mm (Nordson EFD Optimum; Nordson, UK) e um pistão feito sob medida (Fundació CIM, Espanha), que foi mecanicamente reforçado para extrudar pastas (composições) altamente viscosas. A seringa foi carregada com as composições RP-SA usando uma espátula, e essas foram manualmente microextrudadas na forma de filamentos em uma chapa, para avaliar quais das composições poderiam ser adequadamente microextrudadas em um bico com um diâmetro interno de 0,41 mm.

[172] Usando a tecnologia descrita nessa invenção, é possível gerar pastas homogêneas microextrudáveis, de viscosidade variável, compostas de proteína pseudoplástica (ou uma mistura de proteínas) e água, ou alternativamente compostas de uma mistura de proteína (ou uma mistura de proteínas) e polímero pseudoplástico (ou uma mistura de polímeros pseudoplásticos) e água. A Figura 1A representa um exemplo de uma composição viscoelástica (ou formulação microextrudável), composta de 25% p/p de RP, 5% p/p de SA e 70% p/p de água. Figura 1B representa um exemplo de um non-formulação microextrudável, composta de 45% p/p de RP e 55% p/p de água (exemplo comparativo).

[173] Para avaliar a possibilidade de gerar uma estrutura multicamadas por impressão 3D, é possível selecionar as composições que podem ser microextrudadas na forma de elementos contínuos autossustentados. Nesse exemplo, a capacidade de as composições RP-SA formarem estruturas autossustentadas multicamadas foi avaliada usando o mesmo sistema de extrusão aqui detalhado. As composições viscoelásticas RP-SA microextrudáveis selecionadas para esse teste foram as aprovadas no teste de microextrusão descrito no parágrafo anterior, e os filamentos gerados foram manualmente depositados em uma chapa para analisar sua capacidade de autossustentação. A Figura 2A representa um exemplo de uma composição ou formulação viscoelástica que gera filamentos microextrudados autossustentados, composta de 25% p/p de RP, 5% p/p de SA e 70% p/p de água. A Figura 2B representa uma composição ou formulação viscoelástica que gera filamentos microextrudados não autossustentados, composta de 5% p/p SA e 95% p/p de água (exemplo comparativo).

FABRICAÇÃO DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS

[174] As composições viscoelásticas comestíveis microextrudáveis capazes de formar estruturas multicamadas foram usadas para fabricar construções ou produtos comestíveis microextrudado da invenção através de um processo de produção automático. Nesse exemplo, as composições RP- SA que demonstraram formar estruturas autossustentadas microextrudadas foram selecionadas para gerar produtos impressos 3D comestíveis multicamadas através de uma técnica de microextrusão direta por tinta. Modelos CAD das estruturas de formato cilíndrico, com 12 mm de diâmetro e 10 mm de altura, foram projetados usando software SolidWorks (SolidWorks Corp., USA). Então, o software sem gerador grátis de código G Slic3r foi empregado para definir os parâmetros de impressão e gerar o código G desejado, que é a linguagem de programação suportada pela impressora 3D customizada usada nesse trabalho (BCN3D+ Dual Paste Caster; Fundació CIM, Espanha). O código G usado para a fabricação dos produtos cilíndricos nesse exemplo foi projetado para prover padrão de preenchimento ortogonal, 40% densidade de preenchimento (o que significa que os filamentos microextrudados foram dispostos definindo espaços vazios entre filamentos microextrudados impressos), 0,41 mm de altura de camadas (o que significa que os filamentos microextrudados tiveram um diâmetro ou seção transversal de 410 µm), e uma velocidade de impressão de 10 mm/s. Os outros parâmetros de microextrusão (incluindo seringas de capacidade de 3cc, pontas de precisão diâmetro do bico de 0,41 mm, êmbolo e pistão) foram os mesmos usados para os testes de microextrusão descritos na seção anterior desse capítulo. A Figura 3 (A e B) representa o processo de impressão de microextrusão 3D de dois produtos microextrudados comestíveis multicamadas, com diferentes composições e módulos viscoelásticos. Os produtos representados na Figura 3 A e Figura 3 B foram gerados usando as composições viscoelásticas com 25% p/p de RP, 5% de SA, e 70% p/p de água (Figura 3 A), e 25% p/p de RP, 25% p/p de SA, e 50% p/p de água (Figura 3 B).

[175] Nesse exemplo, os testes supradescritos permitiram avaliar a capacidade de as composições RP-SA gerarem produtos comestíveis microestruturados multicamadas por impressão 3D. A Figura 4 representa uma distribuição XY, onde os eixos X e o Y representam as concentrações de alginato de sódio (na faixa de 0-40%) e a proteína de arroz (na faixa de 0-49%), respectivamente, e as formulações imprimíveis 3D são contidas na área definida pelas curvas 1, 2, 3 e 4, que foram geradas por ajuste dos pontos de dados obtidos nesse exemplo. Essas são as equações das curvas desse exemplo, obtidas usando a ferramenta de ajuste de curva do OriginPro 8 Software (OriginLab, USA): - Curva 1 (quadrado): y = [ 38,01 * exp (-x / 3,51) – 2,77]

- Curva 2 (círculo): y = [14x + 34,33] - Curva 3 (triângulo): y = 0 - Curva 4 (triângulo invertido): y = [-28,47 * exp (-x / -39,96) + 77,61]

[176] Nesse exemplo, após o processo de impressão, uma seleção dos produtos impressos 3D foi submetida a um processo de reticulação à temperatura ambiente. Nesse exemplo, os produtos foram cobertos com gotas de uma solução CaCl2 (150mM em água) a 23 °C, durante aproximadamente 1 minuto para iniciar a reticulação iônica de SA. Então, os produtos foram movimentados para um poço-chapa e submersos na solução CaCl2 150mM por mais 4 minutos para completar o processo de reticulação, e finalmente os produtos foram lavados com água. A reticulação por CaCl2 é uma técnica amplamente usada em gastronomia para a esferificação de SA, e é capaz de prover maior resistência mecânica a diversos hidrogéis, incluindo estruturas de hidrogel contendo SA. Concentrações adequadas para a reticulação são de 50 a 300 mM.

[177] Os mesmos resultados apresentados e indicados a seguir foram obtidos (dados não mostrados) durante uso da proteína de ervilha (PP) com SA como polímero pseudoplástico.

AVALIAÇÃO REOLÓGICA DE COMPOSIÇÕES VISCOELÁSTICAS SELECIONADAS

[178] É possível analisar as propriedades viscoelásticas das composições viscoelásticas microextrudáveis selecionada através de medições reológicas sob tensão por cisalhamento. Essa análise pode servir para avaliar as propriedades viscoelásticas ideais das composições que podem ser adequadamente microextrudadas na forma de produtos multicamadas. Nesse exemplo, as propriedades viscoelásticas das composições para impressão 3D foram avaliadas usando um reômetro Haake Mars III (Thermo Fisher Scientific, USA) a 23 °C. O sistema de medição consistiu em um par de placas serrilhadas paralelas, para evitar escorregamento na parede e prover uma melhor pega das composições de hidrogel (composições viscoelásticas compreendendo proteína (RP) e um polímero pseudoplástico (SA)). Antes da medição ser iniciada, a chapa de topo foi abaixada até os hidrogéis responderem à tensão compressiva com uma força normal de 5 N: usando essa metodologia, lacuna entre as placas foi aproximadamente 300 µm em todos os casos desse exemplo.

Testes oscilatórios foram conduzidos para medir os módulos viscoelásticos (módulo de armazenamento G’ e módulo de perda G’’), o módulo da viscosidade complexa (|η*|) e a tangente de perda (tan(δ)), medida como tan(δ)=G’’/ G’, que determina a relação entre os módulos viscoelásticos.

Para isso, dois diferentes tipos de testes oscilatórios foram conduzidos: testes de varredura de amplitude e varredura de frequência.

Nos testes de varredura de amplitude, a frequência foi fixa em f=1 Hz, e a amplitude da tensão aplicada (σ) foi aumentada de 0,005 Pa a 2 Pa, para delimitar a região linear viscoelástica (VLR), que é a região para a qual os módulos viscoelásticos são independentes da amplitude de tensão, e valores constantes dos módulos são normalmente observados.

Então os testes de varredura de frequência foram conduzidos, em que a tensão aplicada foi fixa em um valor na VLR, e a frequência foi variada.

Os testes de varredura de frequência permitem a avaliação do comportamento dos módulos viscoelásticos sob frequências variadas.

A tangente de perda tan(δ) foi medida a 0,16 Hz (1 rad/s). Em todos os testes, a tensão senoidal em cada etapa da rampa de medição foi mantida por um tempo equivalente a oito períodos de oscilação, e os módulos viscoelásticos foram registrados durante os últimos cinco períodos, para descartar valores transientes.

As propriedades mecânicas das composições foram medidas com a composição em sua forma hidratada (isto é, a composição não foi medida após processos de desidratação, tais como secagem ao ar, secagem ao forno, secagem no ponto crítico ou secagem com congelamento), quando o teor de água da composição estava variando de 45% a 90% p/p, em todos os casos.

A Figura 5 Um representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades viscoelásticas das formulações.

A Figura 5 B representa uma medição representativa dos módulos viscoelásticos de armazenamento (G’) e perda (G’’), medidos como uma função da amplitude da tensão (σ). O gráfico na Figura 5 B representa uma medição representativa do teste de varredura de amplitude conduzido na composição com 20% p/p de RP, 5% p/p de SA e 75% p/p de água.

[179] Adicionalmente na Figura 6, uma distribuição XY é representada, onde os eixos X e o Y representam as o concentrações de alginato de sódio e de proteína de arroz, respectivamente, e as formulações imprimíveis 3D ensaiadas (A-H) são contidas na área definida pelas curvas 1, 2, 3 e 4, como previamente descrito na Figura 4. Os valores associados com cada uma das composições, especificamente G’, G’’, |η*| e tan(δ), foram calculados para avaliar as propriedades reológicas das composições, e foram medidas como anteriormente detalhado.

CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DOS PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS

[180] Para avaliar a resistência mecânica dos produtos microextrudados comestíveis, é possível medir seu comportamento mecânico sob tensões de tração e compressão. Nesse exemplo, um sistema de teste servo-hidráulico com um sensor de carga de 500 N (MTS Bionix 358, USA) foi usado para avaliar as propriedades mecânicas dos produtos sob tensões de tração e compressão, a 23 °C. As propriedades mecânicas dos produtos foram medidas com o produto em sua forma hidratada (isto é, o produto não foi medido após processos de desidratação, tais como secagem ao ar, secagem no forno, secagem no ponto crítico ou secagem com congelamento), quando o teor de água do produto estava variando de 45% a 90% p/p em todos os casos. Os valores do módulo de Young de tração (EY), tensão de engenharia na ruptura (σB) e deformação na ruptura (εB) foram calculados sob carregamento de tração uniaxial, e o valor do módulo elástico compressivo (EC) foi calculado sob tensão compressiva uniaxial não confinada. A taxa de deslocamento das garras foi mantida constante durante o experimento, sendo igual a 1 mm/min para teste tanto de tensão quanto de compressão.

[181] Para os testes de tração, produtos impressos 3D em formato cuboide foram projetados com uma largura de 10 mm, um comprimento de 80 mm e uma altura igual a 1,2 mm. Os produtos foram presos com garras com seu comprimento ao longo da direção da tensão de tração. A distância entre as garras da máquina de teste foi estabelecida em 20 mm. Assim, o volume das amostras que foram submetidas a tensão de tração teve dimensões de 10 mm (largura) X 20 mm (comprimento) X 1,2 mm (espessura). O resto da peça foi seguro pelas garras, e as amostras foram submetidas a uma tensão de tração, a uma velocidade da cruzeta constante de 1 mm/min, a 23 °C. O módulo de Young foi calculado como a inclinação da porção linear inicial da curva tensão- deformação, enquanto a tensão de engenharia na ruptura (σB) e a deformação de engenharia na ruptura (εB) foram determinadas no ponto de fratura, que foi seguido por uma rápida diminuição dos valores de tensão. A Figura 7A representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades mecânicas sob tensões de tração dos produtos microextrudados comestíveis da invenção. A Figura 7B representa uma medição representativa da curva tensão- deformação de engenharia, quando um produto foi submetido a tensões de tração. A curva tensão-deformação de engenharia na Figura 7B representa um teste de tração representativo conduzido nos produtos gerados usando a composição com 25% p/p de RP, 25% p/p de SA e 50% p/p de água.

[182] Para os testes de compressão, produtos impressos 3D em formato de cilindro foram projetados para ter um diâmetro de 12 mm e uma altura igual a 15 mm. As amostras foram colocadas de forma que a base redonda do cilindro ficasse em contato com as placas de compressão, que foram não lubrificadas e impermeáveis. Então, as amostras foram submetidas a uma tensão de compressão não confinada, a uma velocidade da cruzeta constante de 1 mm/min, a 23 °C. O módulo elástico compressivo foi determinado pela inclinação da curva tensão-deformação de engenharia a 15% deformação. Modos equivalentes de medição incluem a medição da inclinação de uma curva tensão-deformação de engenharia a uma deformação de 10% a 60%. A Figura 8A representa uma representação ilustrativa da medição das propriedades mecânicas sob tensões compressivas dos produtos microextrudados comestíveis. A Figura 8B representa uma medição representativa da curva tensão-deformação de engenharia, quando um produto foi submetido a tensões compressivas. A curva tensão-deformação de engenharia na Figura 8B representa um teste de compressão representativo conduzido nos produtos gerados usando a composição com 25% p/p de RP, 25% p/p de SA e 50% p/p de água.

APLICAÇÕES POTENCIAIS DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS PARA ENGENHARIA DE ALIMENTO

[183] A avaliação da resistência dos produtos a tensões de tração e compressão prova o potencial dos produtos microextrudados multicamadas gerados nesses exemplos para aplicações de engenharia de alimento. Especificamente, os produtos gerados nesse exemplo mostraram módulos elásticos sob tensões de tração e compressão na mesma faixa de uma variedade de materiais comestíveis naturais, incluindo diversos tipos de carne. A Figura 9 representa um gráfico que representa as faixas de módulo elástico compressivo e módulo de Young dos produtos comestíveis desse exemplo (produtos da invenção com as composições viscoelásticas na área definida pelas curvas 1, 2, 3 e 4, na Figuras 4 e 6). Os retângulos sombreados representam as faixas coberta por os produtos. Os pequenos retângulos transparentes representam os módulos elásticos de compressão e tração de alguns materiais comestíveis específicos, de acordo com a literatura: Módulo de Young de tração - Atum - Ey=50 kPa – de Ogawa et al., “Measurement of Young’s Modulus and Poisson’s Ratio of Tuna Fish”. Transactions of Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Volume 9, Edição 3, pp. 283-290 (2011); - Músculos de vaca adulta - Ey músculo longissimus (LM)=15 kPa , Ey músculo semimembranoso (SM) =10 kPa; Músculos de touro jovem - Ey músculo longissimus=8 kPa , Ey músculo semimembranoso=7,5 kPa de M-R. Lapin et al. “Substrate elasticity effects bovine satellite cell activation kinetics in vitro”, J Anim Sci.-2013, vol. no. 91(5), pp. 2083-2090, doi: 10,2527/jas.2012-5732.

- Fígado bovino - Ey=0,94 kPa da Chen et al., “Young’s modulus measurements of soft tissues with application to elasticity imaging”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Volume 43, Issue: 1 (1996). doi: 10,1109/58.484478.

- Músculos extensor digitorum longus de Coelho Branco da Nova Zelândia (EDL) - Ey teste longitudinal =447 kPa - Ey teste transversal =22,4 kPa, de Morrow et al., “Transversely isotropic tensile material properties of skeletal muscle tissue” J. Mech Behav Biomed Mater. 2010 Jan;3(1):124-9. doi: 10,1016/j.jmbbm.2009.03.004.

Módulo elástico compressivo - Peito de frango cozido – 119 – 150 kPa, de U-Chupaj et al., “Differences in textural properties of cooked caponized and broiler chicken breast meat”, Science- 2017, vol. no. 1;96(7), pp.: 2491-2500, doi: 10,3382/ps/pex006.

- Miolo de nugget de frango – 3 MPa, de Jahanbakhshian N et al., “Measurement and prediction of the mechanical properties of a two- component food during freezing.”, International Journal of Food Properties -2017, vol. no. 20(3), pp.: S3088-S3095. doi: 10,1080/10942912.2016.1247856.

- Músculo longissumus dorsi de boi (LD)– 3 kPa, de Chen E et al., “Ultrasound elasticity measurements of beef muscle” de IEEE Ultrasonics Symposium ULTSYM-94, Vol. 3, (1994), 1459-1462. doi: 10,1109/ULTSYM.1994.401867.

- Músculo de boi, de Segars R et al., “Textural characteristics of beef muscles, Journal of Textura Studies 5 (1974) 283-297. doi: 10,1111/j.1745-4603.1974.tb01436.x.

Ec biceps femoris (BF): bruto= 6-34 kPa cozido= 20-122 kPa Ec gluteus medius (GM): bruto= 7-28 kPa cozido= 140-230 kPa Ec longissimus dorsi (LD): bruto= 19-62 kPa cozido= 105-144 kPa Ec psoas major (PM): bruto= 30-130 kPa cozido= 190-266 kPa Ec rectus femoris (RF): bruto= 12-27 kPa cozido= 156-215 kPa

[184] De acordo com os valores dos módulos de Young de tração e módulos elásticos compressivos dos materiais comestíveis, os produtos gerados nesse exemplo correspondem às propriedades de inúmeros de tipos de carne, incluindo carne de músculos de vaca e atum, que suporta a utilidade potencial dos produtos microextrudados multicamadas como análogos de carnes. Como pode-se deduzir por essa Figura 9, as propriedades mecânicas dos produtos são da mesma ordem de magnitude de uma variedade de tipos de carne (áreas transparentes do gráfico), incluindo carne de diferentes músculos de vaca e fígado, músculo de coelho, peito de frango e nuggets de frango e atum. Essa propriedade dos produtos microextrudados suporta a utilidade potencial dos produtos gerados como análogos carne ou peixe. Os retângulos coloridos representam as faixas de módulos elásticos cobertas pelos produtos descritos nesse exemplo. Os retângulos transparentes representam os valores dos módulos elásticos medidos na literatura para uma variedade de carne e peixe.

AVALIAÇÃO MICROSCÓPICA DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS

[185] A análise dos produtos microextrudados multicamadas comestíveis pode servir para selecionar as composições viscoelásticas e parâmetros de microextrusão ideais para gerar uma estrutura tridimensional que se assemelha melhor às dimensões iniciais dos modelos CAD, no nível macroestrutural, e provê uma alta qualidade dos elementos microextrudados, no nível microestrutural. Nesse exemplo, a estrutura dos produtos impressos 3D foi caracterizada de um ponto de vista microscópico por meio de microscopia eletrônica de varredura (SEM). Para isso, os produtos foram preparados para visualização SEM por um processo de congelamento em nitrogênio líquido, secagem com congelamento (Cryodos; Telstar, Espanha), seccionamento nos planos longitudinal e transversal, colocação em cepas de alumínio, e revestimento por pulverização catódica com carbono (Sputter Coater SCD005; BAL-TEC, Liechtenstein). Então, os produtos foram observados em um microscópio eletrônico de varredura (Neon 40; Zeiss, Alemanha). As Figuras 10 (A e B) representam imagens de microscopia eletrônica de varredura representativas da microestrutura de um produto selecionado, feitas a 10kV e com uma ampliação de 200X, em vista de topo e ângulos de visão transversais, respectivamente. O produto representado nessas imagens foi gerado selecionando uma composição altamente viscosa, com 25% p/p de RP, 25% p/p de SA, e 50% p/p de água. As imagens SEM dos produtos nesses exemplos mostraram que, comparadas a como a microestrutura foi projetada nos arquivos gcode, os microfilamentos nos produtos mantiveram o padrão adequado e direção ordenada que foi projetada, e dimensões adequadas dos diâmetros de filamento e das porosidades nos filamentos. Além do mais, a avaliação geométrica macroscópica dos produtos em formato de cilíndrico descritos nesses exemplos, medidos com um paquímetro digital, mostraram que os produtos mantiveram a mesma macroestrutura projetada nos arquivos CAD, tanto em termos de altura quanto de diâmetro da base, sem apresentar efeitos de contração ou expansão significantes na geometria dos produtos.

[186] Para observar a presença de uma distribuição preferida e anisotrópica de fibras nanométricas no interior de cada um dos filamentos microextrudados, a orientação das nanofibras em uma seleção de composições foi avaliada fazendo imagens SEM a maior ampliação (15000X). As Figuras 11 (A e B) representam imagens de microscopia eletrônica de varredura representativas, feitas a 5kV, da microestrutura de um produto selecionado, a 200X e 15000X de ampliação, respectivamente. A Figura 11B representa uma ampliação da mesma imagem representada na Figura 11A; a maior ampliação, foi possível observar um alinhamento na direção das nanofibras, que são contidas no interior de um único filamento microextrudado.

A orientação das nanofibras foi direcionada na mesma direção do microfilamento. O produto representado nessas imagens foi composto de 25% p/p de RP, 5% p/p de SA, e 70% p/p de água.

FABRICAÇÃO DE PRODUTOS ANÁLOGOS DE CARNE MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS

[187] Usando a tecnologia descrita nessa invenção, é possível fabricar produtos microextrudados multicamadas de formato complexo, com um formato tridimensional que se assemelha ao de um bife, e propriedades mecânicas que imitam as da carne em termos de consistência, integridade, deformabilidade, elasticidade, e uma textura fibrosa típica de carne. Nesse exemplo, modelos CAD de estruturas em formato de bife foram projetadas usando o software SolidWorks (SolidWorks Corp., USA). Então, o software grátis gerador de código B Slic3r foi empregado para definir os parâmetros de impressão e gerar os códigos G desejados, como descrito para exemplos anteriores desse documento. Uma impressora 3D customizada (BCN3D+ Dual Paste Caster; Fundació CIM, Espanha) foi usada para gerar diferentes produtos, com pesos variáveis na faixa de 10-100 gramas nesse exemplo. A esse respeito, é possível usar essa tecnologia para gear produtos com uma ampla faixa de pesos e dimensões. Os códigos G usados para a fabricação dos produtos cilíndricos foram projetados para prover densidade de preenchimento de 35% (porcentagem de filamentos microextrudados na superfície da camada de 35%) e 0,41 camada de altura. A maior parte dos outros parâmetros principais de impressão foi similar aos detalhados nos exemplos da seção anterior desse capítulo. Entretanto, foi possível projetar alguns parâmetros para serem diferentes dos exemplos anteriores, especificamente: diferentes padrões de preenchimento (retilíneos com diferentes orientações angulares quando camadas variadas, padrões curvos de Hilbert, estruturas em colmeias, e outras), presença ou ausência de um perímetro externo, maior velocidade de impressão (5-60 mm/s), duas seringas maiores de 5 cc ou 10cc de capacidade (Nordson EFD Optimum; Nordson, UK), e duas microextrusoras coordenadas separadas que poderiam ser alternativamente ou subsequentemente empregadas, tanto para gerar diferentes camadas com diferentes extrusoras e composições, quanto gerar diferentes partes das mesmas camadas com diferentes extrusoras e composições. A Figura 12 representa uma representação ilustrativa do processo de impressão de microextrusão 3D de um produto análogo de carne, que foi gerado usando duas diferentes composições, cada uma em uma extrusora separada, e alternando as duas extrusoras em cada camada: especificamente, uma das extrusoras usadas nesse exemplo gerou camadas com a composição de 25% p/p de RP, 5% p/p de SA, e 70% p/p de água, enquanto a outra extrusora gerou camadas com a composição de 25% p/p de RP, 25% p/p de SA, e 50% p/p de água.

FABRICAÇÃO DE PRODUTOS ANÁLOGOS DE CARNE CONTENDO TODOS OS AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS

[188] A tecnologia descrita nessa invenção permitiu obter a geração de produtos análogos de carne que são similares a carne de animais também em termos de propriedades nutricionais, isto é, fabricar produtos que podem conter todas e uma seleção de vitaminas, minerais e lipídios em seus valores nutricionais, dentre outros nutrientes. Nesse exemplo, essa invenção pode ser usada para gerar produtos com todos os aminoácidos essenciais, mas usando apenas proteínas de origem não animal. Nesse exemplo, a tecnologia descrita nessa invenção foi empregada para gerar produto análogo de carne microextrudado multicamadas contendo todos os aminoácidos essenciais, apenas de origens de base não animal, usando uma composição contendo tanto proteína de arroz quanto proteína de ervilha. A Figura 13 representa um exemplo de um produto análogo de carne microextrudado multicamadas concluído, que foi gerado usando uma composição com 12,5% p/p de proteína de arroz, 12,5% p/p de proteína de ervilha, 5% p/p de SA e 70% p/p de água. Em um outro exemplo, um produto análogo de carne contendo todos os aminoácidos essenciais de origem à base de planta, e seleção de carboidratos, gorduras, vitaminas, minerais, fibras dietéticas e um corante vermelho comestível foi fabricado, usando a metodologia descrita nessa invenção.

Exemplo 2. Pasteurização e cozimento dos produtos microextrudados comestíveis da invenção

PASTEURIZAÇÃO DE PRODUTOS ANÁLOGOS DE CARNE

[189] Para demonstrar a possibilidade de armazenar e embalar produtos obtidos através das metodologias descritas nessa invenção, uma seleção de produtos desses exemplos foi submetida a uma temperatura a 72 °C-80 ºC durante 1 hora, ou alternativamente a três ciclos de submissão a 72 °C durante 30 minutos, por cada ciclo. Depois disso, os produtos não apresentar mudança significante na morfologia macroscópica. Esse teste foi destinado a demonstrar que é possível aplicar um processo de pasteurização aos produtos obtidos com a tecnologia descrita nesse documento, que torna a tecnologia descrita nessa invenção interessante para aplicações específicas onde é importante aumentar o prazo de validade dos produtos, para efeitos de armazenamento, embalagem e transporte.

AVALIAÇÃO DO COZIMENTO DE PRODUTOS ANÁLOGOS DE CARNE

[190] Para avaliar o comportamento dos produtos microextrudados multicamadas gerados nos exemplos dessa invenção, produtos análogos de carne foram cozidos em uma panela, em um forno, em um forno de micro-ondas e por cozimento a vapor. Em um exemplo, os produtos multicamadas microextrudados, gerados usando uma composição com 12,5% p/p de proteína de arroz, 12,5% p/p de proteína de ervilha, 5% p/p de SA e 70% p/p de água, foram cozidos em uma panela junto com pedaços de peito de frango usando o mesmo processo de cozimento, para comparar o comportamento dos dois alimentos quando cozidos. O tempo de cozimento variou de 5 a 10 minutos, e o cozimento foi conduzido tanto na presença quanto na ausência de uma colher de chá de azeite extravirgem. Após o cozimento dos produtos selecionados microextrudados e dos peitos de frango, manipulação e ingestão dos dois alimentos mostraram que eles possuíam propriedades similares em termos de consistência, integridade, deformabilidade, elasticidade e textura fibrosa, todas as propriedades típicas de uma ampla variedade de alimento de carne. As Figuras 14 (A e B) representam imagens representativas obtidas durante o processo de cozimento em uma panela dos produtos descritos nesse exemplo, comparados a um pedaço de carne de peito de frango. Na Figura 14 A, um produto, gerado de acordo com a invenção, é localizado na parte direita, enquanto a carne de peito de frango é localizada na parte direita das imagens. Na Figura 14 B, um outro produto, gerado de acordo com a invenção, é localizado na parte inferior da imagem, enquanto a carne de peito de frango é localizada na parte superior das imagens.

[191] Todas as composições e produtos comestíveis produzidos a partir dos mesmos apresentaram capacidades de autossustentação. As composições viscoelásticas apresentaram propriedades pseudoplásticas em testes reológicos rotacionais, o que contribui para a boa capacidade de impressão. A velocidade dos processos de impressão variou entre 10mm/s e 50mm/s. Os produtos comestíveis impressos mantiveram seu formato 3D graças a suas propriedades pseudoplasticidade específicas.

[192] Como ilustrado, a adição de um reticulador, tal como CaCl2, melhorou as propriedades mecânicas do produto microextrudado comestível.

[193] Assim, um produto biomimético completamente inédito foi desenvolvido por tecnologia de impressão. O alimento impresso em 3D mimético de carne teve aparência e gosto de carne, mas usando apenas ingredientes naturais de base não animal.

[194] É possível selecionar uma ampla faixa de ingredientes de base não animal, incluindo tanto materiais à base de planta quanto de algas, dependendo não apenas das modificações desejadas na textura e paladar do alimento impresso, mas também de suas especificações nutricionais. De fato, é possível controlar os tipos e quantidades das proteínas, carboidratos e gorduras de base não animal que são contidas na composição viscoelástica e/ou no produto microextrudado comestível, pela adição dos ingredientes específicos à mistura imprimível, tanto na forma líquida quanto sólida.

[195] Com os métodos supradefinidos, além do mais, é possível obter uma impressão rápida e reprodutível (ou outro tipo de microextrusão) do alimento em estruturas tridimensionais complexas, impossíveis de se obterem com outras técnicas, apenas definindo o macroformato desejado e enviando a informação à impressora 3D ou os elementos do dispositivo de microextrusão. É mesmo possível escolher imprimir uma estrutura muito complexa, tal como a de um bife.

[196] Como uma conclusão dos exemplos, foi demostrado que a presente invenção permite produzir produtos alimentícios microextrudados multicamadas com propriedades mecânicas das mesmas ordens de magnitude de diferentes alimentos, em particular incluindo vários tipos de carne, pelo uso de composições viscoelásticas comestíveis definidas e processos de microextrusão específicos. Além do mais, essa invenção permite fabricar produtos microextrudados comestíveis multicamadas (pelo menos duas camadas) que exibem propriedades desejadas e personalizadas em termos de macroformatos tridimensionais, padrões e distribuição definidos dos microelementos no produto, e orientação anisotrópica das nanofibras tanto nos microelementos quanto no produto. Além do mais, foi possível personalizar os valores nutricionais das composições viscoelásticas e dos produtos microextrudados multicamadas, de forma que eles possuíssem um teor de proteínas alto e variável, e valores de teor de água e outros nutrientes definidos e ajustáveis. Em particular, é possível produzir composições viscoelásticas e produtos microextrudados multicamadas que possuem propriedades nutricionais na faixa daqueles de uma variedade de tipos de carne. Em um exemplo, é descrita a produção de análogos de carnes comestíveis com valores nutricionais personalizados e todos os aminoácidos essenciais, com a possibilidade adicional de usar composições que contêm apenas materiais comestíveis de ingredientes naturais de origem vegetal. A capacidade de gerar produtos comestíveis tridimensionais microextrudados que imitam a textura característica, consistência, e valores nutricionais de carne, e a possibilidade de usar apenas ingredientes de origem não animal, torna essa invenção interessante por três motivos principais. Primeiro, ela contribui para a melhoria da saúde pública global, gerando produtos que são adequados para uma dieta compreendendo uma variedade de proteína e quantidades de nutrientes específicos. Segundo, essa tecnologia procura melhorar o conteúdo nutricional de alimento consumido nas regiões rurais do planeta, para combater o problema comum de falta de certos nutrientes, tais como aminoácidos, minerais e vitaminas essenciais que são necessários para uma dieta balanceada. O alimento produzido através dessa tecnologia pode ser pasteurizado e embalado, para ser armazenado e transportado para áreas inacessíveis, permitindo uma correta preservação do alimento. Terceiro, promove um movimento social e econômico no sentido de um sistema de agricultura e pecuária mais sustentável, já que encontrar estratégias alternativas sadias para carne produzida a partir de animais parece fundamental e urgente.

Exemplo 3. Composições viscoelásticas compreendendo proteína de ervilha e carragenina, ou proteína de ervilha e goma gelana. Produto microextrudado comestível impresso com a composição viscoelástica.

MATERIAIS

[197] Para a produção das composições comestíveis descritas nesses exemplos, os materiais usados foram água, proteína de ervilha, carragenina e goma gelana. Proteína de ervilha (Raab Vital Food GmbH, Alemanha), carragenina (Sigma-Aldrich) e goma gelana (Sigma-Aldrich) foram adquiridos na forma de pós solúveis, e foram certificados como comestíveis pelos respectivos fabricantes. Carragenina é um polissacarídeo natural extraído de alga marinha que é amplamente usado em gastronomia, e pode ser usado pelas suas propriedades de gelificação, espessamento e estabilização. Goma gelana é um polissacarídeo produzido a partir de uma fermentação bacteriana que tem diversos usos em gastronomia como agente gelificante, texturizante e estabilizante para alimentos. Tanto carragenina quanto goma gelana podem ser usados para formar hidrogéis com forte comportamento pseudoplástico.

PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES

[198] Usando o processo descrito no exemplo 1, proteína de ervilha (PP) foi misturada tanto com carragenina (CG), ou goma gelana (GG), ou alginato de sódio (SA), e água de beber (ou potável) como solvente comestível. Outros solventes comestíveis puderam ser usados, tais como água deionizada, água destilada, óleos e/ou sucos de fruta, todos opcionalmente incluindo sais minerais e outros aditivos se necessário. Com esses ingredientes diferentes composições de hidrogel (PP-CG e PP-GG) foram geradas. Para isso, quantidades definidas de PP e CG (ou GG) foram misturadas com água e colocadas em recipientes separados de polipropileno. As formulações testadas foram compostas de: a) 73% p/p de água, 25% p/p PP e 2% p/p CG; b) 75% p/p de água, 20% p/p PP e 5% p/p CG; c) 73% p/p de água, 25% p/p PP e 2% p/p GG; d) 75% p/p de água, 20% p/p PP e 5% p/p GG; e) 73% p/p de água, 25% p/p PP e 2% p/p SA; f) 75% p/p de água, 20% p/p PP e 5% p/p SA.

[199] Os recipientes de polipropileno foram vedados com Parafilm® (Sigma-Aldrich, Alemanha) e misturados em um misturador (SpeedMixer DAC 150,1 FVZ; FlackTek, Alemanha) a 3500 RPM por 10 minutos, até o hidrogel resultante ser homogeneizado.

AVALIAÇÃO DE MICROEXTRUSÃO E FABRICAÇÃO DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS

[200] Usando o mesmo processo descrito na seção “AVALIAÇÃO DE MICROEXTRUSÃO” do Exemplo 1 deste documento, as composições foram microextrudadas com sucesso na forma de filamentos, demonstrando que as composições podem ser adequadamente microextrudadas através de um bico, com um diâmetro interno de 0,41 mm, ou alternativamente 0,84 mm.

[201] Usando a tecnologia descrita nessa invenção, é possível gerar pastas homogêneas compostas de uma mistura de proteínas, polímeros pseudoplásticos e água, de viscosidade variável, e microextrudar adequadamente as composições. A Figura 15 representa um exemplo de uma formulação viscoelástica microextrudável composta de 75% p/p de água, 20% p/p PP e 5% p/p CG.

[202] Além do mais, usando o mesmo processo descrito nas seções “FABRICAÇÃO DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS” do Exemplo 1 deste documento, foi mostrada a possibilidade para composições PP-CG e alternativamente PP-GG supradescritas formarem estruturas autossustentadas multicamadas através de um processo de microextrusão, tal como um processo de impressão de microextrusão 3D. Como um exemplo, o produto representado na Figura 16 foi gerado usando as composições viscoelásticas com 73% p/p de água, 25% p/p de PP, 2% de GG. Nesse exemplo, os testes supradescritos permitiram avaliar a capacidade de as composições gerarem produtos comestíveis microestruturados multicamadas por um processo automático de microextrusão.

[203] Resultados similares foram obtidos quando PP foi substituído por RP com as mesmas formulações.

Exemplo 4. Geração de produtos microextrudados comestíveis compreendendo células

GERAÇÃO DE COMPOSIÇÕES MICROEXTRUDÁVEIS COMPREENDENDO CÉLULAS

[204] Para a produção das composições comestíveis descritas nesses exemplos, os materiais usados foram água, salina tamponada com fosfato, gelatina e alginato de sódio. Gelatina (Tipo B Rousselot) e alginato de sódio (Special Ingredients Ltd., ou alternativamente BioChemica Panreac A3249) foram adquiridos na forma de pós solúveis. Alginato de sódio é um polissacarídeo natural biocompatível extraído de alga marinha, gelatina é um ingrediente natural biocompatível derivado de desnaturação da proteína de colágeno. Esses materiais comestíveis são amplamente usados em gastronomia, e ambos podem ser usados para formar hidrogéis, com comportamento pseudoplástico.

[205] Alginato de sódio (SA), Gelatina (GEL) e salina tamponada com fosfato (PBS, Sigma-Aldrich) foram usados para gerar as composições microextrudáveis. Um processo de pasteurização foi usado para reduzir patógenos: por esse motivo, os pós de alginato e gelatina foram pesados separadamente, colocados em dois recipientes de vidro ligeiramente abertos, e submetidos a três ciclos de 72 °C durante 30 minutos. Alternativamente, alginato e gelatina foram submetidos a um processo de exposição de Plasma, com gás oxigênio a baixa pressão, para esterilizar os materiais.

[206] Para preparar as composições microextrudáveis (2 gramas cada amostra), as formulações foram misturadas a 3500 rpm durante 10 minutos, como descrito na seção “PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES” no Exemplo 1 deste documento. Em um exemplo, uma formulação composta de 78% p/p de PBS (Sigma-Aldrich), 20% p/p de Gelatina e 2% p/p de Alginato foi usada. Em um outro exemplo, o PBS foi substituído por água.

[207] Para gerar formulações microextrudáveis de embutimento de células (também definidas como biotintas), 5*106 células de mamífero/mL foram adicionadas às composições, suspensas em uma pequena quantidade de 250μL de meio de cultura celular (DMEM alta glicose, Thermo Fisher Scientific). Então, as células foram embutidas nas biotintas manualmente, misturando gentilmente as suspensões celulares e as biotintas com uma espátula, ou através de um sistema de duas seringas conectadas. Alternativamente, a composição previamente misturada pode ser misturada com as células usando sistema centrífugo automático a uma velocidade de 10g ou 60g (rcf) a 100g para obter uma composição homogênea sem danificar as células.

[208] Em um outro exemplo, as mesmas formulações microextrudáveis foram geradas, mas sem embutimento das células nas composições (também definíveis como tintas para semeadura de células).

PROCESSO DE MICROEXTRUSÃO E FABRICAÇÃO DE PRODUTOS DE EMBUTIMENTO DE CÉLULAS MICROEXTRUDADOS COMESTÍVEIS E PRODUTOS SEMEADOS COM CÉLULAS

[209] As formulações de embutimento de células foram usadas para produzir substitutos de carne à base de célula microextrudados comestíveis, usando um processo de impressão de microextrusão 3D, como descrito na seção “FABRICAÇÃO DE PRODUTOS ANÁLOGOS DE CARNE MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS”, no Exemplo 1 deste documento.

[210] Em um outro exemplo, as composições microextrudadas comestíveis não contendo as células (tintas para semeadura de célula) foram processadas pelo mesmo processo de impressão de microextrusão 3D descrito para a biotintas. Então, 5*106 células de mamífero/mL foram suspensas em uma pequena quantidade de 250μL de meio de cultura celular (DMEM alta glicose, Thermo Fisher Scientific) e foram semeadas nos produtos microextrudados.

[211] Em seguida, os produtos microextrudados foram reticulados com meio de cultura celular DMEM alta glicose contendo 100mM CaCl2 a temperatura ambiente, durante 10 minutos. Então, as amostras foram lavadas 3 vezes com meio de cultura celular não suplementado com DMEM alta glicose à T ambiente, para expelir o excesso de CaCl2 das amostras, e os produtos substitutos de carne baseados em célula comestíveis foram armazenados em incubadora para cultura celular, em placas de 6 poços, submersas em meio de cultura celular suplementado com DMEM alta glicose e cultivados por diferentes períodos, trocando o meio de cultura celular a cada 48 horas.

AVALIAÇÃO MICROSCÓPICA DE PRODUTOS MICROEXTRUDADOS MULTICAMADAS À BASE DE CÉLULA

[212] A análise dos produtos à base de célula multicamadas comestíveis foi conduzida para avaliar a viabilidade celular das células de mamífero embutidas ou semeadas nas amostras microextrudadas. Em um exemplo, um método Live-Dead (kit de imagem de célula Live-Dead, Invitrogen) foi usado a 48 horas a partir do momento da incubação, para avaliar a presença e viabilidade de célula nos produtos.

[213] Para conduzir o método de formação de imagem, as amostras foram lavadas com uma solução de meio de cultura celular DMEM à T ambiente. Para preparar amostras controles negativas, alguns produtos foram submersos com 0,1% Triton (10mL meio de cultura celular + 10μL Triton) a 37 graus. Então, as amostras foram submersas na solução Live-Dead (10mL PBS + 5μL Calceína-AM + 20μL Iodeto de Propídio), e foram incubadas durante 20 minutos a 37 graus. Após lavagem das mesmas com PBS, elas foram avaliadas usando um microscópio confocal (Leica). Imagens de microscópio (não mostradas) representaram que as amostras com células embutidas nas biotintas, e com células semeadas nos produtos microextrudados contiveram células viáveis. Foi possível observar uma alta viabilidade celular nas amostras em termos de porcentagem de células vivas (pontos verdes), comparado à porcentagem de células mortas (pontos vermelhos).

[214] A análise da porcentagem de células vivas nos produtos microextrudados, tanto no caso de amostras semeadas com célula quanto amostras que embutem célula, demonstrou uma alta viabilidade celular em ambos os casos. Os resultados mostraram que uma média de 79% das células nas amostras semeada com célula estava viva, e uma média de 75% das células nas amostras que embutem células estava viva, como mostrado na Tabela 1.

Tabela 1: Viabilidade celular Amostra: Porcentagem de células vivas no número total: Amostra microextrudado semeada com célula 79% células vivas Amostra microextrudada que embute células 75% células vivas

[215] Aspectos/modalidades adicionais da presente invenção podem ser encontrados nas cláusulas seguintes: Cláusula 1. – Um produto microextrudado comestível compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, em que: - a porcentagem em peso de proteína em relação ao peso total do elemento microextrudado é de 19% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível em relação ao peso total do elemento microextrudado é pelo menos 45%; - os elementos microextrudados têm uma largura de seção transversal de 10 µm a 1000 µm; -o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young de tração do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young de tração medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p; e - as duas ou mais camadas de elementos microextrudados são empilhadas de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

Cláusula 2. – O produto microextrudado comestível de acordo com a cláusula 1, feito de uma composição viscoelástica compreendendo a proteína, o polímero pseudoplástico comestível, e o solvente comestível apropriado, em que a porcentagem em peso de proteína, polímero pseudoplástico comestível e do solvente comestível com relação à composição viscoelástica é a mesma porcentagem que no elemento microextrudado.

Cláusula 3. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-2, em que os elementos microextrudados são selecionados a partir de folhas microextrudadas, filamentos microextrudados e combinações dos mesmos.

Cláusula 4. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-3, em que a porcentagem em peso de proteína é de 25% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%.

Cláusula 5. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-3, em que a porcentagem em peso de proteína é de 29% a 49%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%.

Cláusula 6. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer um de cláusula 1-5, em que a proteína é selecionada a partir de proteína de origem animal não humano, proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas.

Cláusula 7. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-6, em que a porcentagem em peso de polímero pseudoplástico comestível em relação ao peso total do elemento microextrudado é de 0,2% a 40%, e a porcentagem em peso de solvente comestível é pelo menos 45%.

Cláusula 8. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-7, em que o polímero pseudoplástico comestível é selecionado a partir de um polissacarídeo, uma proteína pseudoplástica, e combinações dos mesmos.

Cláusula 9. – O produto microextrudado comestível de acordo com a cláusula 8, em que o polímero pseudoplástico é um polissacarídeo selecionado a partir de ácido algínico, e um sal comestível de ácido algínico, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, e combinações dos mesmos.

Cláusula 10. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 2-9, em que a dita composição viscoelástica tem um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas e com uma quantidade de solvente em o comestíveis composição microextrudável de 45% a 90% p/p; sendo o módulo de armazenamento G’ maior ou igual a 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior ou igual a 350 Pa, e o razão G’’/G’ na composição viscoelástica sendo de 0,24 a 0,88.

Cláusula 11. – O produto microextrudado comestível de acordo com a cláusula 10, em que módulo de armazenamento G’ da composição viscoelástica é de 1700 Pa a 140000 Pa, e o módulo de perda G’’ da composição viscoelástica é de 350 Pa a 40000 Pa; e em que o razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88.

Cláusula 12. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-11, em que o elemento microextrudado viscoelástico ou a composição viscoelástica compreende adicionalmente aditivos comestíveis selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal, oligoelementos, vitaminas, minerais, e combinações dos mesmos.

Cláusula 13. – O produto microextrudado comestível de acordo com qualquer uma das cláusulas 1-12, em que as camadas são feitas de filamentos microextrudados disposto em paralelo e adjacentes com uma porcentagem de filamentos microextrudados na superfície da camada de 25% a 100%.

Cláusula 14. – Um processo para a fabricação do produto microextrudado comestível como definido em qualquer uma das cláusulas 1-13, compreendendo as etapas de: (i) fornecer uma composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína e um polímero pseudoplástico comestível, a dita composição viscoelástica compreendendo uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49%, e pelo menos 45% de solvente comestível, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica; (ii) microextrudar a composição viscoelástica através de um orifício com uma largura ou diâmetro de 10 µm a 1000 µm para obter um ou mais elementos microextrudados; e (iii) empilhar as duas ou mais camadas compreendendo elementos microextrudados de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

Cláusula 15. – Uso de um produto microextrudado comestível como definido em qualquer uma das cláusulas 1-13, como um substituto de carne.

Cláusula 16. – Composição microextrudável viscoelástica comestível compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína em uma porcentagem em peso em relação ao peso total da composição viscoelástica de 19% a 49%, a dita proteína selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de inseto, proteína de origem de algas, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas; e um polissacarídeo pseudoplástico comestível selecionado a partir de alginato, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, e combinações dos mesmos, em uma porcentagem em peso, em relação à composição viscoelástica total, de 0,5% a 40%; e em que a composição viscoelástica compreende pelo menos 45% em peso de solvente comestível, em relação ao peso total da composição.

Cláusula 17. – O composição microextrudável viscoelástica comestível de acordo com a cláusula 16, que tem um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas, e com uma quantidade de solvente na composição microextrudável comestível de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e em que e o razão G’’/G’ na composição viscoelástica sendo de 0,24 a 0,88.

Lista de Citação

[216] Literatura patentária: - Patente US 9808029-B2 (2017) - Patente US US8703216-B2 (2014) - Pedido de Patente US US2016135493-A1 (2016)

[217] Literatura não patentária: - Krintiras et al. “On the use of Couette Cell technology for large scale production of textured soy-based meat replacers”, Journal of Food Engineering-2016, vol. no. 169, pp.: 205-213.

- Lille et al., “Applicability of protein and fiber-rich food materials in extrusion-based 3D printing”, Journal of Food Engineering-2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.201704.034.

- Ogawa et al., “Measurement of Young’s Modulus and Poisson’s Ratio of Tuna Fish”. Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Volume 9, Issue 3, pp. 283-290 (2011).

- M-R. Lapin et al. “Substrate elasticity affects bovine satellite cell activation kinetics in vitro”, J Anim Sci.-2013, vol. no. 91(5), pp. 2083- 2090, doi: 10.2527/jas.2012-5732.

- Chen et al., “Young’s modulus measurements of soft tissues with application to elasticity imaging”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Volume 43, Issue: 1 (1996). doi:

10.1109/58.484478.

- U-Chupaj et al., “Differences in textural properties of cooked caponized and broiler chicken breast meat”, Science-2017, vol. no. 1;96(7), pp.: 2491-2500. doi: 10.3382/ps/pex006.

- Jahanbakhshian N et al., “Measurement and prediction of the mechanical properties of a two-component food during freezing”, International Journal of Food Properties-2017, vol. no. 20(3), pp.: S3088-S3095. doi:

10.1080/10942912.2016.1247856.

- Chen E et al., “Ultrasound elasticity measurements of beef muscle” of IEEE Ultrasonics Symposium ULTSYM-94, Vol. 3, (1994), 1459-1462. doi: 10.1109/ULTSYM.1994.401867.

- Segars R et al., “Textural Characteristics of Beef muscles, Journal of Texture Studies 5 (1974) 283-297. doi: 10.1111/j.1745-

4603.1974.tb01436.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL compreendendo duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos, em que cada elemento extrudado compreende proteína, um polímero pseudoplástico comestível e um solvente comestível apropriado, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (i) fornecer uma composição viscoelástica compreendendo, em um solvente comestível apropriado, proteína e um polímero pseudoplástico comestível, a dita composição viscoelástica compreendendo uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49%, e pelo menos 45% de solvente comestível, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, o dito solvente comestível equilibrando em 100% em peso da composição viscoelástica; (ii) microextrudar a composição viscoelástica através de um orifício com uma largura ou diâmetro de 10 µm a 1000 µm para obter um ou mais elementos microextrudados; e (iii) empilhar as duas ou mais camadas compreendendo elementos microextrudados de uma maneira tal que uma seção vertical do produto microextrudado comestível apresente elementos microextrudados entrelaçados em uma camada, ou elementos microextrudados sobrepostos e orientados diferencialmente entre as diferentes camadas; ou alternativamente as duas ou mais camadas são empilhadas de uma maneira tal que elementos microextrudados entre camadas fiquem orientados em paralelo.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente, após qualquer uma das etapas (ii) e (iii), uma etapa (iv) de adicionar um ou mais aditivos selecionados a partir da lista que consiste em emolientes, compostos de sabor, compostos aromatizantes, lipídios, corantes, quelantes de metal,

oligoelementos, vitaminas, sais minerais, células e extratos das ditas células, e combinações de todos esses compostos e/ou células e/ou extratos celulares.

3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente, após qualquer uma das etapas (ii) e (iii), uma etapa (v) de adicionar, entre elementos microextrudados em uma camada e/ou em uma camada de elementos microextrudados, uma composição compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma composição compreendendo material cartilaginoso; e/ou uma composição compreendendo material ósseo.

4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a composição viscoelástica compreender um polímero pseudoplástico comestível, uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49% p/p e pelo menos 45% p/p de um solvente comestível, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica e o dito solvente equilibrando em 100% p/p da composição viscoelástica, a dita composição viscoelástica tendo uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de menos que 6 µm a menos que 600 µm, e sendo obtenível: (a) misturando as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e (b) aplicando um ou mais ciclos de agitação a uma força centrífuga de 10g a 4000g, opcionalmente em mais de uma direção, aumentando ao mesmo tempo a temperatura de 20 ºC para uma temperatura menor que 95 ºC, e mantendo agitação e temperatura por um período de 1 minuto a 30 minutos.

5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a dita composição viscoelástica ter um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda

G’’ quando medido a uma frequência de 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas e com uma quantidade de solvente na composição microextrudável comestível de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior ou igual a 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior ou igual a 350 Pa, e a razão G’’/G’ na composição viscoelástica sendo de 0,24 a 0,88.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o módulo de armazenamento G’ da composição viscoelástica ser de 1700 Pa a 140000 Pa, e o módulo de perda G’’ da composição viscoelástica ser de 350 Pa a 40000 Pa; e em que a razão G’’/G’ na composição viscoelástica ser de 0,24 a 0,88.

7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso da proteína ser de 25% a 49%, e a porcentagem em peso do solvente comestível ser pelo menos 45%.

8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de a proteína ser selecionada a partir de proteína de origem animal, proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana e combinações das mesmas.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a proteína ser proteína animal.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a proteína animal ser proteína de inseto.

11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a proteína ser selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de origem de algas, proteína de origem de levedura, proteína de origem bacteriana e combinações das mesmas.

12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso de polímero pseudoplástico comestível em relação ao peso total da composição viscoelástica, ser de 0,2% a 40%, e a porcentagem em peso de solvente comestível ser pelo menos 45%.

13. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de o polímero pseudoplástico comestível ser selecionada a partir de um polissacarídeo, uma proteína pseudoplástica e combinações dos mesmos.

14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o polímero pseudoplástico ser um polissacarídeo selecionado a partir de ácido algínico, e um sal comestível de ácido algínico, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, carragenina e combinações dos mesmos.

15. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de a composição viscoelástica compreender adicionalmente células e/ou extratos das ditas células.

16. PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL obtenível por um método como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizado pelo fato de compreender duas ou mais camadas de elementos microextrudados viscoelásticos e em que o módulo elástico compressivo do produto microextrudado comestível é de 1,0x103 Pa a 5,0x106 Pa e o módulo de Young de tração do produto microextrudado comestível é de 5,0x103 Pa a 11,0x106 Pa, os ditos módulos elástico compressivo e de Young de tração medidos em um sistema de teste servo-hidráulico com uma taxa de deslocamento das garras igual a 1 mm/min, a 23 ºC e com uma quantidade de solvente no produto microextrudado comestível de 45% a 90% p/p.

17. PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de os elementos microextrudados serem selecionados a partir de folhas microextrudadas, filamentos microextrudados e combinações dos mesmos.

18. PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizado pelo fato de compreender, entre dois ou mais dos elementos microextrudados de cada camada e/ou entre uma ou mais das camadas de elementos microextrudados, uma composição compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma composição compreendendo material cartilagenoso; e/ou uma composição compreendendo material ósseo.

19. USO DE UM PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL, como definido em qualquer uma das reivindicações de 16 a 18, caracterizado pelo fato de ser como um substituto de carne.

20. USO DE UM PRODUTO MICROEXTRUDADO COMESTÍVEL, como definido em qualquer uma das reivindicações de 16 a 18, caracterizado pelo fato de ser como um análogo de carne.

21. COMPOSIÇÃO MICROEXTRUDÁVEL VISCOELÁSTICA COMESTÍVEL, caracterizada pelo fato de compreender, em um solvente comestível apropriado, proteína em uma porcentagem em peso em relação ao peso total da composição viscoelástica de 19% a 49%, a dita proteína selecionada a partir de proteína de origem vegetal, proteína de inseto, proteína de origem de algas, proteína de origem bacteriana, e combinações das mesmas; e um polissacarídeo pseudoplástico comestível selecionado a partir de alginato, goma xantana, glicosaminoglicanos, agarose, goma gelana, pectina, carragenina e combinações dos mesmos, em uma porcentagem em peso, em relação à composição viscoelástica total, de 0,5% a 40%; e em que a composição viscoelástica compreende pelo menos 45% em peso de solvente comestível, em relação ao peso total da composição.

22. COMPOSIÇÃO MICROEXTRUDÁVEL VISCOELÁSTICA COMESTÍVEL, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de ter um módulo de armazenamento G’ maior que o módulo de perda G’’ quando medido a uma frequência de 0,16 Hz e a uma temperatura de 23 ºC em um par de placas serrilhadas paralelas, e com uma quantidade de solvente na composição microextrudável comestível de 45% a 90% p/p, sendo o módulo de armazenamento G’ maior que 1700 Pa e o módulo de perda G’’ maior que 350 Pa, e em que a razão G’’/G’ na composição viscoelástica é de 0,24 a 0,88.

23. COMPOSIÇÃO MICROEXTRUDÁVEL VISCOELÁSTICA, caracterizada pelo fato de compreender um polímero pseudoplástico comestível, uma porcentagem em peso de proteína de 19% a 49% p/p e pelo menos 45% p/p de um solvente comestível, o dito solvente equilibrando em 100% p/p da composição viscoelástica, ambas as porcentagens em relação ao peso total da composição viscoelástica, a dita composição viscoelástica tendo uma distribuição homogênea de tamanhos de partícula de menos que 6 µm a menos que 600 µm, e sendo obtenível: (a) misturando as proteínas, o polímero pseudoplástico comestível e o solvente comestível em um recipiente; e (b) aplicando um ou mais ciclos de agitação a uma força centrífuga de 10g a 4000g, opcionalmente em mais de uma direção, aumentando ao mesmo tempo a temperatura de 20 ºC para uma temperatura menor que 95 ºC, e mantendo agitação e temperatura por um período de 1 minuto a 30 minutos.

24. PRODUTO COMPÓSITO COMESTÍVEL, caracterizado pelo fato de compreender uma porção do produto microextrudado comestível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 18, e uma porção de uma composição solidificada compreendendo uma gordura selecionada a partir de um ou mais dentre triglicérides, colesterol, um ou mais fosfolipídios, um ou mais ácidos graxos e combinação dos mesmos; e/ou uma porção de uma composição solidificada compreendendo material cartilagenoso; e/ou uma porção compreendendo material ósseo, a dita porção de composição compreendendo gordura e/ou material cartilagenoso e/ou material ósseo, adjacentemente e em contato com a porção do produto microextrudado comestível.