BRPI0621510A2

BRPI0621510A2 - pó de colágeno seco, uso e processo para preparação do mesmo, composição a base de colágeno termoplástica homogênea, uso e processo para obter a mesma, artigo em formato sólido e processo para fabricar o mesmo

Info

Publication number: BRPI0621510A2
Application number: BRPI0621510-6A
Authority: BR
Inventors: Vicente Etayo Garralda; Oliver Kotlarski; Franz Maser; Michael Meyer
Original assignee: Becker & Co Naturinwerk
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2011-12-13
Also published as: CN101400738B; EP2004753B1; NZ571108A; CL2007000665A1; US20090226557A1; PT2004753E; AU2006339903B2; PE20080120A1; RU2008140320A; DK2004753T3; MX2008011427A; RU2406732C2; DE602006011791D1; EP2004753A1; ES2340606T3; AR059832A1; CN101400738A; WO2007104322A1; PL2004753T3; SI2004753T1

Abstract

Pó DE COLáGENO SECO, USO E PROCESSO PARA PREPARAçãO DO MESMO, COMPOSIçãO A BASE DE COLáGENO TERMOPLáSTICA HOMOGêNEA, USO E PROCESSO PARA OBTER A MESMA, ARTIGO EM FORMATO SóLIDO E PROCESSO PARA FABRICAR O MESMO. A presente anvenofo provê uma nova tecnologia baseada em colágeno. A invencao provê um pó de colágeno seco como um precursor para a preparação de uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea, que pode adicionalmente compreender aditivos. A presente invenção também relata o uso da composição na fabricacão de artigos sólidos conformados de acordo com tecnologia de plástico, e aos artigos.

Description

PÓ DE COLÁGENO SECO, USO E PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DO MESMO, COMPOSIÇÃO A BASE DE COLÁGENO TERMOPLÁSTICA HOMOGÊNEA, USO E PROCESSO PARA OBTER A MESMA, ARTIGO EM FORMATO SÓLIDO E PROCESSO PARA FABRICAR O MESMO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a uma nova tecnologia baseada em colágeno e,. especificamente, a um novo precursor baseado em colágeno, ao seu processo de preparação, e ao seu uso na preparação de uma composição homogênea à base de colágeno que atua como um termoplástico. A presente invenção refere-se também a artigos sólidos moldados, conformados a partir da referida composição termoplástica, e aos processos para a sua produção.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O Colágeno é uma das proteínas mais bem aplicadas, utilizada, dentre outros campos, na indústria alimentícia como uma proteína formadora de película que produz películas planas ou tubulares comestíveis e/ou biodegradáveis empregadas como material de embalagem no acondicionamento de alimentos. O colágeno é o termo genérico para uma família de proteínas, cujos representantes podem ser encontrados em qualquer organismo pluricelular. Até o momento, mais de 20 tipos diferentes de colágeno foram descritos na literatura. Para fins industriais, há fontes de colágeno particularmente favoráveis para a recuperação de colágeno-!'do ponto de vista da disponibilidade, arquitetura de tecido e economia. Uma fonte deste tipo é a pele bovina.

Uma das tecnologias atuais mais importantes baseadas em colágeno refere-se à fabricação de invólucros de lingüiça à base de colágeno. Esta tecnologia busca intensamente evitar que as fibras de colágeno percam sua estrutura molecular nativa, visto que uma parte substancial do êxito de processamento e das propriedades mecânicas das resultantes películas de colágeno tubular ou planas, depende da sua estrutura fibrilar. Portanto, constitui um objetivo principal desta tecnologia a preservação da estrutura colágena fibrosa, durante todas as etapas industriais de extração e purificação do colágeno de tecidos animais crus, como pele bovina ou suina. Desta forma, há no estado da técnica processos cuidadosamente projetados em que são obtidas pastas de fibras de colágeno intumescidas pro ácido altamente hidratadas e basicamente intactas, que podem ser extrusadas em películas planas ou tubulares. Sabe-se bem que o controle da temperatura durante a preparação da pasta de colágeno e, na extrusão, é um fator muito importante para impedir que as fibras de colágeno se hidrolisem e, assim, se gelatinizem.

Muito embora pastas aquosas de colágeno fibroso intumescidas por ácidos tenham mostrado excelentes propriedades na formação de películas por extrusão a baixas temperaturas, a alta viscosidade da pasta, mesmo em baixa concentração sólidos (colágeno), faz com que este material não mostre propriedades reológicas que permitiriam que o mesmo fosse processado imediatamente por equipamento de extrusão convencional conhecidos do processamento de plásticos. As patentes US 3.123.482 e US 3.346.402, por exemplo, podem dar uma impressão de como são complexos e especializados os equipamentos e as condições de extrusão utilizados na produção do invólucro de colágeno.

Além disso, após passar pelo orifício na saída da cabeça de extrusão, a película tubular ou plana formada a partir da pasta de colágeno deve ser estabilizada por coagulação e secagem, o que significa que uma grande quantidade de água precisa ser retirada do gel moldado, resultando em grandes custos de energia. Em um processo dessa natureza, as fibras de colágeno são fisicamente orientadas e, em muitos casos, em linha ou em um posterior tratamento químico cruzado para produzir uma matriz tridimensional com uma estrutura de rede de fibrilas irreversivelmente embutidas. Isto, por outro lado, apresenta a desvantagem de que um produto obtido por este tipo de tecnologia pode não ser recuperado e re- utilizado ao se repetir o processo. Além disso, qualquer outro artigo tridimensional moldado diferente dos obtidos por extrusão em películas, tubos ou cordas é inviável, a menos que sejam projetados como produtos hidratados macios, como iscas de pesca macias de colágeno, ou lentes ópticas, visto que, nos processos de secagem e cura, tal artigo tridimensional moldado encolhe drasticamente até perder sua forma original. Além disso, dispersões de colágeno fibroso altamente hidratadas, embora úteis em suas formas clássicas de aplicação, não possuem propriedades adequadas para formar artigos tridimensionais sólidos por técnicas convencionais de processamento de termoplástico, como extrusão a quente e moldagem por injeção sem correr o risco de hidrolisar hidrotermicamente o colágeno de tal forma a obter soluções gelatinosas muito diluídas. Por conseguinte, artigos moldados sólidos à base de colágeno com baixo teor de água ainda não foram obtidos com êxito.

Portanto, hidrogéis derivados de colágeno, embora capazes de atuar como materiais termoplásticos, não possuem a estrutura, estabilidade ou resistência para atuar como um artigo sólido moldado; mesmo quando secos, com os gastos resultantes, eles não se mostrarão estáveis sob condições úmidas.

Outra tecnologia à base de colágeno se caracteriza pela degradação do colágeno em gelatina, colas animais e hidrolisados. Esses produtos da hidrólise derivados de colágeno, diferindo do seu grau de hidrolisação, são empregados em uma ampla gama de indústrias, como alimentícia, de ingredientes cosméticos e colas animais. Segundo esta tecnologia, as moléculas de colágeno são hidrolisadas, mediante ataque enzimático ou tratamento a quente de uma dispersão ácida ou alcalina de colágeno fibrilar em água, até que as unidades estruturais básicas sejam destruídas para produzir uma gelatina. 0 peso molecular médio desses novos produtos pépticos é variável e sempre abaixo de 500 kD. Para fins práticos, a principal característica da gelatina é a sua capacidade de gerar hidrogéis físicos, mesmo em concentração sólida muito baixa, que são termorreversíveis as temperaturas em torno de 40°C. Esta capacidade acarreta determinadas vantagens em processos de manejo e moldagem processos, uma vez que os hidrogéis de gelatina podem ser aquecidos acima do ponto de fusão para serem despejados ou injetados em um molde, e em seguida solidificados por resfriamento. No entanto, a dureza e a resistência do seu gel são baixas e dependem do teor de água e do grau de ligação cruzada. Na tentativa de formar artigos moldados, problemas técnicos também resultam do intenso encolhimento que ocorre durante a secagem do produto hidratado. A fabricação de artigos moldados compostos de gelatina ou hidrolisado de gelatina com peso molecular médio de menos de 3 kD é impossível.

Foram propostos alguns novos processos para transformar gelatina em um produto similar a termoplástico para moldar artigos (vide patentes US 4.992.100 e US 5.316.717) ao se plastificar uma gelatina em pó, com a adição de água, em um dispositivo de extrusão e submetê-la a altas temperaturas e forças de cisalhamento, para produzir um material fundido homogêneo fluido que, após a retirada do molde dotado de fendas do extrusor, possa ser granulado. Os granulados podem ser processados como um produto similar a termoplástico, que apresenta a vantagem de trabalhar com baixo teor de água e preservar algumas propriedades da gelatina, enquanto que o encolhimento dos artigos moldados produzidos com os citados granulados é muito pequeno e ajustável pela adição de aditivos, por exemplo, plastificantes. Não obstante, a gelatina é um produto que deve ser produzido antes do colágeno, com o conseqüente custo de produção e aquisição. Além disso, sua estrutura molecular implica um baixo comportamento com o envelhecimento de artigos moldados ou sob condições úmidas, o que levou ao fato de que ela, na verdade, ao que se saiba, jamais encontrou aplicação industrial na moldagem de artigos.

A fim de abreviar o processo de produção de gelatina e precursores de cola (também chamados de materiais glutinosos), foi proposto outro processo na Patente alemã número DE 19712400. Este processo tem início a partir de uma matéria-prima rica em colágeno e capaz de evitar todas aquelas etapas úmidas e termoquímicas, demoradas, de alto custo operacional e outrora necessárias ao executar as etapas de: a) moer a matéria-prima de colágeno em fibras; b) conferir a este material um teor de umidade de 5% - 40%; c) sujeitar o material úmido por até 60 min e sob a introdução de calor a forças de cisalhamento até que as fibras percam sua estrutura tridimensional nativa, a fim de proporcionar uma massa hidroplástica essencialmente homogênea, tendo o componente principal peso molecular médio de pelo menos 500 kD e que seja total ou parcialmente solúvel em água acima de 45°C; d) processar essa massa hidroplástica para formar um granulado, filamentos ou folhas capazes de serem diretamente processados em gelatina ou colas. Esses materiais são considerados precursores de gelatina e colas e possuem uma consistência dura e frágil, sendo de certa forma solúveis em água morna e incapazes de formar películas e artigos flexíveis que poderiam substituir o desempenho das atuais películas de colágeno.

Um avanço importante na busca por novas aplicações industriais de colágeno como biodegradáveis e (em princípio) material comestível, seria obter uma nova tecnologia para moldar artigos, a começar do colágeno nativo sem exigir a prévia produção de gelatina. Portanto, um avanço importante na confecção de produtos à base de colágeno, tal como películas extrusadas tubulares ou planas e artigos moldados sólidos, seria o desenvolvimento de um processo capaz de evitar a etapa de produção de uma massa "úmida" plástica precursora à base de dispersões aquosas de fibras de colágeno intumescidas por ácido ou base. Esse tipo de dispersões similares a gel sofrem pelos elevados custos de produção, baixa fluidez (alta viscosidade), sendo, por conseguinte, difíceis de processar, e pela necessidade de remover a água após a moldagem e/ou extrusão. Em vista do disposto acima, há, no estado da técnica, necessidade de uma tecnologia alternativa baseada em colágeno para a produção de produtos à base de colágeno de formatos diferentes, incluindo películas planas ou tubulares e artigos tridimensionais de formatos e tamanhos distintos. Como vantagem, essa tecnologia deve evitar, por um lado, a fabricação de intermediários de gelatina associados a processos demorados e altamente dispendiosos. Por outro, essa tecnologia deve também evitar as desvantagens associadas ao uso do colágeno nativo supracitado, bem como aquelas referentes a dispersões aquosas de fibras de colágeno, difíceis de processar, conforme mencionado acima.

Portanto, existe a necessidade, no estado da técnica, de um novo precursor de colágeno que se possa utilizar na preparação de uma composição à base de colágeno que atue como um termoplástico.

Também há a necessidade de uma composição alternativa à base de colágeno que vantajosamente possa ser processada pelas técnicas plásticas convencionais já conhecidas e que seja adequada para ser modelada em artigos sólidos moldados comestíveis e biodegradáveis. Além disso, esses artigos são termosseláveis e mostram melhores propriedades em relação aos artigos à base de colágeno conhecidos do estado da técnica tais como, dentre outras, resistência à água, resistência à tração, encolhimento mínimo dos artigos modelados.'

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É, portanto, objeto principal da presente invenção o fornecimento de um precursor de colágeno para uso em uma nova tecnologia baseada em colágeno. Os inventores descobriram, para sua surpresa, que é possível preparar um pó de colágeno seco, como precursor de colágeno. Quando este pó de colágeno seco é misturado com água e sujeitado a condições adequadas de forças de cisalhamento, temperatura e pressão, obtém-se uma composição homogênea à base de colágeno que se comporta vantajosamente como um termoplástico. Esta composição pode, assim, ser processada de acordo com os processos de plásticos comuns e moldados em artigos sólidos aprimorados. Desta forma, constitui outro objeto da presente invenção um processo para preparar o referido precursor de colágeno como um pó de colágeno seco.

Outro objeto é o fornecimento de uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno composta do pó de colágeno seco, para uso no fabrico de artigos sólidos moldados.

Outro objeto é um artigo sólido moldado conformado a partir da composição termoplástica homogênea à base de colágeno.

Constitui ainda outro objeto da invenção fornecer um processo de fabricação da composição termoplástica homogênea à base de colágeno da invenção. Outro objeto ainda é o fornecimento de um processo de fabricação de um artigo sólido moldado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece um pó de colágeno seco como precursor adequado para a preparação de uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno. Este pó de colágeno seco, doravante denominado pó de colágeno seco da invenção, toma por base um colágeno formador de fibrilas que é total ou parcialmente desnaturado, apresentando peso molecular médio de pelo menos 500 kD, uma solubilidade igual ou superior a 25% em água a 60°C e um/tamanho médio de partícula entre 30 pm e 350 pm. Em uma modalidade preferida, o pó de colágeno seco da invenção apresenta um tamanho médio de partícula entre 50 pm e 100 pm.

O termo "colágeno formador de fibrilas" inclui colágeno tipo I, tipo II, tipo III, tipo V, tipo IX e misturas dos mesmos.

O termo "parcialmente desnaturado", conforme empregado nesta descrição, significa um grau de desnaturação de colágeno de pelo menos 30%, mais preferencialmente, maior do que 70% e, ainda mais preferencialmente, maior do que 90%. A Pode-se determinar facilmente a desnaturação por meio de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) por reidratação de uma amostra de colágeno de um dia para o outro com água; introdução do produto assim obtido em um recipiente de DSC, o qual é vedado bem justo e registro da DSC com uma taxa de aquecimento de 5 K/min. Para um colágeno totalmente nativo, observa-se um pico no gráfico de DSC a cerca de 60°C, enquanto que para um colágeno totalmente desnaturado não se observa qualquer pico próximo dos 60°C, tampouco nenhum pico ou apenas um pico pequeno entre 25°C e 40°C. Das áreas relativas sob o pico próximo a 60°C, pode-se efetuar uma avaliação quanto ao grau de desnaturação da amostra de colágeno.

Conforme empregado na descrição, o termo "seco" significa um teor de água, expresso em percentual de peso relativo ao peso total do pó de colágeno seco, compreendido entre 3% em peso e 15% em peso, preferivelmente entre 6% em peso e 10% em peso.

O pó de colágeno seco da invenção é obtido pelo processo a seguir, que também é outro objeto da presente invenção.

Esse processo compreende as seguintes etapas:

a) maceração da matéria-prima de colágeno em partículas cilíndricas;

b) secagem das referidas partículas cilíndricas a uma temperatura igual ou superior à temperatura de desnaturação do colágeno até que toda a seção transversal das partículas- individuais esteja seca e quebradiça;

c) moagem das partículas obtidas da etapa b);

d) obtenção do pó de colágeno seco da invenção.

A matéria-prima de colágeno é "baseada em um colágeno formador de fibrilas", independentemente da origem do tecido do qual é recuperado. Segundo a invenção, a matéria-prima de colágeno inclui colágeno nativo e colágeno formador de fibrilas química ou enzimaticamente modificado. A matéria- prima de colágeno adequada para pôr em prática a presente invenção pode ser obtida de qualquer fonte de colágeno apropriada compreendendo um tecido, como pele, couro, derivados de osseina de ossos, tendões, vísceras e cartilagem, de animais como bovinos, suínos, bezerro, carneiro, ovelha, cabra, cavalo, canguru, camelo, galinha, avestruz, crocodilo e peixes, como salmão e arenque. Em uma modalidade preferida, é utilizado couro ou pele, que no estado da técnica são conhecidos por se mostrarem particularmente favoráveis para a recuperação de colágeno do ponto de vista da disponibilidade, arquitetura de tecido, uma economia para fins industriais. Em uma modalidade preferida, esses tecidos são escolhidos a partir de pele bovina e pele suína.

As fontes de colágeno são geralmente pré-tratadas por processos conhecidos na técnica para obter uma matéria-prima de colágeno. Neste sentido, as fontes de colágeno não são utilizadas diretamente como nas indústrias de colágeno, mas são primeiramente purificados por tratamentos mecânicos e/ou químicos conhecidos na técnica. Em uma modalidade específica, esses tratamentos mecânicos e/ou químicos são tipicamente aqueles empregados em curtumes. Um exemplo de uma etapa de purificação simples é a divisão de pele suína para remover a sua parte interna, muito rica em gordura, conforme descrito no pedido de patente WO 2004/073407. Outro exemplo de um tratamento químico típico empregado são os realizados em curtumes para remover os pêlos da pele bovina ou a combinação de etapas de processo alcalinas e ácidas administradas---" a pedaços de pele bovina no curso da sua purificação para uso na fabricação de invólucros comestíveis de lingüiças conforme descrito em DE 972854.

O grau de purificação da matéria-prima de colágeno necessariamente atingido por esses tratamentos mecânicos e/ou químicos dependerá das exigências relativas ao processamento posterior da matéria-prima de colágeno. Segundo a presente invenção, o grau de purificação da matéria-prima de colágeno dependerá das exigências referentes ao artigo sólido moldado à base de colágeno a ser obtido, conforme será descrito mais adiante. A matéria-prima de colágenos preferida é pele não tratada com cal, lascas de pele tratadas com cal, pelagens bovina e lascas de pele suína.

Em uma modalidade mais preferida da invenção, a referida matéria-prima de colágeno são lascas de pele bovina tratadas com cal como as utilizadas na fabricação de invólucros de lingüiça em colágeno ou na indústria de gelatina, que são obtidas diretamente dos curtumes.

A etapa a) do processo supra-definido compreende a maceração da matéria-prima de colágeno em partículas cilíndricas.

O termo "partículas cilíndricas" refere-se a filamentos vermiformes com um diâmetro de sua seção transversal de aproximadamente 2 mm.

Esta etapa a) é realizada utilizando-se em equipamento adequado conhecido aos versados na técnica, como o tipicamente usado na fabricação de invólucros de colágeno para lingüiças. Em uma modalidade específica, o referido equipamento é um moedor, como um moedor Wolfking.

Em uma modalidade específica, a etapa a) compreende embeber lascas de pele bovina tratadas com cal ou pelagens como a matéria-prima de colágeno, em água à temperatura ambiente em um tambor para curtimento, até que a matéria- prima de colágeno esteja completamente saturada; drenagem da água excedente; maceração da matéria-prima de colágeno reidratada em pedaços com diâmetro de aproximadamente 10 mm; passagem do material assim obtido sob alta pressão por uma série de placas com orifícios, tendo o último disco orifícios com diâmetro de 2 mm; recuperação do resultante material macerado composto de partículas cilíndricas. 0 resfriamento do equipamento é ajustado de maneira que a temperatura do material de colágeno não ultrapasse aproximadamente 50°C.

A etapa b) é realizada a uma temperatura alta o suficiente para desnaturar total ou parcialmente o material de colágeno por qualquer meio de aquecimento adequado conhecido na técnica. A temperatura de desnaturação de colágeno, geralmente igual ou superior a cerca de 65°C, é conhecida da técnica como a depender de fatores como o teor de água, a presença ou ausência de aditivos hidrotrópicos como cloreto de cálcio, uréia e similares, e o grau de ligação cruzada natural. Segundo esta etapa b), o colágeno é total ou parcialmente desnaturado a um grau de pelo menos 30%, pref erivelmente maior do que 70%, e mais preferencialmente maior do que 90%. Em uma modalidade especifica, a etapa b) é realizada mediante secagem a ar das partículas cilíndricas obtidas da etapa a) a uma temperatura entre 60°C e 80° C. Qualquer equipamento adequado pode ser utilizado na etapa b). Em outra modalidade específica, a etapa b) é realizada em uma fornalha, como uma fornalha tipo lareira. Tipicamente, as partículas cilíndricas são secas após 16 horas a 80°C em uma fornalha conforme descrito no Exemplo 1. A Etapa b) é realizada sob condições que fornecem partículas cilíndricas com uma seção transversal completa seca e frágil, bem como teor de água em % em peso compreendido entre 3% e 15% em peso, preferivelmente entre 4% e 8% em peso.

Surpreendentemente, os inventores descobriram que partículas sujeitas à etapa b) atingem um grau adequado de fragilidade, que se descobriu ser um pré-requisito para macerar as partículas cilíndricas em um pó de colágeno segundo a presente invenção macerãdo fino o suficiente e que mostre um tamanho de partícula entre 30 μm e 350 μm, pref erivelmente entre 50 μm e 100 μm. Os inventores também descobriram, por outro lado, que partículas secas sob condições amenas como à temperatura ambiente, ainda mostram uma estrutura fibrilar de colágeno não-desnaturado, e não atingem o grau de fragilidade exigido para tornar a ser macerado em um pó com partículas do tamanho preferido.

Por fim, a etapa c) do processo é realizada ao se macerar finamente as partículas secas e frágeis obtidas da etapa b) para obter o pó de colágeno seco da invenção, com um tamanho médio de partícula entre 30 μm e 350 μm, preferivelmente entre 50 pm e 100 μm. A maceração pode ocorrer por meio de qualquer equipamento adequado conhecido na técnica, como um moinho turbo rotor (TMR, Gõrgens Company, Alemanha). A distribuição do tamanho de partícula do pó de colágeno seco pode ser alterada com o ajuste de diversas velocidades de rotação do turbo rotor. Em uma modalidade específica, a uma vazão de 200 g/min através do moinho e uma velocidade de rotação de 4221 rpm do turbo rotor, o tamanho médio de partícula do pó é inferior a 60 pm.

Em uma modalidade específica do processo para a preparação do pó de colágeno seco da invenção, antes da etapa a), a matéria-prima de colágeno pode ser pré-tratada para obter a desnaturação total ou parcial do colágeno. Neste sentido, a matéria-prima de colágeno é lavada antes do processamento posterior e de se obter sua desnaturação total ou parcial por aquecimento convencional ou, por exemplo, por meio de aquecimento por micro-ondas da água de lavagem até uma temperatura acima da temperatura de desnaturação do colágeno por um período compreendido tipicamente entre 10 e 120 minutos. 0 material de colágeno obtido é então macerado maé uma vez, seco até que as partículas cilíndricas se tornem frágeis e moído segundo o processo descrito acima. Para o processo de preparação do pó de colágeno seco da invenção, é importante que a matéria-prima de colágeno seja total ou parcialmente desnaturada, para obter o grau ' d'e fragilidade adequado, conforme dito acima, em relação à etapa b) . Esta desnaturação pode ocorrer antes que a etapa a) seja realizada ou durante a etapa b).

O pó de colágeno seco da invenção, preparado segundo o processo descrito acima, pode então ser armazenado sob condições adequadas, como em um tanque de armazenamento apropriado. Em armazenamento, o pó de colágeno seco da invenção pode absorver água. Por exemplo, sob condições de armazenamento típicas de 22°C /60% de umidade relativa e durante 48 horas, o pó de colágeno seco absorve até cerca de 7% em peso de água. Alternativamente, o pó de colágeno seco pode ainda ser utilizado diretamente na preparação de uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno, que vem a ser outro objeto da presente invenção.

Portanto, outro objeto da presente invenção é o uso do pó de colágeno seco da invenção na preparação de uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno. Neste sentido, os inventores descobriram, surpreendentemente, que é preciso um pó de colágeno seco com tamanho médio de partícula igual ou inferior a 350 μm, para preparar uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno.

Outro objeto da presente invenção é uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno, doravante a composição da invenção, compreendendo o pó de colágeno seco da invenção e água. Conforme utilizado aqui e salvo menção em contrário, os percentuais dos componentes são expressos em peso e dizem respeito ao peso da composição total da invenção. Em uma modalidade específica, a composição da invenção, compreende cerca de 20% a cerca de 95% em peso do pó de colágeno seco da invenção e cerca de 5% a cerca de 80% em peso de água, pref erivelmente em torno de 50% a aproximadamente 85% em peso do pó de colágeno seco da invenção e em torno de 15% em peso a cerca de 50% em peso de água e, mais preferencialmente, cerca de 60% a cerca de 75% em peso do pó de colágeno seco da invenção e em torno de 25% a aproximadamente 40% em peso de água.

Em uma modalidade preferida, a composição da invenção compreende ainda um aditivo sendo um plastificante. Dentre os plastificantes úteis na composição da invenção encontram-se, sem limitação, polióis e álcoois de maior peso molecular, por exemplo, glicerol, propileno glicol, sorbitol, butanodióis, etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, polietileno glicóis de baixo peso molecular e polipropileno glicóis e misturas dos mesmos. Em uma modalidade mais preferida, o referido plastificante é glicerol. Em uma modalidade específica da invenção, o referido plastificante está presente em uma quantidade entre aproximadamente 5% em peso e aproximadamente 50% em peso.

Em geral, os plastificantes podem funcionar como umectantes que retenham água na composição da invenção, evitando que a mesma seque durante o manuseio e armazenamento ao ar livre. No entanto, alguns plastificantes podem não atuar como umectantes, mas como plastificantes propriamente ditos, a fim de conferir determinadas propriedades como plasticidade, flexibilidade, processabilidade e elasticidade ã composição da invenção e/ou aos artigos modelados a partir da composição da invenção.

Os plastificantes que atuam como umectantes que retenham água podem impedir que um artigo sólido moldado obtido a partir da composição da invenção, conforme descrito a seguir, seque abaixo de um teor de água desejado. Geralmente, quanto mais seco o artigo sólido moldado baseado na composição da invenção, menos flexível e mais frágil ele é. Portanto, ao se ajustar o teor de água da composição em questão, as propriedades mecânicas do artigo sólido moldado podem ser significativamente influenciadas. Uma forma de obter esse ajuste é adicionar a quantidade de água exata à composição da invenção e, depois de produzido o artigo sólido moldado, embalá-lo em embalagem impermeável ao vapor, a fim de evitar a perda de água se necessário. Outra possibilidade é introduzir uma quantidade efetiva de. i um1 plastif icante na· composição da invenção atuando como um umectante a reter o teor de água desejado no artigo sólido moldado obtido, evitando que seque.

Em uma modalidade preferida, a composição da invenção compreende: (i) cerca de 40% em peso a cerca de 65% em peso do pó de colágeno seco da invenção; cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de água; e cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso de um plast if icante. Em uma modalidade mais preferida, o referido plastificante é glicerol.

A composição da invenção pode compreender ainda um ou mais outros aditivos selecionados do grupo de proteínas, polímeros biodegradáveis, agentes de expansão, modificadores, agentes de enchimento, lubrificantes, reticuladores, conservantes, colorantes, melhoradores de fluidez, agentes flavorizantes e aromatizantes, agentes nutricionais e suas misturas. Esses aditivos podem ser incorporados para modificar ou regular as propriedades dos artigos sólidos moldados da invenção, que são descritas em detalhes a seguir.

As proteínas adequadas são escolhidas de uma proteína derivada de animais, de planta, uma proteína microbiana e suas misturas. Em uma modalidade específica da invenção, o teor do pó de colágeno da composição da invenção, denominado teor total de proteína, varia entre cerca de 30% em peso a cerca de 100% em peso, preferivelmente cerca de 50% em peso a cerca de 90% em peso. Em uma modalidade preferida, o teor de pó de colágeno seco é mais de 50% em peso do teor total de proteína. Entre as proteínas derivadas de animais estão, sem limitação, caseínas ou proteínas do soro do leite derivadas do mesmo, derivados da albumina do sangue ou de ovos, clara de ovo, gelatina, queratina, elastina e suas misturas. Entre as proteínas derivadas de plantas estão, sem limitação, soja, glúten, gliadina, glutenina, zeína, proteínas de legumes, proteína da alfafa, proteínas isoladas de ervilhas, semente de algodão, semente de girassol, semente de tremoço e similares, proteínas derivadas de cereais e suas misturas. Em uma modalidade preferida, utiliza-se glúten. Além disso, as proteínas microbianas são adequadas como aditivo da composição da invenção. Em uma modalidade específica, adiciona-se proteína de fermento à composição da invenção.

Um polímero biodegradável pode ser incorporado à composição da invenção para regular as propriedades mecânicas ou de degradabilidade dos artigos sólidos da invenção descritos mais abaixo. Os polímeros biodegradáveis adequados são termoplásticos naturais ou sintéticos, como um polihidroxialcanoato, como um polihidroxibutirato (PHB) ou um copolímero como um polihidroxibutirato-valerato (PHBV), um polialquilenoéster, um ácido polilático (PLA), um polilactídeo (PLLA), uma poli-E-caprolactona (PCL), um poliviniléster, um álcool polivinilico e suas misturas.

Agentes de expansão também são adequados para uso na composição da invenção. Um agente de expansão pode ser incorporado à composição da invenção para formar artigos expandidos de espuma sólidos moldados de baixa proporção, descritos em detalhes a seguir. A água pode funcionar como agente de expansão principal, porém agentes de expansão físicos e químicos são preferivelmente utilizados como agentes de expansão auxiliares. Dentre os agentes de expansão físicos se encontram, sem limitação, gases inertes como nitrogênio, dióxido de carbono ou gases raros; e agentes que são líquidos à temperatura ambiente e possuem baixos pontos de fusão, tais como álcoois como etanol, 2-propanol, hidrocarbonetos como butanos, ou combinações dos mesmos. Agentes de expansão químicos são em geral mais difíceis de controlar do que os agentes físicos, que, portanto, são preferivelmente utilizados no processo. Esses agentes químicos incluem, sem limitação, carbonato de amônio, hidrogenocarbonato de sódio, azeto de sódio e combinações de ácidos e carbonatos conhecidos aos versados na técnica. Em uma modalidade específica, o agente de expansão é um gás comprimido que é misturado e dispersado na composição da invenção. Em uma modalidade específica, o referido agente é dióxido de carbono. Uma concentração preferida de dióxido de carbono é de aproximadamente 0,2% em peso a cerca de 5% em peso, com base no peso da composição da invenção. O dióxido de carbono se dissolve na composição da invenção.

Modificadores também podem ser acrescentados à composição da invenção, sendo utilizados para aprimorar determinadas propriedades mecânicas dos artigos sólidos moldados da invenção, tais como elasticidade, resistência ao cisalhamento e demais propriedades relacionadas a características de textura e organolépticas. Em uma modalidade específica, um modificador é adicionado no caso de alguns artigos sólidos moldados comestíveis ou mastigáveis moldados a partir da composição da invenção, a fim de aumentar a aceitação animal. Modificadores também podem ser utilizados para aprimorar algumas propriedades de processamento, como o desempenho na formação de espuma. São modificadores típicos que podem ser empregados na composição da invenção, sem limitação, polímeros sintéticos, como álcool polivinílico, ácido polilático, poli(caprolactona), poli(esteramida), natural biopolímeros, como gomas e outros hidrocolóides.

Agentes de enchimento podem ser incorporados para melhorar as propriedades mecânicas, e fornecer reforço estrutural de artigos sólidos moldados conformados a partir da composição da invenção, segundo a descrição a seguir. Os agentes de enchimento em geral reduzem os custos da sua produção. Em uma modalidade específica, a composição contém cerca de 1% em peso a cerca de 25% em peso de um agente de enchimento, preferivelmente cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso, mais preferencialmente cerca de 10% em peso a 15% em peso. Preferivelmente, o agente de enchimento é selecionado de um derivado de celulose, colágeno fibrilar reticulado, uma fibra de celulose; um amido nativo, um amido química ou fisicamente modificado, materiais inorgânicos, como carbonato de cálcio e dióxido de silício, e suas misturas.

Um lubrificante pode ser incorporado em uma' quantidade efetiva para proporcionar um efeito de lubrificação de molde ou tintura quando a composição da invenção é modelada no artigo sólido moldado desejado, por exemplo, ao ajudar a liberar do molde o artigo sólido moldado conformado. Lubrificantes insolúveis em água também podem aumentar a resistência à água dos artigos sólidos moldados da invenção. São exemplos de lubrificantes adequados que podem ser utilizados nas composições, sem limitação, compostos conhecidos aos versados na técnica, como óleo de soja, óleo de colza, óleo de girassol, óleo de palma, fosfolipídeos como lecitina, mono e diglicerídeos de ácidos graxos, preferivelmente ácidos graxos saturados; óleo vegetal, preferivelmente hidrogenado, derivados de ácido fosfórico dos ésteres de compostos polihidróxi, lipideos animais, preferivelmente hidrogenados para impedir a oxidação, óleos minerais, e similares, e suas misturas. São lubrificantes preferidos o óleo de soja e a lecitina. Em uma modalidade especifica, a quantidade de lubrificante incluída na composição da invenção é de aproximadamente 0,1% em peso a cerca de 10% em peso, preferivelmente cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso.

Os reticuladores podem proporcionar um maior grau de resistência mecânica aos artigos sólidos moldados preparados a partir da composição da invenção. Exemplos de agentes de reticulação úteis ("endurecedores") que podem ser incorporados em uma quantidade de aproximadamente 0,05 a cerca de 5% em peso, incluem, sem limitação, formaldeído, dialdeídos como glutardialdeído ou glioxal, amido de dialdeído, moléculas com múltiplas funções de aldeído conhecidos aos versados na técnica, diisocianatos, como diisocianato de hexametileno, carbodiimidas, como hidrocloreto de N,N-(3-dimetilaminopropil)-N'-carbodiimida, cianimida, poliglicidiléteres, como 1,4-butanediol diglicidiléter, açúcares redutores como ribose, compostos de poliepóxi, ácidos dicarboxilicos, dimetilsuberimidato, azeto de difenil fosforil, clorotriazina, genipina-é ácroleína. A reticulação também pode ser alcançada enzimaticamente, por exemplo, com o uso de transglutaminases ou outras enzimas adequadas conhecidas aos versados na técnica.

Também é possível utilizar conservantes na composição da invenção. Um agente antimicrobiano compatível, como um fungicida ou bactericida, também pode ser incluído em uma quantidade efetiva para impedir o crescimento de microorganismos na composição da invenção e no artigo sólido moldado conformado a partir da composição da invenção. Exemplos de conservantes úteis incluem, sem limitação, ácido propiônico, ácido sórbico e seus sais de sódio ou potássio, parabenos, ácido benzóico e/ou benzoatos conhecidos no estado da técnica, ácido acético, vinagre, diacetato de sódio, ácido lático e misturas dos mesmos. A composição pode incluir aproximadamente 0,05 a cerca de 0,3% em peso de um conservante.

A composição da invenção pode incluir ainda um agente colorante. Dentre os agentes colorantes apropriados para uso nas presentes composições estão, sem limitação, tinturas sintéticas como Marrom Bismarck 2R e Verde Direto B; agentes colorantes naturais como clorofila, xantofila, caroteno, açafrão, quermes, cúrcuma, cochonilha e índigo, colorantes alimentícios típicos como anato, carmim, eritrosina, tartrazina, vermelho allura, amarelo crepúsculo e óxidos metálicos como os óxidos de ferro e titânio. Em uma modalidade específica, cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, pref erivelmente cerca de 0,5 a cerca de 3% em peso de um agente colorante são agregados à composição da invenção.

Melhoradores de fluidez como ácidos orgânicos, como ácido cítrico, também podem ser adicionados. Eles influenciam as propriedades reológicas da composição da invenção que, conforme explicação a seguir, são produzidas sob forças de cisalhamento, condições de temperatura e pressão. O impacto nas propriedades reológicas é interpretado como uma hidrólise parcial ácida on-line da proteína presente na composição da invenção. Em uma modalidade específica, cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso, preferivelmente cerca de 0,5% em peso a 5% em peso de ácido cítrico são adicionados.

Agentes flavorizantes e aromatizantes e suas misturas podem ser adicionados à composição da invenção, e incluir, sem limitação, um agente flavorizante comestível como cacau, vanilina, extratos de frutas, como morango e banana, e similares, caramelo corante defumado, bacon, dentre outros. Eles acentuam o sabor da composição comestível da invenção. Em uma modalidade específica, utiliza-se um agente colorante apropriado ao agente flavorizante. A composição da invenção pode compreender um agente nutricional como, por exemplo, vitaminas ou minerais.

A composição preferida da invenção consiste em aproximadamente 56% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 24% em peso de água; cerca de 17,5% em peso de glicerina; e cerca de 2,5% em peso de ácido citrico.

Outra composição preferida da invenção consiste em aproximadamente 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 15% em peso de glicerina; cerca de 5% em peso de pó de cochonilha e cerca de 5% em peso de etanol.

Outra composição preferida da invenção consiste em aproximadamente 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 15% em peso de glicerina; cerca de 5% em peso de glúten de trigo; cerca de 2% em peso de pó de cochonilha; cerca de 2% em peso de fragrância de baunilha; e cerca de 1% em peso de ácido citrico.

Outra composição preferida da invenção compreende pó de colágeno seco; cerca de 15% em peso de água, compreendendo cerca de 10% em peso com base em água de corante caramelo; cerca de 10% em peso com base em água de fragrância de bacon; e cerca de 6% em peso com base em água de fragrância de corante caramelo defumado; cerca de 20% em peso de glicerina; e cerca de 2,5% em peso de ácido citrico.

Outra composição preferida da invénção consiste de; aproximadamente 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 20% em peso de glicerina; e cerca de 5% em peso de etanol.

Outro aspecto da invenção refere-se a um processo para a preparação da composição da invenção. Segundo o processo, a composição da invenção pode ser preparada sob a forma de uma massa ou sob a forma de pelotas sólidas. O processo compreende as seguintes etapas:

(i) misturar o pó de colágeno seco da invenção e água;

(ii) sujeitar a mistura do pó de colágeno seco e água obtida na etapa (i) a forças de cisalhamento, temperatura e condições de pressão até que os componentes sejam transformados em uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno que se encontra sob a forma de uma massa; e, opcionalmente,

(iü) transformar essa composição termoplástica homogênea à base de colágeno, sob a forma de massa, em pelotas.

Na etapa (i) , o pó de colágeno seco obtido segundo o processo descrito acima é levado a entrar em contato com água e misturado com a mesma por qualquer meio adequado. A quantidade de água é calculada para obter os percentuais de peso da composição da invenção, levando-se em conta que o pó de colágeno seco pode conter água remanescente ou absorver água quando armazenado. Em uma modalidade especifica, o pó de colágeno seco e a água entram primeiro em contato e são misturados manualmente, sendo em seguida transferidos para um misturador rápido de laboratório onde são misturados mais uma vez até se obter um aglomerado granuloso (vide Exemplos 2 e 3a). O aglomerado granuloso pode então ser processado mais uma vez, de acordo com a etapa (ii) , para se obter a composição termoplástica homogênea à base de colágeno da presente invenção.

Na etapa (ii), ao se submeter a mistura do pó de colágeno seco e água obtida na etapa (i) to forças de cisalhamento sob condições adequadas de temperatura é pressão, a mistura é transformada em uma composição termoplástica homogênea à base de colágeno sob a forma de massa. As condições de processamento podem ser facilmente modificadas pelos versados na técnica, a fim de obter uma mistura efetiva e a transformação em um termoplástico homogêneo à base de colágeno sob a forma de massa.

O processo para a preparação da composição da invenção compreende, em caráter opcional, a etapa (iii) de transformar a referida composição termoplástica homogênea à base de colágeno sob a forma de massa em pelotas, que são sólidas. A massa da composição é, neste sentido, extrusada pela porta de descarga ou um molde, em ar ou outro meio gasoso. O extrusado é então seccionado em pelotas do tamanho desejado, ou seco ou deixado ajustar o seu teor de umidade, resfriado e armazenado para uso posterior, se necessário. A mistura extrusada se solidifica em poucos minutos, dependendo, por exemplo, do tamanho do segmento extrusado, dos ingredientes da composição da invenção, da temperatura da composição, e de outros fatores. Em uma modalidade especifica, filamentos contínuos da referida massa são extrusados por um ou diversos moldes com fendas, preferivelmente moldes com uma seção transversal circular, disposta no extrusor e, após o resfriamento em corrente de ar, são peletizados por granuladores ou granuladores de filamento em pelotas normalmente utilizadas no estado da técnica para processar materiais plásticos, no mesmo tamanho de pelota ou em tamanho diferente. O tamanho da pelota geralmente varia entre cerca de 0,1 e 10 mm, preferivelmente acima de 1 mm e, mais preferencialmente, acima de 2 mm. Portanto, pelotas sólidas podem ser armazenadas e modeladas posteriormente em artigos sólidos moldados. Em uma modalidade preferida, essas pelotas são armazenadas em um saco hermeticamente fechado.

O processo para a preparação da composição da invenção pode ser realizado por um sistema amassador adequado de alto cisalhamento. Em uma modalidade, preferida, o processo é realizado em um extrusor selecionado de um extrusor c mbno- rosca e um extrusor de dupla rosca, preferivelmente este último. Dentre os extrusores de dupla rosca adequados estão os extrusor de dupla rosca de co-rotação como os Krupp Werner & Pfleiderer ZSK25, ou o extrusor de dupla rosca AVP Tipo MP 19 TC. Como extrusor mono-rosca pode-se utilizar um extrusor como o Rheomex 302.

O processo para a preparação da composição da invenção pode compreender ainda a adição de um ou mais aditivos selecionados a partir de plastificantes, proteínas, polímeros biodegradáveis, agentes de expansão, modificadores, agentes de enchimento, lubrificantes, reticuladores, conservantes, colorantes, melhoradores de fluidez, agentes flavorizantes e aromatizantes, agentes nutricionais e suas misturas descritas acima. A seleção do(s) aditivo(s) e de suas quantidades adicionadas pode variar dependendo das propriedades desejadas do artigo sólido moldado a ser modelado a partir da composição da invenção.

0(s) aditivo(s) pode(m) ser simultânea ou separadamente adicionado(s) a qualquer momento durante o processo da invenção ou antes do mesmo. Neste sentido, o(s) aditivo(s) já pode (m) ser adicionado (s) ao pó de colágeno seco, ou ser incorporado(s) à água antes de entrar(em) em contato na etapa (i) . O aditivo pode ser incorporado na etapa (i) junto com o pó de colágeno seco e a água, ou ser incorporado depois durante a etapa (ii) a qualquer momento. O aditivo é integrado homogeneamente na composição termoplástica homogênea à base de colágeno, que pode ser obtida sob a forma de massa ou de pelotas, como nos exemplos 3b, 3 c e 4. Mais de um aditivo pode ser incorporado independentemente em diferentes estágios e maneiras, conforme explicados acima.

Em uma modalidade especifica, os componentes da composição da invenção que incluem pó de colágeno seco, água e, opcionalmente, um ou mais aditivos são misturados antes de colocados em um extrusor mono-rosca.

Em outra modalidade especifica, o pó de colágeno seco é alimentado em um extrusor de ' dupla rosca equipado com tremonhas de alimentação laterais que permitem a adição separada à mesma de quantidades variáveis de água, conforme desejado, e um ou mais aditivos. Em outra modalidade especifica, as quantidades desejadas dos aditivos selecionados podem ser misturadas ao pó de colágeno seco em locais de medição especiais. Outros aditivos podem ser colocados no extrusor a partir de tremonhas individuais em trechos predeterminados do extrusor de dupla rosca. Em uma modalidade especifica, o processo é realizado in a sistema de mistura continua. Conforme definição acima quanto ao processo para .a - preparação do pó de colágeno seco da invenção,-, o pó de colágeno seco pode ser armazenado em um tanque de armazenamento apropriado depois de preparado. Portanto, em uma modalidade especifica, o pó de colágeno seco é posteriormente transportado do tanque de armazenagem a uma taxa de transporte constante até o sistema de mist.ura de alto cisalhamento, preferivelmente um extrusor. Em. uma zona adjacente à alimentação do pó de colágeno seco, adiciona-se água -em uma proporção adequada para atingir o teor de .água desej-ado, por meio de uma bomba medidora ajustada :à vazão do pó de colágeno seco.

Dependendo das quantidades e dos componentes selecionados a processar de acordo com o processo da invenção, são necessários tempos de processamento distintos, de modo a prepare a composição homogênea termoplástica da invenção. Em uma modalidade especifica, a mistura de componentes é processada em um extrusor por um período que geralmente varia entre 2 segundos e 5 minutos, preferivelmente entre 5 segundos e 3 minutos.

As temperaturas operacionais apropriadas estão compreendidas entre 30°C e 160°C, preferivelmente entre 75°C e 90°C. Durante a transformação em uma composição termoplástica, uma pressão entre 20 bar e 350 bar, pref erivelmente de 30 bar a 100 bar, é exercida sobre a1 mistura.

Em geral, condições de processamento como a distribuição da temperatura ao longo do extrusor, pressão, velocidade da rosca e configuração, vazão do pó de colágeno seco, de água e aditivos, e rendimento podem ser prontamente controlados pelos versados na técnica.

A composição da invenção apresenta um comportamento similar a um material termoplástico e uma fluide.z adequada para ser conformado ou moldado em artigos mediante as técnicas de processamento de termoplástico ' convencionais, tais como extrusão e moldagem por injeção. Dependendo dos aditivos da composição da invenção, esta pode ser comestível se compreender apenas ingredientes alimentícios. Portanto, a composição da invenção é adequada para a preparação de uma variedade de artigos alimentícios.

Além disso, a composição da invenção é biodegradável, e/ou reciclável, podendo, também ser utilizada apropriadamente para obter uma grande variedade de artigos conformados de baixo custo.

Portanto, outro objeto da presente invenção é o uso da composição da invenção no fabrico de artigos sólidos moldados. A composição da invenção obtida sob a forma, de massa pode, depois de preparada, ser direta e novamente processada para conformar um artigo sólido moldado por qualquer técnica de moldagem conhecida. Em uma modalidade alternativa, as pelotas sólidas obtidas na etapa (iii) podem ser utilizadas para serem conformadas em artigos s.ólidos moldados. 'Esta alternativa apresenta a vantagem de que as pelotas podem ser armazenadas e modeladas em artigos depois.

Por conseguinte, outro objeto da invenção são artigos sólidos moldados feitos a partir da composição da invenção de formas, tamanhos e dimensões os mais diversos, que encontram aplicação em uma grande variedade de campos. Um artigo sólido moldado, inclui, sem limitação, um artigo esportivo para uso externo, como tees (pinos) de golfe; uma folha; um saco, como saco de lixo; bandeja; garrafa; uma tubulação; baixelas, compreendendo um copo, um prato, uma travessa; talheres, compreendendo faca, garfo, colher ou outro utensílio de comer; um brinquedo para animais domésticos; um brinquedo de morder para animais domésticos; um artigo alimentício como bala, doce, salgadinho; alimento animal; uma película plana; uma' película tubular; uma isca de pesca, um chamariz para pesca; a produto tipo bala de goma; um artigo de espuma; um material para embalagem para outros artigos; uma pelota solta de embalagem de enchimento; um material alimentício para embalagem e um recipiente. Em uma modalidade específica, o brinquedo de morder é um brinquedo de morder, canino feito a. partir da composição da invenção compreendo aditivos -que tornam o artigo sólido moldado atraente para cães.. Em uma modalidade preferida, a composição da invenção compreende um aditivo selecionado a partir de caramelo como corante, defumado como aroma e com sabor de bacon e suas misturas, sendo a referida composição preferivelmente modelada em forma de osso.

Em uma modalidade especifica, o artigo sólido moldado é uma película plana ou tubular termosselável, sendo, portanto, particularmente útil para a selagem a quente por se.ladoras térmicas convencionais. A possibilidade de selar a quente as películas feitas a partir da composição da invenção se· mostra particularmente vantajosa, visto que a capacidade de selagem a quente é uma propriedade que falta às películas de colágeno preparadas de acordo com a tecnologia clássica de processamento de colágeno. Isto pode ser verificado no Exemplo comparativo 12, onde uma película tubular feita a partir da composição termoplástica segundo a presente invenção é termosselável, enquanto que a película de colágeno "Coffi" (Naturin GmbH & Co. KG, Alemanha), disponível no mercado, não pode ser selada.

Em uma modalidade preferida, o artigo sólido moldado é um artigo de espuma feito a partir da composição da invenção compreendendo um agente de expansão em uma série de formas, dimensões e tamanhos adequados para diferentes aplicações.

Como vantagem, os artigos sólidos moldados da invenção são comestíveis quando feitos a partir da composição da invenção consistindo exclusivamente em ingredientes alimentícios que possam ser consumidos em níveis atóxicos por um animal, como um mamífero, seres humanos inclusive, de modo que se possam consumir os artigos sólidos da invenção com segurança. Os produtos comestíveis resultantes são, por exemplo, balas, doces e similares. No estado da técnica, os produtos correspondentes são em geral à base de gelatina e misturas hidrocolóides, açúcares e agentes de sabor e/ou aroma. Essas composições comestíveis da invenção são úteis para confeccionar, por exemplo, um· artigo alimentício para consumo humano ou de outro animal, como um salgadinho ou alimento para animais domésticos ou outro alimento animal, e similares; um artigo para embalagem que possa ser consumido pelo usuário junto com o conteúdo da embalagem, pratos e talheres que possam ser ingeridos após uma refeição. Segundo a presente invenção, um artigo sólido moldado pode incluir um aroma, um agente flavorizante comestível como cacau, vanilina, extratos de frutas como morango e banana, e similares, a. fim de melhorar o sabor do referido artigo comestível, e um agente colorante que pode ser adequado ao aroma. A composição também pode receber reforço nutricional, como, por exemplo, pela inclusão de vitaminas ou mineraiOs.

Os artigos sólidos moldados da invenção são biodegradáveis. Portanto, artigos como recipientes, sacos como sacos de lixo, utensílios de serviço de alimentos, brinquedos para animais domésticos, tees (pinos) de golfe e demais artigos podem ser descartados sem contaminação ou dano ao meio ambiente. Além disso, artigos sólidos moldados, como por exemplo, material alimentício usado para embalagem e recipientes, podem ser coletados e pasteurizados, moídos e peletizados para alimentação animal, como a de peixes. Como as composições do âmbito da presente invenção possuem alto teor de nitrogênio orgânico, os artigos da invenção podem ser adicionados ao solo para melho.rá-lo ou fertilizá-lo.

Outro objeto da invenção é um processo para produzir um artigo sólido moldado que compreende conformar a composição da invenção. Em uma modalidade específica, a composição da invenção sob a forma de massa obtida na etapa (ii) é posteriormente modelada no artigo sólido moldado desejado no chamado processo de etapa única. Em uma modalidade alternativa, o processo de produção de um artigo sólido moldado compreende a conformação das pelotas obtidas na etapa (iii).

Os artigos sólidos moldados da presente invenção podem ser produzidos por qualquer método de conformação conhecido aos. versados na técnica referentes a materiais plásticos. Esses métodos incluem, sem limitação, moldagem por compressão, extrusão de película expandida, co-extrusão de película expandida, moldagem por sopro, moldagem por rotação, moldagem por transferência, moldagem por extrusão, co- moldagem por extrusão, moldagem por vácuo, moldagem por pressão, moldagem por sopro e moldagem por injeção. Em uma modalidade preferida, o método de conformação é moldagem por injeção. Depois de a composição da invenção sob a forma de massa ser resfriada e solidificada, a unidade de moldagem é aberta e um artigo sólido com a forma da cavidade do molde é obtido.

Em uma modalidade específica, a artigo de espuma expandida de baixa proporção feito a partir da composição da invenção é preparado com um extrusor de dupla rosca de giro contrário equipado com um molde de espuma. O extrusor de dupla rosca realizada tanto o processo para a preparação da composição da invenção, quanto as funções de extrusão de espuma. Um extrusor único útil, adequado para a preparação de espuma expandida de baixa proporção é um extrusor Rheomex 302 mono-rosca padrão e um molde de espuma, L/D de 30:1. O artigo de espuma pode ser feito por qualquer técnica de moldagem ou extrusado para fornecer artigos de espuma tais como materiais para embalagem, enchimentos soltos, pratos e copos de espuma, e similares. Em uma modalidade específica, a água presente na composição da invenção pode ser utilizada convenientemente como um agente de expansão. Segundo outra modalidade específica do referido processo, dióxido de carbono é bombeado em uma zona de medição de um extrusor de dupla rosca co-giratório, como o AVP modelo MP 19 TC, sob pressão de aproximadamente 30 bar a 90 bar. O dióxido de carbono se dissolve na composição da invenção. Uma concentração atualmente preferida de dióxido de carbono é de aproximadamente 0,2% em peso a 5% em peso, com base na composição da invenção. Em uma modalidade especifica, a composição da invenção é modelada em uma película plana, cujo processo de produção compreende (i) pressionar a composição por um molde dotado de fendas, (ii) obter uma película principal; (iii) rolar a mesma em um sistema de calandras aquecidas até obter a espessura de parede e largura de película desejadas. Em outra modalidade específica, a composição da invenção é conformada em uma película tubular, sendo que o processo de produção compreende (i) pressionar a composição por um molde anular; e (ii). formar uma película tubular por meio de extrusão de película expandida. Ά película tubular assim obtida pode ser orientada mono ou biaxialmente por meio de tecnologias conhecidas na produção de tubos plásticos pelos versados na técnica, como a produção de invólucro para lingüiças de películas à base de poliamida. Em outra modalidade específica, a composição da invenção é conformada em uma fita, sendo que o processo de produção compreende (i) pressionar a composição por um molde plano e formar uma fita. Em outra modalidade específica, a composição da invenção é conformada em um corpo oco, sendo que o processo de produção compreende (i) pressionar a composição por um molde parison; e (ii) soprar a mesma para dentro de um molde oco. Em outra modalidade específica, a composição da invenção é conformada pela co-extrusão de duas ou mais películas planas ou tubulares superpostas, que podem ser modeladas 'diferentemente quanto à cor, composição, e/ou dotadas de diferentes propriedades químicas e/ou físicas, a fim de produzir uma película plana ou tubular de camadas múltiplas. A película tubular, por sua vez, pode acomodar uma parte interna de natureza igual ou distinta que também tenha sido extrusada simultaneamente pelo central orifício do molde de película soprada em multicamadas. Películas co-extrusadas em multicamadas de composição termoplástica podem ser obtidas ou aos se combinarem camadas de diferentes composições da invenção, ou camadas da composição da invenção com outras camadas de materiais poliméricos naturais ou sintéticos. Além disso, depois de produzido um artigo sólido moldado, o mesmo pode ser opcionalmente submetido a um banho de cura ou uma atmosfera de cura conhecidos na técnica, compreendendo um reticulador químico. Entre os agentes de reticulação comuns empregados em banho de cura estão, sem limitação, formaldeído, aldeídos bifuncionais, transglutaminase, carbodiimidas, alguns ferros polivalentes como Fe3+, Cr3+, A13+. Uma atmosfera de cura típica compreende um agente reticulador gasoso, como acroleína. Este processo de cura pode conferir diferentes propriedades aos artigos sólidos moldados feitos a partir da composição da invenção, como, por exemplo, uma redução da capacidade de intumescimento, um aumento da resistência à água, uma modificação das propriedades físicas e/ou mecânicas a fim de torná-los insolúveis.

Vantajosamente, os artigos sólidos moldados feitos a partir da composição da invenção apresentam alta resistência à água, são capazes de tolerar a exposição prolongada à água. Os artigos produzidos a partir da composição da invenção se degradam ao longo do tempo quando expostos à umidade, originária, por exemplo, dos conteúdos contidos nesse artigo, tais como carne ou uma emulsão de carne, ou da submersão em água ou outro contato direto com a água, porém os artigos permanecem substancialmente intatos com mínima ou nenhuma 25. desintegração por um tempo suficientemente prolongado. Esse tempo pode ser predeterminado dependendo da formulação da composição da invenção selecionada para formar o artigo sólido moldado, e ao tratamento de cura opcional do artigo.

Os artigos da invenção apresentam um alto nível de resistência à tração e alongamento, alta resistência ao cisalhamento, alta resistência à compressão, boa resiliência. Em uma modalidade específica, os artigos produzidos por moldagem por injeção apresentam um alto grau de resistência à tração de aproximadamente 20 MPa e um percentual de alongamento de ruptura de aproximadamente 200%. O encolhimento dos artigos sólidos moldados obtidos é muito pequeno, e é ajustável pelo acréscimo de aditivos como, por exemplo, reticuladores e/ou plastificantes em quantidade efetiva. Outra vantagem dos artigos sólidos moldados da invenção pode ser vista no fato de que eles retêm uma cor clara, desejável para produtos de consumo. Depois de usados, os artigos sólidos moldados da invenção, como utensílios para alimentação, pratos e recipientes e similares, também podem ser coletados, pasteurizados, moídos e transformados em produtos como alimento animal, condicionadores de solo, dentre outros.

O disposto acima é ilustrativo da presente invenção. Esta, no entanto, não se limita às modalidades exatas seguintes ora descritas, mas abrange todas as modificações equivalentes dentro do âmbito das reivindicações adiante.

EXEMPLOS

Exemplo 1: Preparação do pó de colágeno seco

10 kg de lascas de pele bovina tratadas com cal são imersos em 30 l de água à temperatura ambiente em um tambor de curtir. O material é completamente saturado em 24 horas. Em seguida, a água de imersão é drenada e a matéria-prima de colágeno reidratadas é cortada em peças com diâmetro de aproximadamente 10 mm em uma primeira etapa de moagem. Para atingir esse grau de pré-fragmentação, a matéria-prima de colágeno reidratada é tratada em um cortador durante 1 minuto. A matéria-prima de colágeno pré-moída liberada do cortador é transferida para uma máquina de passagem equipada com uma placa rompedora com furos de 2 mm de diâmetro. O resultante material moído são filamentos vermiformes com diâmetro de seção transversal de aproximadamente 2 mm

As partículas cilíndricas obtidas são depois empilhadas em uma camada de 3 cm sobre placas e colocadas em uma fornalha tipo lareira a 80°C. Após 16 horas, a seção transversal completa das partículas empilhadas está seca, com teor residual de água inferior a 7% em peso. Este material seco é frágil, o que vem a ser um pré-requisito para a moagem em um pó fino de colágeno. Através de um alimentador de dupla rosca, as partículas frágeis são alimentadas para dentro da tremonha de um moinho turbo-rotor (TRM; Gõrgens Company, Alemanha). A distribuição do tamanho de partícula pode variar ao se ajustarem diferentes velocidades de rotação do turbo rotor. A uma vazão de 200 g/min pelo moinho e uma velocidade de rotação de 4221 rpm do turbo rotor, o tamanho médio de partícula de pó é inferior a 60 μιτι.

Com o armazenamento em condições ambientes (220C / 60% de umidade relativa / 48 h), o pó de colágeno seco absorve cerca de 7% em peso de água.

Exemplo 2: Preparação de um aglomerado granuloso a partir de pó fino de colágeno seco e água 700 g do pó de colágeno seco obtidos segundo o exemplo 1 (com teor residual de água de 7% em peso) e 300 g de água são adicionados em um recipiente e misturados brevemente à mão. A mistura resultante é então transferida em um misturador rápido de laboratório (MSHK 25, Plasttechnik Company, Greiz). Uma lâmina gira com 3000 rpm no fundo do misturador rápido de laboratório, promovendo uma mistura eficiente dos componentes. Depois de 15 segundos, o recipiente é esvaziado por um orifício de liberação no fundo do misturador. O resultado do processo de mistura é um aglomerado granuloso, que pode tornar a ser processado, segundo a etapa (ii) do processo, para a preparação da composição homogênea termoplástica da invenção.

Exemplo 3a: Preparação de um aglomerado granuloso grosseiro a partir de pó fino de colágeno seco, água e plastificante

Uma solução aquosa de plastificante é preparada ao se misturarem 300 g de água e 175 g de glicerol em um recipiente. Em seguida, 700 g do pó de colágeno seco fabricado segundo o exemplo 1 (com teor residual de água de 7% em peso) são adicionados à solução aquosa de plastificante e todos os componentes são misturados brevemente à mão. A mistura obtida é depois transferida para um misturador rápido de laboratório (MSHK 25, Plasttechnik Company, Greiz). Uma lâmina gira a 3000 rpm no fundo desse misturador, promovendo a mistura eficiente dos componentes. Depois de 15 segundos,, o recipiente é esvaziado por um orifício de liberação no fundo do misturador. O resultado do processo de mistura é um aglomerado granuloso grosseiro. 0 aglomerado obtido é armazenado em um saco hermeticamente fechado para evitar a perda de água.

Este aglomerado granuloso grosseiro é opcionalmente introduzido em um extrusor e re-processado, segundo a etapa (ii) do processo, para a preparação da composição termoplástica da invenção sob a forma de pelotas.

Exemplo 3b: Preparação da composição da invenção baseada em pó de colágeno seco, água e plastificante por mistura de componentes individuais em extrusor mono-rosca:

O pó de colágeno seco (p) preparado de acordo com o exemplo 1 (com teor residual de água de 7% em peso) e os componentes líquidos como água (w) e glicerol (g) são alimentados para dentro da tremonha de um extrusor mono-rosca (HAAKE RHEOMEX 302 extrusor mono-rosca (L/D = 30)). Os componentes são introduzidos em quantidades relativas p/w/g = 55% em peso / 30% em peso / 15% em peso a uma vazão total de 1 kg/h.

Os componentes individuais são misturados mediante o transporte dos mesmos pelas zonas de mistura ao longo do tambor do extrusor. Uma seção de homogeinização ão final da rosca promove um processo de mistura eficiente. Ao longo do tambor, todas as zonas de aquecimento são ajustadas em 90°C. A mistura é extrusada através de um molde de peletização em filamentos com diâmetro de aproximadamente 2 mm. Os filamentos extrusados são processados em pelotas por um filamento peletizador (modelo n°8 812 01, Brabender Company). Durante o processo, a pressão de extrusão é de 150 bar. As pelotas obtidas são armazenadas em um saco hermeticamente fechado para evitar a perda de água.

Exemplo 3c: Preparação da composição da invenção baseada em pó de colágeno seco, água e plastificante por mistura Dos componentes individuais em extrusor de dupla rosca:

0 pó de colágeno seco (p) preparado de acordo com o exemplo 1 (com teor residual de água de 7% em peso) é alimentado para dentro da tremonha de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)). Água (w) e glicerol (g) são alimentados lateralmente por bombas de engrenagem em zonas adjacentes. Os componentes são introduzidos em quantidades relativas p/w/g = 55% em peso / 30% em peso / 15% em peso a uma vazão total de 1 kg/h.

Os componentes individuais são misturados por transporte dos mesmos através de zonas de mistura ao longo do tambor do extrusor. Elementos de mistura da dupla rosca na zona de medição promovem um processo de mistura eficiente. Ao longo do tambor, todas as zonas de aquecimento são ajustadas em 90°C. A mistura é extrusada por um molde de peletização em filamentos com diâmetro de aproximadamente 2 mm. Os filamentos extrusados são processados em pelotas por um filamento peletizador (modelo n°8 812 01, Brabender Company). Durante o processo, a pressão de extrusão é de 180 bar. As pelotas obtidas são armazenadas em um saco hermeticamente fechado para evitar a perda de água.

Exemplo 4: Preparação de pelotas

Uma composição preferida de pelotas segue abaixo: 50% em peso de pó de colágeno seco (preparado de acordo com o exemplo 1)

25% em peso de água

15% em peso de glicerol

5% em peso de glúten de trigo

2% em peso de pó de cochonilha (como corante)

2% em peso de aroma de baunilha (como agente flavorizante)

1% em peso de ácido citrico (para regular as propriedades de fluidez da composição da invenção sob a forma de massa)

As pelotas são preparadas utilizando-se um extrusor de dupla rosca. 0 pó de colágeno seco produzido de acordo com o exemplo 1 e todos os demais componentes sólidos (glúten de trigo, pó de cochonilha, aroma de baunilha e ácido citrico) são alimentados para dentro da tremonha na seção de alimentação de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)). Água e glicerol são alimentados lateralmente por bombas de engrenagem em zonas adjacentes, de forma que todos os componentes são misturados e transformados em uma massa termoplástica em um processo continuo. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante a transformação em uma massa termoplástica e o processo de extrusão. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm. Durante o processo, a pressão de extrusão é de 180 bar. A mistura é extrusada através de um molde de peletização em filamentos com diâmetro de aproximadamente 2 mm. Os filamentos extrusados são processados em pelotas por meio de um filamento peletizador (modelo n°8 812 01, Brabender Company). As pelotas obtidas são armazenadas em um saco hermeticamente fechado para evitar a perda de água.

Exemplo 5: Uso de ácido citrico para regular as propriedades de fluidez da massa

Exemplo 5a: Ensaio sem ácido citrico

Pelotas com a seguinte composição são preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 ou 4:

56% em peso de pó de colágeno seco (preparado de acordo com o exemplo 1)

24% em peso de água

20% em peso de glicerol

As pelotas obtidas são depois introduzidas na tremonha de um extrusor mono-rosca (HAAKE RHEOMEX 302 extrusor mono- rosca (L/D = 30)) a uma vazão de 1 kg/h. 0 extrusor mono- rosca é operado sob condições de estado fixas. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante o processo de extrusão. A velocidade de rotação da rosca é ajustada em 70 rpm. A massa termoplástica transformada é extrusada em uma fita através de um molde plano (seção transversal do molde: 70 mm x 0,8 mm). Com a configuração acima, a pressão de extrusão medida ao final do tambor de extrusão é de 350 bar.

Exemplo 5b: Ensaio com ácido cítrico

Pelotas com a composição a seguir são preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 ou 4:

56% em peso de pó de colágeno seco (preparado de acordo com o exemplo 1)

24% em peso de água

17.5% em peso de glicerol

2,5% em peso de ácido citrico

As pelotas obtidas são então introduzidas na tremonha de um extrusor mono-rosca (ΗΔΑΚΕ RHEOMEX 302 extrusor mono-rosca (L/D = 30)) a uma vazão de 1 kg/h. O extrusor mono-rosca é operado sob condições de estado fixas. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante o processo de extrusão. A velocidade de rotação da rosca é ajustada em 70 rpm. A massa termoplástica é extrusada em uma fita através de um molde plano (seção transversal do molde: 70 mm x 0,8 mm). Com a configuração acima, a pressão de extrusão medida ao final do tambor do extrusor é de apenas 150 bar.

A presença de ácido citrico provoca uma menor viscosidade da massa termoplástica durante o processo de extrusão. A mudança das propriedades de fluidez devido à viscosidade reduzida da massa é indicada por uma menor pressão de extrusão, se comparada ao exemplo 5a.

Exemplo 6: Produção de um osso para cães a partir da composição termoplástica segundo a invenção mediante moldagem por injeção:

Exemplo 6a: Produção de um osso para cães pela extrusão da massa termoplástica e transferência direta de pelotas na tremonha de uma unidade de moldagem por injeção

O pó de colágeno preparado de acordo com o exemplo 1 é alimentado para dentro da tremonha de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)). Em zonas adjacentes ao longo do tambor do extrusor, adicionalmente componentes líquidos e sólidos podem ser alimentados lateralmente ao fluxo do pó de colágeno.

Os componentes individuais são misturados por transporte dos mesmos através de zonas de mistura ao longo do tambor do extrusor. Elementos de mistura da dupla rosca na zona de medição promovem um processo de mistura eficiente. Ao longo do tambor, todas as zonas de aquecimento são ajustadas em 90°C. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 80 rpm.

Em uma primeira zona de alimentação lateral, uma pré- mistura de água, corante "caramelo" (10% em peso com base na água); um sabor "bacon" (10% em peso com base na água) e um aroma "defumado" (6% em peso com base na água) são adicionados em uma proporção de 15% em peso (com base no pó) por meio de uma bomba de engrenagem para a vazão do pó. De modo similar, em outra zona de alimentação lateral adjacente, 20% em peso (com base no pó) de glicerina são adicionados à vazão de pó de colágeno seco. Durante o processo, a pressão de extrusão é de 180 bar. A massa termoplástica é extrusada através de um molde de peletização em filamentos com diâmetro de aproximadamente 2 mm. Os filamentos extrusados são processados em pelotas por um filamento peletizador(modelo n° 8 812 01, Brabender Company). As pelotas são levadas diretamente na tremonha de uma máquina de moldagem por injeção (ARBURG Allrounder 221 M 350-55). As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C. Na unidade de moldagem por injeção as pelotas são transformadas na massa termoplástica, que é injetada em um molde para obter um artigo moldado na forma de um osso para cães. Após a massa termoplástica esfriar e solidificar, a unidade de moldagem é aberta, obtendo-se um artigo com a forma da cavidade do molde.

No início da fase de injeção, a temperatura da ferramenta é ajustada em 70°C. A cavidade do molde tem volume de 140 cm3. Após a fase de injeção, a ferramenta é esfriada até 30°C, o que leva 15 minutos. Uma vez que a ferramenta atinja a temperatura de 30°C, o osso para cães moldado é expelido.

Configuração da unidade de moldagem por injeção (ARBURG Allrounder 221 M 350-55):

Temperatura do tambor: 90°C

Temperatura do molde: 900C

Volume de injeção: 140 cm3

Pressão: 800 bar

Velocidade: 80 cm3 /s

Volume de conservação: 3 cm3

Pressão de conservação: 150 bar

Tempo de pressão de conservação: 3 s

Tempo total do ciclo: 15 minutos

Tempos de ciclo significativamente menores podem ser obtidos com uma unidade de intrusão em vez de uma unidade de moldagem por injeção.

Exemplo 6b: Produção de um osso para cães por transferência das pelotas preparadas na tremonha de uma unidade moldagem por injeção

Pelotas preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 e 4, mas com uma composição do exemplo 5b, são transferidas na tremonha de uma máquina de moldagem por injeção. A temperatura ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C. A cavidade do molde possui uma forma negativa de um osso para cães com volume de 140 cm3. No inicio da fase de injeção, a temperatura da ferramenta é ajustada em 70°C.

Após a fase de injeção, a ferramenta é resfriada até 30 °C, o que leva 15 minutos. Uma vez que a ferramenta tenha atingido a temperatura de 30°C, o osso para cães moldado é expelido.

Configuração da unidade de moldagem por injeção (ARBURG Allrounder 221 M 350-55) :. <table>table see original document page 40</column></row><table>

Tempos de ciclo significativamente mais curtos podem ser obtidos com uma unidade de intrusão em vez de uma unidade de moldagem por injeção.

Exemplo 7: Formação da película plana a partir da composição termoplástica segundo a invenção mediante calandragem:

Pelotas preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 e 4, porém com a composição do exemplo 5b, são alimentadas a uma vazão de 1 kg/h na tremonha de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)).

As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante o processo de extrusão. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm. A massa termoplástica é extrusada em uma fita através de um molde plano (seção transversal do'molde: 70 mm χ 0;/8 'mm) .

Alternativamente, o pó de colágeno seco produzido de acordo com o exemplo Ieo ácido cítrico são alimentados para dentro da tremonha na seção de alimentação. Água e glicerol são alimentados lateralmente por bombas de engrenagem em zonas adjacentes de modo que o pó, o ácido cítrico, a água e o glicerol sejam misturados e transformados na massa termoplástica em um processo contínuo. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante a transformação na massa termoplástica e o processo de extrusão. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm. Mais uma vez, a composição sob a forma de massa é extrusada em uma fita através de um molde plano (seção transversal do molde: 70 mm χ 0,8 mm). Durante o processo a pressão de extrusão é de 250 bar.

A fita extrusada, gerada de acordo com qualquer dos métodos supramencionados, é então inserida no ponto de contato (0,03 mm) entre os rolos aquecidos de uma cuba de polimento (Chill-Roll 136/350 (H), COLLIN Company).

As temperaturas de rolo da cuba de polimento, salvo a do rolo de resfriamento, são ajustadas em 60°C. Devido à pressão no ponto de contato, a fita extrusada é calandrada na película plana com espessura de menos de 100 μπι e largura de 150 mm. A película calandrada é levada por rolos de resfriamento e, por fim, enrolada em uma unidade de bobinagem.

Exemplo 8: Formação de uma película tubular a partir da composição termoplástica segundo a invenção por extrusão de película expandida:

Pelotas preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 e 4, porém com a composição do exemplo 5b, são alimentadas a uma vazão de 1 kg/h na tremonha de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)). As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante o processo de extrusão. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 7 0 rpm. - ^

Alternativamente, o pó de colágeno seco, produzido de acordo com o exemplo 1, e o ácido cítrico são alimentados para dentro da tremonha na seção de alimentação. Água e glicerol são alimentados lateralmente por bombas de engrenagem em zonas adjacentes de modo que o pó, o ácido cítrico, a água e o glicerol sejam misturados e transformados na massa termoplástica em um processo contínuo. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C Durante a transformação e o processo de extrusão. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm. A massa termoplástica, gerada de acordo com qualquer dos métodos supramencionados, é extrusada em um tubo através de um molde de película soprada (diâmetro nominal: 30 mm, folga anular nominal: 0,8 mm) . O ar de entrada forma a bolha de película e em seguida mantém-na em forma. Durante o processo, a pressão de extrusão é de 260 bar.

A película tubular extrusada é levada por "pinch rolls" até uma unidade de calandragem.

Exemplo 9: Formação de um produto de espuma a partir da composição termoplástica segundo a invenção

A composição termoplástica à base de colágeno segundo a invenção é gerada em um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)) da seguinte maneira: Pó de colágeno seco, produzido de acordo com o exemplo 1, pó de cochonilha e ácido cítrico são alimentados para dentro da primeira tremonha BA seção de alimentação. A solução plastificante à base de água e glicerol é alimentada lateralmente por uma bomba de engrenagem na zona de alimentação adjacente, de modo que o pó e a solução plastificante sejam misturados e transformados na massa termoplástica em um processo contínuo. Etanol é alimentado lateralmente por meio de uma bomba de engrenagem em uma terceira zona de alimentação. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em 90°C durante a transformação e o processo de extrusão.,r A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm. A vazão total da composição termoplástica à· base de colágeno é de 1 kg/h. A composição da massa é a seguinte:

50% em peso de pó de colágeno seco produzido de acordo com o exemplo 1

25% em peso de água

15% em peso de glicerol

5% em peso de pó de cochonilha

5% em peso de etanol como agente espumante

Na zona de medição, é preciso atingir uma temperatura de formação de espuma de pelo menos 80°C. O vapor de etanol liberado é dispersado de forma homogênea por roscas duplas equipadas com discos de mistura na zona de medição.

A massa é extrusada através de um molde com uma seção transversal circular com diâmetro de 3 mm. Durante o processo, a pressão de extrusão é de 230 bar. Os filamentos cilíndricos vermelhos extrusados são espumados enquanto deixam o molde devido à expansão do gás liberado. 0 diâmetro dos espumados é de 8 mm.

Exemplo 10: Preparação de um produto em forma de garrafa a partir da composição termoplástica segundo a invenção por meio de moldagem por sopro

Pelotas preparadas de acordo com qualquer dos métodos descritos nos exemplos 3 e 4, porém com a composição do exemplo 5b, são alimentadas a uma vazão de 1 kg/h na tremonha de um extrusor de dupla rosca (APV extrusor de dupla rosca tipo MP19TC (L/D = 40:1)). As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde durante o processo de extrusão são ajustadas em 90°C. A velocidade de rotação das roscas é ajustada em 70 rpm.

A massa termoplástica transportada pelo extrusor é extrusada em um tubo através de um molde parison (diâmetro nominal: 30 mm, folga anular nominal: 1,0 mm). Durante o processo, a pressão de extrusão é de 210 bar.

O parison tubular extrusado é preso ao se fechar o molde de sopro e soprado na forma de uma garrafa por meio de ar comprimido fornecido por um mandril de sopro. A altura do a garrafa moldada por sopro é de 150 mm e o diâmetro, 80 mm. A temperatura do molde de sopro é ajustada em 20°C. A pressão do ar comprimido é de 6 bar. Depois de o parison ser soprado em sua forma, o molde de sopro se abre e a garrafa é expelida. A espessura da parede do molde da garrafa soprada é de 300 μm.

Exemplo 11: Uso de pelotas preparadas análogas ao exemplo 3 (ou 3a) na formação de um produto de espuma mediante moldagem por injeção Pelotas com determinada quantidade de um agente espumante físico são preparadas de modo análogo ao exemplo 3 ou 3a. (No caso de as pelotas serem preparadas de modo análogo aos exemplos 3b, 3c ou 4, a temperatura de extrusão precisa ser ajustada abaixo do ponto de fusão do agente espumante físico).

A composição das pelotas com agente espumante físico é a seguinte:

50% em peso de pó de colágeno seco produzido de acordo com o exemplo 1 25% em peso de água 20% em peso de glicerol 5% em peso de etanol como agente espumante As pelotas são transferidas na tremonha de uma máquina de moldagem por injeção. As temperaturas ao longo do tambor e a temperatura do molde são ajustadas em IlO0C. A temperatura da ferramenta é ajustada em 20°C. A cavidade do molde tem a forma de uma placa com as dimensões de 180 mm χ 80 mm χ 8 mm. Um volume de massa de 105 cm3 é injetado no molde. A cavidade é completamente cheia com a massa devido à expansão do gás liberado (vapor de etanol e água). A massa é resfriada devido ao contato com a parede do molde por 120 segundos. Após a fase de injeção, a placa de espuma moldada é expelida.

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Cabe notar que as disposições acima são meramente ilustrativas da aplicação dos princípios Ida invenção. Diversas outras podem ser prontamente concebidas pelos versados na técnica, incorporando os princípios da invenção, e que se enquadrem no espirito e no âmbito da mesma.

Exemplo comparativo 12: Soldagem por contato comparada pelo uso de solda por pressão

Peças de uma película tubular seca a ar com largura plana de 150 mm e espessura de parede de 100 μπι conformadas a partir da composição termoplástica de colágeno de acordo com o exemplo 8, obtida por extrusão de película expandida, são utilizadas para confeccionar sacos mediante selagem a quente. A selagem a quente é realizada em uma prensa de solda Tipo SP3, da JOKE-company. A prensa de solda possui duas barras de selagem, cuja área de contato é de 250 mm χ 3 mm. A temperatura da barra de selagem superior é ajustada em 100°C. A barra de selagem inferior coberta de PTFE não é aquecida. Uma extremidade aberta da película tubular é introduzida entre a folga das barras de selagem. Durante o processo de solda, a barra de selagem superior aquecida é movida para baixo até a barra revestida com PTFE. A pressão de solda é ajustada em 300 Ν, o tempo de solda é de 2 segundos. Em seguida, a barra aquecida é liberada.

A resistência da solda da costura chega a mais de 100% da resistência à tração do material da película.

O mesmo tipo de ensaio foi realizado utilizando-se uma película de colágeno seca a ar disponível no mercado ("Coffi", película produzida pela Naturin GmbH & Co. KG, Alemanha), onde o componente de colágeno da película consistia em colágeno intacto (nativo, fibrilar). Esta película não era soldável.

Claims

1. Pó de colágeno seco, caracterizado pelo fato de ser com base em colágeno de formação de fibrila desnaturado ou parcialmente desnaturado, apresentando um peso molecular médio de pelo menos 500 kD, uma solubilidade igual a ou maior que 25% em água a 60°C e um tamanho de partícula médio compreendido entre 30μm e 350μm.

2. Pó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter um tamanho de partícula médio compreendido entre 30μm \ e 350pm.

3. Processo para preparação de pó de colágeno seco, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: a) triturar uma matéria-prima em partículas cilíndricas b) secar as partículas cilíndricas em uma temperatura compreendida entre 60°C e 80°C até a seção transversal completa das partículas individuais estarem secas e fragilizadas. c) moer as partículas obtidas da etapa b) ; d) obter um pó de colágeno seco.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de colágeno é obtida a partir de um tecido selecionado da pele, couro, osseína derivada dos ossos, tendões, vísceras e cartilagem de animais selecionados de bovino, suíno, bezerro, cabrito, ovelha, bode, cavalo, canguru, camelo, galinha, avestruz, crocodilo, salmão, e arenque, preferivelmente de couro de bovino e pele de suíno, sendo preferivelmente selecionado de um couro não tratado por cal, pedaços de couro tratado por cal, pele de pele bovina, e pedaços de pele de suíno, e mais preferivelmente sendo pedaços de couro de bovino tratado por cal.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de colágeno é desnaturada ou parcialmente desnaturada, anterior a etapa a), por meios de aquecimento convencional.

6. Uso de pó de colágeno seco, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que é para a preparação de uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea.

7. Composição a base de colágeno termoplástica homogênea, caracterizada pelo fato de que compreende um pó de colágeno seco, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 ou 2 e água.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que compreende: (i) cerca de 20% em peso a 95% em peso de um pó de colágeno seco; e (ii) cerca de 5% em peso a 80% em peso de água.

9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende um plastificante.

10. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende entre cerca de 5% em peso e 50% em peso de um plastificante.

11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada pelo fato de que compreende: (i) cerca de 40% em peso a 65% em peso de um pó de colágeno; (ii) cerca de 20% em peso a 40% em peso de água; e (iii) cerca de 10% em peso a 20% em peso de plastificante.

12. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de que o plastificante é glicerina.

13. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende um aditivo selecionado do grupo de proteínas, polímeros biodegradáveis, agentes de insuflação, modificadores, preenchedores, lubrificantes, reticuladores, conservantes, colorantes, melhorador de fluidez, essências e agentes aromatizantes, agentes nutricionais e suas misturas.

14. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que a proteína é selecionada de uma proteína derivada de animal, uma proteína derivada de planta, uma proteína microbiana, e suas misturas.

15. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -14, caracterizada pelo fato de que o conteúdo do pó de colágeno seco é maior do que 30% em peso do conteúdo da proteína total.

16. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que o polímero biodegradável é um termoplástico sintético ou natural selecionado do grupo consistindo em um polihidroxialcanoato, um polialquilesteres, um ácido polilático, um poli-£-caprolactona, um polivinil éster, um polivinil álcool e suas misturas.

17. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que consiste em cerca de 56% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 24% em peso de água; cerca de 17,5% em peso de glicerina; e cerca de 2,5% em peso de ácido cítrico.

18. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que consiste em cerca de 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 15% em peso de glicerina; cerca de 5% em peso de pó de cochenila e cerca de 5% em peso de etanol.

19. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que consistem em cerca de 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 15% em peso de glicerina; cerca de 5% em peso de glúten de trigo, cerca de 2% em peso de pó de cochenila; cerca de 2% de aromatizante de baunilha; e cerca de 1% em peso de ácido cítrico.

20. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que compreende pó de colágeno seco; cerca de 15% em peso de água compreendendo cerca de 10% em peso com base na água de corante caramelo; cerca de 10% em peso com base na água de aromatizante bacon; e cerca de 6% em peso com base na água de essência de corante caramelo defumado; cerca de 20% em peso de glicerina; e cerca de 2,5% de ácido citrico.

21. Composição, de acordo com qualquer a reivindicação -13, caracterizada pelo fato de que consistem em cerca de 50% em peso de pó de colágeno seco; cerca de 25% em peso de água; cerca de 20% em peso de glicerina; e cerca de 5% em peso de etanol.

22. Processo para obter composição a base de colágeno termoplástica homogênea, como definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (i) misturar pó de colágeno seco e água; (ii) sujeitar a mistura de pó de colágeno seco e água obtidos na etapa (i) a forças de cisalhamento, em uma temperatura compreendida entre 30°C e 160°C e a uma pressão compreendida entre 20 e 350 bar até os componentes se transformarem em uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea na forma de uma massa; e opcionalmente (iii) transformar composição a base de colágeno termoplástica homogênea na forma de uma massa, em péletes.

23. Processo, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende a adição de um ou mais aditivos, simultânea ou separadamente, com o pó de colágeno seco, com a água, com a etapa (i), ou com a etapa (ii) e em que o aditivo é homogeneamente integrado na composição a base de colágeno termoplástica homogênea na forma de uma massa, ou péletes.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado em um sistema de mistura continuo.

25. Uso de composição a base de colágeno termoplástica homogênea, como definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 21, caracterizado pelo fato de que é para a fabricação de um artigo em formato sólido.

26. Artigo em formato sólido, caracterizado pelo fato de ser conformado a partir de uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 21.

27. Artigo, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de ser selecionado de um artigo de esporte ao ar livre; uma folha; uma mala; uma bandeja; uma garrafa; um tubo; louça, compreendendo um copo, um prato, uma bacia; um faqueiro compreendendo uma faca, um garfo, uma colher, ou outro utensílio alimentar, um brinquedo de animais de estimação, comidas de animais de estimação, artigo de mastigação de animais de estimação, um artigo de comida compreendendo, pirulitos, doces, aperitivos; uma comida de animal, um filme liso, um filme tubular, uma isca de peixe, uma isca artificial de peixe, um produto tipo goma de vinho, artigo espumado, um material de embalagem para outros artigos, um pélete de embalagem de enchimento solto, um material de embalagem alimentício e um contêiner.

28. Artigo, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o artigo de mastigação de animais de estimação é um artigo de mastigação de cachorro.

29. Processo para fabricar artigo em formato sólido, como definido na reivindicação 2 6, caracterizado pelo fato de que compreende conformar com a composição a base de colágeno termoplástica homogênea.

30.

Processo, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende subseqüentemente conformar com a composição a base de colágeno termoplástica homogênea em forma de uma massa obtida na etapa (ii) ou

conformar a péletes como obtidos na etapa (iii) de acordo com a reivindicação 22.

-31.

Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 ou 30, caracterizado pelo fato de ser por um método de conformação selecionado de moldagem por compressão, extrusão de filme por sopro, co-extrusão de filme por sopro, moldagem por sopro, moldagem por rotação, moldagem por transferência, moldagem por extrusão, moldagem por co- extrusão, formação a vácuo, formação por pressão, moldagem por inflação, e moldagem por injeção.

-32.

Processo, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o método de conformação é moldagem por injeção.

-33. Processo, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende (i) pressionar uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea através de uma matriz fendida, (ii) obter um filme primário; rolá-lo em uma sistema de calandras aquecidas até que a espessura de parede desejada e a largura de filme sejam alcançadas. -34. Processo, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende (i) pressionar uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea através de uma matriz anelar, e (ii) formar um filme tubular por meio de extrusão de filme por sopro. -35. Processo, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende (i) pressionar uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea através de uma matriz plana e formação de uma fita. -36. Processo, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que compreende (i) pressionar uma composição a base de colágeno termoplástica homogênea através de uma matriz parison, e (ii) soprá-la em um formato de um corpo oco. -37. Artigo em formato sólido, como definido em qualquer uma das reivindicações 29 a 36, caracterizado pelo fato de que é adicionalmente submetido a um banho de cura ou uma atmosfera de cura.