BRPI0902613A2

BRPI0902613A2 - método para a produção de uma matriz polimérica estruturada, complexo polimérico estruturado, e, produto alimentìcio

Info

Publication number: BRPI0902613A2
Application number: BRPI0902613-4A
Authority: BR
Inventors: Jimbay Peter Loh; Yeong-Ching Albert Hong; Yinqing Ma; Alice S Cha; Iksoon Kang
Original assignee: Kraft Foods Global Brands Llc
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-05-25
Also published as: ZA200905056B; KR20100013280A; JP2010029188A; AU2009202984A1; BRPI0902613B1; EP2149306A3; RU2577968C2; MX2009008125A; AU2009202984B2; US20100028503A1; US20160073651A1; EP2149306A2; CA2674335C; RU2009129366A; CA2674335A1; ES2451508T3; AR072886A1; EP2149306B1; ES2451508T8; NZ578564A

Abstract

MéTODO PARA A PRODUçãO DE UMA MATRIZ POLIMéRICA ESTRUTURADA, COMPLEXO POLIMéRICO ESTRUTURADO, E, PRODUTO ALIMENTìCIO. A invenção refere-se a processos para a preparação de uma matriz polimérica estruturada utilizando dois ou mais mecanismos de acervação múltiplos simultâneos. Além disso, os métodos descritos aqui apresentam processos flexíveis para a formação de matrizes poliméricas estruturadas de quase qualquer combinação de polímeros, de preferência, mas não limitados a, polímeros alimentícios. A aplicação simultânea de dois ou mais mecanismos de acervação, inesperadamente, produz matrizes novas que têm uma textura e/ou eficiência de processo melhorados que são superiores às matrizes poliméricas produzidas pelos mecanismos de acervação conduzidos individualmente ou em seqúência.

Description

"MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA MATRIZ POLIMÉRICAESTRUTURADA, COMPLEXO POLIMÉRICO ESTRUTURADO, E,PRODUTO ALIMENTÍCIO"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a processos para a preparação dematrizes poliméricas estruturadas utilizando-se dois ou mais mecanismos deacervação simultaneamente.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A acervação é um mecanismo ou reação que "junta" polímerossolúveis para formar matrizes, estruturas, ou aglomerados insolúveis que sãosignificativamente de tamanho maior do que as moléculas poliméricasindividuais em solução. Os mecanismos de acervação incluem, entre outros, apolimerização, reticulação, formação de complexos, precipitação (como aisoelétrica, iônica, por solvente, e semelhante), coagulação, desnaturação(através de pH, calor, enzima, produto químico, e semelhante) e acoacervação. No entanto, na utilização de métodos convencionais deacervação, as características das matrizes poliméricas sólidas formadas apartir dos mesmos são limitadas a polímeros específicos e/ou ao mecanismoespecífico de acervação utilizado.

Por exemplo, o tratamento enzimático da caseína, umaproteína do leite, com a protease renina produz um agregado de estruturamuito macia, enquanto que o tratamento da caseína com um sal de cálcioforma um precipitado denso de caseinato de cálcio. O ajuste do pH da caseínaaté um pH próximo do seu ponto isoelétrico resulta em um precipitadosemelhante a areia, insolúvel, conhecido comercialmente como caseína ácida.Assim sendo, o mecanismo específico de acervação utilizado para tratar acaseína em cada caso resulta em acervatos (i.e., agregados ou precipitados)tendo características texturas estruturais diferentes.

A formação de uma matriz polimérica semi-sólida (comocoalhada de queijo do leite) tem sido comumente feita utilizando-se um sómecanismo de acervação. Uma coalhada de queijo geralmente é preparada delíquidos comestíveis, através de processos que incluem o tratamento dolíquido com um coagulante ou agente de coagulação. O agente coagulantepoderá ser uma enzima coagulante (por exemplo, renina), ou um ácidocomestível, incluindo uma cultura bacteriana adequada para gerar o ácidocomestível in situ. O coágulo resultante ou coalhada geralmente incorporacaseína, que foi alterada pelo processo de coagulação. Geralmente, omecanismo de acervação comumente envolvido é a hidrólise enzimática dacaseína k ou a precipitação isoelétrica. Apesar de ser prática comum reduzir-se o pH do leite antes da adição da enzima para reduzir a quantidade deenzima requerida, a hidrólise da enzima é o único mecanismo de acervaçãoenvolvido, porque o pH final da coalhada é significativamente mais elevadodo que o ponto isoelétrico da caseína. Além disso, a hidrólise enzimática e oajuste do pH não são executados simultaneamente.

Outros mecanismos simples de acervação são comumenteutilizados na técnica. Especificamente, a coacervação de dois polímeros écomumente utilizada em aplicações de encapsulamento. Os métodos queenvolvem os segundos mecanismos geralmente são utilizados para modificarou tentar modificar a estrutura/acervato formados pelo primeiro mecanismo.

Em tais casos, os mecanismos são executados em seqüência: Littoz et al.,Food Hydrocolloids, 22 (7) 1203 - 1211 (2008) (ajuste do pH seguido pelareticulação enzimática); Yin et al., J. Macromolecules, 36 (23): 8773 - 8779(2003) (coacervação seguida por reticulação); Lin et al., J. PharmaceuticalResearch, 11 (11):1588 - 1592 (1994) e Lin et al., J. Biomaterials, 18 (7): 559- 65 (1997) (produção de nanoesferas utilizando coacervação seguido porreticulação com glutaraldeído); e Bachtsi et al., J. Applied Polymer Science,60 (1): 9-20 (1996) (adição de sulfato de sódio seguido por reticulaçãoquímica utilizando glutaraldeído). O uso de mecanismos individuais deacervação ou mecanismos de acervação executados em seqüência resulta emmatrizes poliméricas tendo características limitadas ao polímero específico,aos mecanismos específicos de acervação utilizados, e/ou à ordem dosmecanismos específicos de acervação executados.

Os efeitos de várias condições físicas (por exemplo,temperatura, tensão, pH, e semelhante) sobre os mecanismos específicos deacervação, como a coacervação, separação de fase, e reticulação, têm sidoestudados. Por exemplo, fatores afetando a reticulação ou a gelificaçãotérmica de proteína de soro de leite têm sido estudados através doaquecimento de soluções com proteína de soro de leite em temperaturas, pH, econcentrações de sal diferentes. Dunkeley & Hayes, J. Dairy Science &Technology, 15:191 (1980) e Xiong, J. Agric. Food Chemistry, 40: 380 - 384(1992). No entanto, as condições físicas utilizadas nestes estudos (porexemplo, pH, sal, e temperatura) afetaram a cinética da reação de reticulaçãomas foram insuficientes para provocar um segundo mecanismo de acervaçãosimultâneo. Por exemplo, as variações de pH não eram suficientementeelevadas para provocarem uma polimerização substancial. Além disso, osajustes de pH eram aplicados em seqüência ou completados antes dotratamento de temperatura.

Na produção de queijo ricota, por exemplo, uma mistura deleite e soro de leite é tipicamente acidulada através de fermentação ou láticaou adição direta de ácido alimentício (por exemplo, vinagre) até um pH decerca de 6,1 antes da etapa de coagulação por calor. O mecanismo principalde acervação utilizado no processo ricota é a reticulação térmica de albuminaa partir de leite e soro de leite de queijo. A acidez é principalmente para finsde sabor e, diferentemente da caseína, a albumina no soro de leite não coagulamesmo no seu pH isoelétrico. A coalhada resultante de ricota tipicamente é degrãos pequenos e não coesiva em natureza.

A patente americana de número 5.952.007 para Bakker et al. édirecionada para a formação de coacervatos constituídos pelo menos de doispolímeros que são úteis como ingredientes de substituição de gordura. Bakkeret al. descreve a coacervação complexa pelo menos de dois polímeros atravésde aquecimento de uma solução dos polímeros seguida pelo ajuste do pH damistura até um valor próximo do ponto isoelétrico. A mistura é entãoresinada e o coacervato é isolado. Potencialmente, poderia haver mais de ummecanismo de acervação envolvido mas ele ocorreria em seqüência, se tanto.

Seria um avanço significativo na técnica a produção dematrizes poliméricas estruturadas novas ou melhoradas que não tenham sidoobtidas utilizando-se mecanismos simples de acervação ou dois ou maismecanismos de acervação executados em série ou devido às propriedadespsicoquímicas do polímero e aos mecanismos de acervação utilizados, assimcomo às interações polímero-polímero envolvidas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os processos descritos aqui apresentam métodos eficientes eeconômicos para a preparação de uma matriz polimérica estruturada. Osprocessos descritos aqui evitam os tratamentos em seqüência enfadonhos einconvenientes de métodos convencionais de acervação. Além disso, osprocessos descritos aqui apresentam processos flexíveis para a formação dematrizes poliméricas estruturalmente complexas a partir de uma variedade depolímeros ou combinações de polímeros, de preferência, apesar de não seremlimitados a, polímeros alimentícios. Mais de preferência, pelo menos um dospolímeros é uma proteína alimentícia. A aplicação simultânea de dois ou maismecanismos de acervação, inesperadamente, produz matrizes poliméricasestruturadas tendo textura e/ou eficiência de processo melhorados que não sãoobteníveis quando os mecanismos de acervação são executadosindividualmente ou em seqüência. Vantajosamente, os processos descritosaqui apresentam uma grande flexibilidade no projeto e produção de matrizespoliméricas semi-sólidas que não eram obteníveis no passado devido àspropriedades psicoquímicas únicas dos polímeros específicos envolvidos e,dos mecanismos específicos de acervação utilizados, das interaçõesespecíficas polímero- polímero envolvidas, e outras limitações do processo.Os processos descritos aqui envolvem dois ou mais mecanismos de acervaçãoque trabalham simultaneamente para formar matrizes poliméricas sólidasmisturadas/embaraçadas que podem ser preparadas para terem uma texturasque varia daquela de uma coalhada macia e lisa e no entanto coesiva, até umafibra rígida e mastigável, dependendo da combinação dos mecanismos deacervação e polímeros escolhidos.

O polímero escolhido deve ser capaz de formar uma soluçãopolimérica aquosa antes do tratamento com o método simultâneo descritoaqui. Para fins da invenção, uma "solução polimérica" ou termo equivalenteinclui soluções aquosas onde um ou mais polímeros são dissolvidos,solubilizados, ou colocados em suspensão em uma forma finamente dividida(de preferência, na forma de uma suspensão coloidal), de tal forma que opolímero possa reagir totalmente pelo menos em um mecanismo deacervação. Assim sendo, o polímero poderá ser tratado, através do ajuste depH, resistência iônica, temperatura, e semelhantes, se necessário, parapreparar a solução polimérica.

A concentração de um ou mais polímeros é escolhida paraproduzir um processo confiável. Como os polímeros têm pesos molecularesdiferentes, números diferentes de sítios com carga a um pH determinado, ascondições de processamento para os processos apresentados aqui devem serescolhidas de tal forma que cada polímero usado na reação seja grandementeconsumido pelas duas ou mais reações de acervação envolvidas. Isto asseguraque uma quantidade insignificante de qualquer polímero permanecerá na suaforma original solúvel depois do processo simultâneo. Além disso, aestrutura/textura final formada poderá ser projetada para favorecer umpolímero em relação ao outro para a finalidade visada. Por exemplo, se ocoacervato final deve ser utilizado para a aplicação em queijo, a proteínapoderá ser favorecida em relação ao polissacarídeo para fins nutricionais e desabor. A concentração polimérica geralmente é da ordem de cerca de 0,01 acerca de 30% em peso da solução, apesar de serem preferidas concentraçõespoliméricas de cerca de 0,1 a cerca de 10%.

Em um aspecto, pelo menos uma solução aquosa contendo umou mais polímeros é capaz de sofrer pelo menos dois mecanismos deacervação. Pelo menos uma solução aquosa é formulada e tratada de tal formaque as condições sejam tais que pelo menos dois mecanismos de acervaçãonão são ativados antes da etapa de ativação. Pelo menos uma solução aquosa éentão tratada para ativar pelo menos dois mecanismos de acervaçãosimultaneamente e então pelo menos dois mecanismos de acervação ativadossão deixados prosseguirem até que seja obtida a matriz poliméricaestruturada.

Em outro aspecto, duas ou mais soluções poliméricas aquosassão misturadas simultaneamente com ou sem a aplicação de tensão, de talforma que dois ou mais mecanismos de acervação ocorrem instantaneamentee simultaneamente. Pelo menos duas soluções poliméricas são formuladas detal forma que as condições necessárias para que ocorra cada mecanismo deacervação sejam apresentadas imediatamente depois que as soluçõespoliméricas são combinadas, de tal forma que ocorram dois ou maismecanismos de acervação simultaneamente na mistura para formar a matrizpolimérica estruturada desejada.

Os polímeros utilizados pelo menos em uma soluçãopolimérica poderão ser os mesmos ou polímeros diferentes. Os métodosdescritos aqui podem ser executados utilizando-se uma variedade depolímeros e combinações de polímeros. De preferência, os polímeros sãopolímeros alimentícios. Mais de preferência, pelo menos um dos polímerosalimentícios é uma proteína alimentícia.Geralmente, os mecanismos de acervação adequados para usonos métodos descritos aqui incluem polimerização, reticulação térmica,reticulação iônica, precipitação isoelétrica, precipitação iônica,reticulação/coagulação enzimática, coacervação, formação de complexosquímicos, gelificação, precipitação por solvente, desnaturação de proteína(através de pH, calor, enzima, produto químico) e semelhantes. Os polímerose mecanismos de acervação específicos utilizados no método simultâneodescrito aqui podem ser escolhidos para produzirem uma textura desejada oupara conseguirem uma finalidade específica, tais como para aliviar defeitosindesejáveis de textura (por exemplo, formação de grãos), evitar etapas deprocessamento de consumo de energia elevado (por exemplo, alta tensão),permitir economia de ingrediente (por exemplo, formação de estrutura embaixa concentração de polímero), e/ou melhorar a funcionalidade física (porexemplo, capacidade de retenção de água) quando comparado com matrizespoliméricas acervadas derivadas de métodos convencionais que envolvem ummecanismo só de acervação ou mecanismos de acervação executados emseqüência.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Os métodos descritos aqui são direcionados para a preparaçãode matrizes poliméricas estruturadas, através do tratamento pelo menos deuma solução polimérica, de tal forma que dois ou mais mecanismos deacervação ocorrem simultaneamente. De preferência, duas ou mais soluçõespoliméricas são tratadas de tal forma que ocorrem simultaneamente dois oumais mecanismos de acervação na mistura de duas ou mais soluçõespoliméricas. O uso simultâneo de dois ou mais mecanismos de acervação,inesperadamente, produz matrizes finamente embaraçadas com eficiênciamelhorada do processo e textura que é única em comparação com matrizespoliméricas produzidas por mecanismos de acervação executadosindividualmente ou em seqüência. Além disso, os métodos apresentados aquiproduzem processos flexíveis para a formação de matrizes poliméricasestruturadas a partir de uma variedade de polímeros, de preferência, mas nãolimitados a, polímeros alimentícios, e mais de preferência, pelo menos um dospolímeros alimentícios sendo uma proteína alimentícia. Surpreendentemente,verificou-se que a execução de duas ou mais reações de acervaçãosimultaneamente resulta em matrizes de reação final inesperadas e que ascondições de reação podiam ser escolhidas para produzirem matrizes tendo aspropriedades texturais desejadas. Com surpresa, as matrizes resultantes dosmétodos descritos aqui são formadas de tal forma que nenhum dosmecanismos simples de acervação dita ou controla a estrutura ou aspropriedades da matriz resultante. Em outras palavras, as matrizes formadaspelos métodos simultâneos descritos aqui são únicas em relação àquelasproduzidas pelos mesmos mecanismos de acervação executadosindividualmente ou em seqüência. O uso de métodos simultâneos deacervação, conforme descrito aqui, vantajosamente permite que aspropriedades funcionais das matrizes resultantes sejam adaptadas para asnecessidades específicas da aplicação, o que de outra forma seria difícil ouimpossível de se obter com base em uma só reação de acervação oucombinação de reações de acervação executadas em seqüência.

Em um aspecto, os métodos simultâneos descritos aqui podemser utilizados para a preparação de uma matriz polimérica sólidamisturada/embaraçada com uma textura macia e coesiva semelhante àcoalhada de queijo fresco, tanto na textura como na aparência. Em outroaspecto, o método simultâneo descrito aqui pode ser utilizado para produzirmatrizes poliméricas estruturadas fibrosas.

Os polímeros escolhidos devem ser capazes de formarem umasolução polimérica aquosa antes do tratamento com o método simultâneodescrito aqui. Para fins da invenção, o termo "solução polimérica" ouequivalente inclui soluções aquosas onde um ou mais polímeros sãodissolvidos, solubilizados, ou colocados em suspensão em uma formafinamente dividida (de preferência, na forma de uma suspensão coloidal) detal forma que o polímero possa reagir totalmente pelo menos em ummecanismo de acervação. Assim sendo, o polímero poderá ser tratado, peloajuste de pH, resistência iônica, temperatura, e semelhante, se necessário, parapreparar a solução polimérica.

Os polímeros úteis nos métodos descritos aqui, de preferência,são escolhidos de polímeros alimentícios, tais como proteínas,polissacarídeos, derivados dos mesmos, e misturas dos mesmos. As proteínasadequadas incluem fontes vegetais, fontes animais, fontes derivadas defermento, e semelhantes. As fontes vegetais adequadas incluem legumes,ervilha, grãos, feijão, nozes, cereais, soja, amendoim, semente de óleo (comosemente de óleo de algodão, canola, semente de girassol, e semelhante), esemelhantes. Fontes adequadas de proteína animal incluem proteínacomestível, proteína do ovo, proteína de peixe, proteína de carne, proteínaderivada de planta, proteína derivada de microorganismo, e semelhantes.Fontes adequadas de proteína de carne incluem aves, carne de vaca, porco,peixe, e outros frutos do mar, assim como derivados, tais como gelatina,albumina de soro, e semelhante. Fontes adequadas de proteína comestívelincluem leite, derivados de leite, tais como leite desnatado, pó de leite,caseína, proteína de soro de leite, proteína de leite fracionado, fontes deproteína comestível concentradas, isolados de proteína comestível, esemelhantes. Conforme utilizado aqui, uma "fonte concentrada de proteínacomestível" é uma fonte de proteína onde as proteínas estão, ou podem serreconstituídas para terem uma concentração que é maior do que a do líquidocomestível do qual elas são originadas. Exemplos de fontes concentradas deproteína comestível incluem, mas não são limitadas a, concentrado deproteína de soro de leite, concentrado de proteína de leite, ou umacombinação dos mesmos. Tipicamente, o concentrado de proteína de soro deleite e o concentrado de proteína de leite têm uma concentração de proteínapelo menos de cerca de 34%. Exemplos de isolados de proteína comestívelincluem, mas não são limitados a, isolado de proteína de soro de leite, isoladode proteína de leite, e semelhantes. Conforme usado aqui, "caseína" refere-sea qualquer, ou todas as fosfoproteínas no leite e a misturas de quaisquer dosmesmos. Vários componentes de caseína foram identificados, incluindo, masnão limitados a, a-caseína (incluindo caseína asi e caseína as2), (3-caseína, k-caseína, e suas variantes genéticas. Conforme utilizado aqui, "proteína de sorode leite" refere-se às proteínas contidas no líquido comestível (i.e., soro deleite) obtidos como um sobrenadante das coalhadas quando o leite ou umlíquido comestível contendo componentes de leite são transformados emcoalhada para produzir uma coalhada de produção de queijo como um semi-sólido. A proteína de soro de leite geralmente é entendida como incluindoprincipalmente as proteínas globulares P-lactoglobulina e a-lactoglobulina. Asproteínas de soro de leite têm pouco valor nutritivo para seres humanos epodem produzir uma qualidade sensorial favorável, conferindo uma qualidadecremosa e espalhável a produtos alimentícios nos quais elas são incorporadas.

Os polissacarídeos adequados incluem xantano, carragenano, agar, alginato,carboximetil celulose ("CMC"), pectina, amidos, goma de alfarroba, goma detragacanto, goma arábica, goma caraia, goma gati, goma guar, goma decelulose, hemicelulose, quitosano, derivados dos mesmos, e combinações dosmesmos. Para polissacarídeos, as gomas iônicas, tais como carragenano,pectina, alginato, CMC, xantano, goma arábica, goma caraia, goma gati,gelano, agar, quitosano e semelhantes, são preferidas pela sua habilidade decoacervação com proteína e de sofrerem uma gelificação induzida por íons,especialmente onde é desejada uma matriz forte ou onde são desejadasconcentrações poliméricas baixas, como por razões de controle (por exemplo,standard de identidade) ou econômicas. Ao contrário, as gomas não iônicas,tais como amidos naturais e modificados, maltodextrina, goma guar, goma dealfarroba, celulose, e semelhantes, são preferidas se é desejada uma estruturafraca. Os ingredientes alimentícios crus ou processados contendo polímerosalimentícios, tais como leite, soro de leite de queijo, ovos, suspensão de carne,purê de frutas, e semelhantes, se desejado, também poderão ser utilizados.

As combinações de polímeros, a concentração de cadapolímero, e as condições psicoquímicas pelo menos de uma soluçãopolimérica são escolhidas com base nas propriedades desejadas da matrizestruturada resultante. As propriedades da matriz estruturada, tais comotextura, podem ser adaptadas com base nos seguintes fatores: (1) tipo depolímero ou polímeros usados (por exemplo, proteína, polissacarídeo); (2)número de polímeros diferentes; (3) concentração/proporção de cadapolímero; e (4) as condições psicoquímicas nas quais é formada a matrizestruturada, como o pH, resistência iônica, temperatura, tensão/mistura, e, sepelo menos são utilizadas duas soluções poliméricas, a proporção de misturada soluções poliméricas. As propriedades da matriz estruturada tambémpodem ser afetadas pelo tipo e concentração da aplicação de agentes dereticulação, se utilizados, assim como o tipo e concentração de cargas, seutilizadas.

Os dois ou mais mecanismos de acervação podem serexecutados utilizando-se qualquer método através do qual o polímero oupolímeros, e quaisquer reagentes requeridos, são tratados nas condiçõesadequadas para dois ou mais mecanismos de acervação serem executadossimultaneamente. A forma pela qual dois ou mais mecanismos de acervaçãosão ativados não é crítica, desde que dois ou mais mecanismos sejam ativadosessencialmente de uma forma simultânea (i.e., de tal forma que osmecanismos e as reações resultantes estejam ocorrendo ao mesmo tempo).Assim sendo, uma pessoa poderia preparar uma só solução contendo um oumais polímeros e então rapidamente modificar as condições (por exemplo,temperatura, pH, reagentes adicionados, e semelhantes) para ativar os dois oumais mecanismos. Por exemplo, uma solução pode ser preparada sendoconstituída de proteína de soro de leite e carragenano em um pH elevado ealta temperatura (por exemplo, acima da temperatura de reticulação deproteína de soro de leite). Como a proteína de soro de leite e o carragenanoestão no mesmo pH, e portanto com carga semelhante, os dois polímeros nãopodem ser coacervados ou reticulados. Pode ser adicionado um ácido em umaquantidade suficiente para reduzir o pH para um pH visado de cerca de 5,0,dessa forma provocando a ocorrência de coacervação e reticulaçãosimultaneamente.

Alternativamente, uma pessoa poderia preparar duas ou maissoluções poliméricas (contendo os mesmos ou polímeros diferentes) emcondições onde nenhum dos mecanismos são ativados e então misturando-seduas ou mais soluções poliméricas em condições nas quais os mecanismossão ativados. As soluções individuais são ajustadas de tal forma que dois oumais mecanismos de acervação são ativados somente quando as soluçõesseparadas são misturadas simultaneamente. Especialmente para a experiênciasem escala de laboratório, este procedimento apresenta um métodoconveniente e efetivo para se obter reações simultâneas de acervação. Talprocedimento foi utilizado para os exemplos apresentados aqui paracaracterizar a invenção. Da mesma forma, por conveniência, a discussão e acaracterização geral é geralmente apresentada em termos deste método desoluções poliméricas separadas. Como uma pessoa versada na técnica iráentender, podem ser utilizados outros métodos, de tal forma que ocorramsimultaneamente duas ou mais reações de acervação.

As combinações de polímeros são escolhidas com base naspropriedades inerentes de cada polímero. Uma solução polimérica pode sofreruma acervação rápida por si própria sob uma alteração repentina de condiçãopsicoquímica (por exemplo, temperatura ou pH) e/ou com outro polímeroatravés de interação polímero- polímero (por exemplo, reticulação,coacervação, ou formação de complexo). Por exemplo, uma solução deproteína termicamente desnaturável, quente, ácida, (como em um pH de cercade 3,0 em torno de 80 ° C) pode ser misturada com uma solução básica depolissacarídeo, quente (como em torno de um pH de 9,0 e 80 ° C) para formaruma mistura tendo um pH de cerca de 5,0. Neste sistema, um complexo e umamatriz de composto podem ser formados através pelo menos de trêsmecanismos de acervação operando simultaneamente, especificamente (1)coacervação entre moléculas de proteínas com carga fortemente positiva emoléculas de polissacarídeos com carga fortemente negativa, (2) precipitaçãoisoelétrica da proteína, e (3) reticulação co valente de moléculas de proteínaatravés de formação de ligação covalente induzida termicamente (porexemplo, dissulfeto). Antes da mistura das duas soluções poliméricas quentes,a reticulação térmica das moléculas de proteína em baixo pH é impedidadevido à repulsa eletrostática entre as moléculas de proteína, conforme éevidente por uma solução de proteína clara ou translúcida. A reticulação não émais inibida quando a solução é misturada com a solução básica depolissacarídeo e o pH da mistura é neutralizado. Assim sendo, variando-se (1)a concentração de um ou ambos os polímeros envolvidos, (2) a relação dasduas soluções poliméricas, (3) o pH visado depois da mistura das duassoluções, e (4) a temperatura da solução depois da mistura das duas soluções,uma pessoa pode formar rapidamente uma estrutura não homogênea,misturada, entrelaçada, e/ou composta, tendo uma textura que varia de maciaa firme e uma aparência que varia de semelhante à coalhada a fibrosa. Acoloração da matriz formada com a proteína específica e corantes específicosde polissacarídeo podem ser utilizados. O uso de tais corantes para sevisualizar pelo menos alguns aspectos dos mecanismos de coacervaçãosimultânea, sugere que a exclusão molecular não ocorre significativamente ourápida o suficiente devido às reações de acervação múltiplas simultâneas erápidas. Apesar de não desejarmos ser limitados pela teoria, a coloraçãosugere que os polímeros formam complexos inseparáveis (por exemplo,partículas, fibras, e semelhantes) e não acervatos separados de cada polímero.

Nos métodos descritos aqui, a concentração polimérica é emtorno de 0,01 a cerca de 30% em peso da solução, apesar de serem preferidasconcentrações poliméricas em torno de 0,1 a cerca de 10%. Em um aspecto,uma solução contendo um ou mais polímeros é tratada de tal forma que doisou mais mecanismos de acervação ocorrem simultaneamente para formar umamatriz polimérica estruturada. Em outro aspecto, duas ou mais soluçõespoliméricas são combinadas de tal forma que pelo menos dois mecanismos deacervação ocorrem simultaneamente com a mistura para formar uma matrizpolimérica estruturada. Em outro aspecto, pelo menos três soluçõespoliméricas são tratadas e combinadas de tal forma que, com a mistura, doisou mais mecanismos de acervação ocorrem simultaneamente para formar umamatriz polimérica estruturada. Em outro aspecto, pelo menos duas soluçõespoliméricas são combinadas e tratadas de tal forma que três ou maismecanismos de acervação ocorrem simultaneamente com a mistura paraformar uma matriz polimérica estruturada. Os polímeros em duas ou maissoluções poderão ser os mesmos ou serem polímeros diferentes.

Geralmente, os mecanismos de acervação que podem serusados no método simultâneo descrito aqui incluem polimerização,reticulação térmica, reticulação iônica, precipitação isoelétrica, precipitaçãoiônica, coagulação enzimática, coacervação, formação de complexosquímicos, precipitação isoelétrica, precipitação iônica, gelatinização,precipitação por solvente, desnaturação (como desnaturação de proteína pelopH, calor, enzima, e tratamento químico), e semelhantes. É formada umaestrutura entrelaçada ou composta, complexa, misturada, a qual poderá ou nãoser homogênea microscopicamente e o polímero usado poderá não serdiscernível individualmente se ambos os polímeros são quase completamenteconsumidos no processo.A escolha especifica de dois ou mais mecanismos deacervação com base nas características desejadas da matriz estruturadaresultante rapidamente estarão dentro da capacidade de uma pessoa comconhecimento normal na técnica. A escolha de mecanismos de acervaçãodepende da combinação específica de polímeros escolhidos, assim como dascaracterísticas desejadas da matriz estrutural resultante. Além disso, umapessoa com conhecimento normal na técnica reconhecerá que nem todas ascombinações de polímeros e/ou todos os mecanismos de acervação serãoadequados ou mesmo viáveis para permitirem a reação simultânea. Porexemplo, a reticulação térmica é um mecanismo de acervação utilizadocomumente para a proteína de soro de leite, enquanto que a coagulação deenzima é um mecanismo de acervação comumente utilizado para a caseína.No entanto, a engenharia de um processo para permitir que ambos osmecanismos de acervação ocorram simultaneamente e eficientemente nemsempre é possível, porque a coagulação da enzima geralmente prosseguelentamente ao longo do tempo. Por exemplo, o leite, uma mistura natural decaseína e de proteína de soro de leite, podem ser aquecidos para a reticulaçãoda proteína de soro de leite e então resfriados antes da adição da enzima decoagulação para formar uma coalhada de caseína. Alternativamente, o leitepode ser tratado com a enzima de coagulação e então ser aquecido. Noentanto, nenhum método fornece mecanismos simultâneos de acervação. Areticulação térmica de proteína de soro de leite é um processo cinético quedepende grandemente da concentração da proteína de soro de leite, pH,temperatura de aquecimento, e tempo de aquecimento, enquanto que acoagulação da enzima de caseína, é também um processo controlado porcinética lenta, que pode ocorrer somente abaixo da temperatura mínima dereticulação da proteína de soro de leite. A criação de um processo que permitaque ambos os mecanismos de acervação ocorram simultaneamente, nãoparece ser viável porque os dois mecanismos requerem temperaturassignificativamente diferentes para serem executados e a coagulação da enzimademoraria muito mais do que a reticulação térmica. Como outro exemplo,onde uma solução polimérica é constituída de sorbato de proteína de soro deleite e a outra solução polimérica é constituída de caseína, mecanismos deacervação simultâneos, incluindo tanto a reticulação térmica como acoagulação enzimática são praticamente impossíveis. No entanto, como acaseína pode sofrer acervação através de mecanismos diferentes dacoagulação enzimática, como a precipitação isoelétrica, um processosimultâneo de acervação múltipla poderia ser projetado utilizando-semecanismos diferentes da coagulação enzimática. Por exemplo, uma primeirasolução polimérica composta de isolado de proteína de soro de leite em umpH de cerca de 3,5 e uma temperatura de cerca de 180 ° F (82 ° C) e umasegunda solução polimérica constituída de caseinato em um pH de 8,0 e umatemperatura de cerca de 180 ° F (82 ° C) podem ser misturadas para produzirum pH final de equilíbrio ao redor de 4,6, onde pelo menos duas reações deacervação irão ocorrer simultaneamente - reticulação térmica da proteína desoro de leite e precipitação ácida de caseinato. A reticulação térmica dasmoléculas de proteína de soro de leite em pH baixo é inibida devido àrepulsão eletrostática entre as moléculas de proteína, conforme é evidenteatravés de uma solução clara ou translúcida de proteína. A reticulação não émais inibida quando a solução é misturada com a solução de caseinato e o pHda mistura é neutralizado. Assim sendo, a escolha de polímeros e acombinação dos mecanismos de acervação depende das limitações físicasinerentes a cada polímero e do mecanismo de acervação escolhido.

O método simultâneo descrito aqui apresenta um processoflexível para a execução de reações múltiplas de acervação simultaneamenteou através da escolha do polímero, dos mecanismos de acervação, e dascondições psicoquímicas, de forma que as matrizes poliméricas estruturadassejam formadas, as quais anteriormente não eram obtidas através da execuçãodas mesmas reações de acervação sozinhas ou em seqüência. Embora nãopretendendo que sejam limitantes, são descritos vários mecanismos deacervação em maiores detalhes.

Coacervação

A coacervação geralmente envolve a combinação de doispolímeros com cargas opostas em solução para provocar a separação de umcomplexo insolúvel ou coacervato. Na coacervação, são preparadas duassoluções poliméricas com cargas opostas. De preferência, uma solução deproteína com carga positiva e uma solução de polissacarídeo com carganegativa. Alternativamente, se desejado, podem ser utilizados uma solução depolissacarídeo complexo com carga positiva (como quitosano) e uma proteínacom carga negativa ou outra solução de polissacarídeo. É preparada umasolução aquosa de um primeiro polímero e o pH é ajustado para cerca de 2 acerca de 5, utilizando-se um ácido grau alimentício para formar um polímerocom carga positiva. Ácidos adequados de grau alimentício incluem, mas nãosão limitados a, ácido fosfórico, ácido clorídrico, ácido sulfurico, ácido lático,ácido cítrico, e combinações dos mesmos. Como o primeiro polímero épredominantemente de carga positiva, as moléculas com carga semelhanteapresentam forças de repulsão. E preparada uma solução aquosa de umsegundo polímero e o pH é ajustado para cerca de 8 a cerca de 11 utilizando-se e uma base de grau alimentício para formar um polímero com carganegativa. Bases grau alimentício adequadas incluem, mas não são limitadas a,hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio e combinaçõesdos mesmos. Como o segundo polímero predominantemente tem carganegativa, as moléculas com carga semelhante apresentam forças de repulsão eo polímero permanece solúvel em solução. As soluções poliméricas comcarga oposta são então combinadas e os polímeros com carga oposta seatraem uns aos outros, dessa forma formando uma matriz poliméricamisturada, insolúvel, antes das cargas iônicas do primeiro e do segundopolímeros serem neutralizadas. As reações que formam a matriz poliméricamisturada geralmente são irreversíveis, apesar delas poderem ser reversíveissob condições extremas, tais como pH muito alto ou muito baixo. No entanto,em condições típicas ou mais de uso final (como em produtos alimentícios), aformação da matriz polimérica misturada é irreversível.

A coacervação também pode ser produzida através dapreparação de uma solução misturada de dois polímeros (tipicamente umaproteína solúvel e um polissacarídeo iônico) seguido pela titulação do pH dasolução até ligeiramente abaixo do pH isoelétrico da proteína para a induçãoda coacervação. Em tal pH, a proteína se torna com carga predominantementepositiva enquanto que o polissacarídeo iônico tem carga negativa e é formadauma matriz insolúvel devido a atração estática intermolecular.

Conforme definido aqui, a auto-acervação é um tipo específicode coacervação. Na auto-acervação, o primeiro e o segundo polímerosutilizados na coacervação são o mesmo polímero. A auto-acervaçãogeralmente é limitada a polímeros anfotéricos, de preferência, proteínasanfotéricas. Por exemplo, a primeira solução polimérica com carga positiva ea segunda solução polimérica com carga negativa, ambas constituem oisolamento de proteína de soro de leite. Se desejado, também poderão serutilizados outros polímeros nos mecanismos de auto-acervação. Algunspolissacarídeos poderão não ser adequados para os mecanismos de auto-acervação. Por exemplo, os polissacarídeos aniônicos que existem somenteem uma forma neutra ou de carga negativa mas nunca na forma com cargapositiva, não seriam adequados. Assim sendo, os polissacarídeos aniônicosgeralmente não podem sofrer a auto-acervação conforme descrito aqui. Entreos polímeros alimentícios, somente a as proteínas e o material de proteínas,como carne moída e leite, são polímeros anfotéricos conhecidos. Outrasmoléculas anfotéricas, com freqüência, não são comestíveis ou têm um pesomolecular baixo, o qual tem pouco ou nenhum potencial para a formação deestrutura.

Em alguns casos, os acervatos formados pela coacervaçãopoderão ter propriedades que são indesejáveis, dessa forma limitando seu usoem produtos alimentícios. Em tais casos, um segundo ou mesmo um terceiromecanismo de acervação poderá ser incorporado para produzir reações deacervação múltiplas, simultâneas, para se obter uma matriz estruturada. Narealidade, variando-se as condições dos polímeros, e os mecanismos deacervação, poderá ser possível produzir-se matrizes estruturadas tendopropriedades úteis não possíveis atualmente na indústria alimentícia.

Reticulação térmica

Na reticulação térmica, a polimerização de moléculaspoliméricas é induzida por tratamento térmico. Por exemplo, quando asproteínas alimentícias ricas em aminoácidos que contêm enxofre sãoaquecidas a uma temperatura suficientemente elevada, as ligações covalentes-S-S-interpoliméricas são formadas entre os grupos -SH localizados emmoléculas poliméricas diferentes e resultam na formação de matrizes oupartículas poliméricas insolúveis. As proteínas alimentícias ricas emaminoácidos que contêm enxofre incluem, mas não são limitadas a, proteínade soro de leite, proteína de ovo, proteína vegetal, e semelhantes. Areticulação térmica da proteína de soro de leite é uma reação controladacineticamente e o grau de reticulação é influenciado pela concentração deproteína, temperatura, tempo de aquecimento, e pH. Como a reticulaçãotérmica pode ser evitada ou substancialmente reduzida em um pH da soluçãosignificativamente diferente (por exemplo, duas ou mais unidades de pH) dopH isoelétrico do polímero, a reticulação térmica de proteína de soro de leite éum mecanismo desejável de acervação para produção de uma reação múltiplasimultânea de acervação com pelo menos um outro polímero e mecanismo deacervação. As condições de reação devem ser escolhidas para minimizar aquantidade de reticulação que ocorre antes da mistura com uma ou maissoluções poliméricas. Por exemplo, a reticulação de proteína de soro de leitepode ser substancialmente reduzida (por exemplo, menos de cerca de 30% )em um pH abaixo de 3,5 em uma temperatura de cerca de 90 ° C, paratratamentos térmicos prolongados, como durante 30 minutos.

Alternativamente, a solução contendo o polímero reticulável poderá sermantida em uma temperatura menor e a outra solução (a solução nãocontendo polímero reticulável) poderia ser aquecida até uma temperatura talque, quando misturada, a temperatura da mistura é adequada para a reação dereticulação. As condições para outros métodos de ativação e/ou polímerospodem ser rapidamente escolhidas por aqueles com conhecimento normal natécnica.

Coacervação simultânea e reticulação térmica

Para produzir um processo de acervação múltipla simultâneaque permita a coacervação entre um primeiro polímero e um segundopolímero para coincidir com a reticulação térmica do primeiro polímero, oprimeiro polímero deve ser capaz de formação de reticulações na, ou acima deuma temperatura obtida após a mistura das soluções que contêm os doispolímeros. O primeiro e o segundo polímeros devem ter cargas opostas parapermitir a coacervação entre os polímeros. Para fazer isso, é preparada umasolução aquosa de um primeiro polímero e o pH é ajustado para que seja umpH suficientemente menor do que o pH isoelétrico do primeiro polímero (porexemplo, um pH de cerca de 2 a 5) utilizando-se um ácido grau alimentíciopara formar uma solução polimérica com carga positiva. Como o primeiropolímero é predominantemente de carga positiva sob condições de pH baixo,as moléculas do primeiro polímero com carga semelhante apresentam orcasde repulsão e permanecem solúveis na solução altamente acidulada. As forçasde repulsão inter- moleculares também permitem que a solução altamenteacidulada seja aquecida até uma temperatura igual ou maior do que atemperatura de reticulação do primeiro polímero em um pH normal ou menosacidulado (por exemplo menos de cerca de uma unidade de pH menor do queo pH isoelétrico do primeiro polímero) sem induzir reticulação significativa.Vantajosamente, a solução do primeiro polímero permanece clara outranslúcida em aparência quando os polímeros permanecem solúveis e não sãoacervatados na solução quente e altamente acidulada. Uma solução dosegundo polímero é preparada dissolvendo-se o segundo polímero em água eo pH da solução é ajustado para um pH suficientemente maior do que o pHisoelétrico do segundo polímero (por exemplo, um pH em torno de 8 a 11)utilizando-se uma base de grau alimentício para formar uma solução dosegundo polímero com carga negativa. Como o segundo polímero tem cargapredominantemente negativa, as moléculas com carga semelhante tambémapresentam forças de repulsão e permanecem solúveis na solução altamentebásica, mesmo em uma temperatura elevada. A solução do segundo polímerocom carga negativa é aquecida até uma temperatura igual ou maior do que atemperatura da solução do primeiro polímero. Como os polímeros reticuláveistêm a mesma carga nas respectivas soluções e apresentam forças de repulsão,os polímeros permanecem substancialmente não reticulados mesmo em umtratamento térmico relativamente severo. Geralmente, as soluções poliméricasácidas e básicas são aquecidas a uma temperatura que varia de cerca de 150 acerca de 200 ° F (66 a 93 ° C) e, de preferência, cerca de 170 a cerca de 185 °F (77 a 85 ° C) antes da mistura das duas soluções.

O pH das duas soluções e a proporção na qual as duas soluçõessão combinadas são escolhidos com base no pH final visado com a misturadas duas soluções poliméricas. O pH final visado deve ser um pH no qual areticulação térmica do primeiro polímero ocorre livremente, rapidamente, eefetivamente, assim como sendo o pH no qual a coacervação dos doispolímeros pode ocorrer. Por exemplo, se o primeiro polímero é o isolado deproteína de soro de leite e um segundo polímero é o carragenano, um pHvisado adequado deve estar na faixa de cerca de 4,2 a cerca de 5,2. Emprincípio, a etapa de aquecimento pode, se desejado, ser conduzida empressões elevadas, tais como em uma extrusora aquecida, em cujo caso atemperatura pode ser ajustada adequadamente. Sem deixar que as soluçõespoliméricas se resfriem, as duas soluções poliméricas com cargas opostas sãomisturadas, o que provoca pelo menos a ocorrência de duas reações quase queinstantaneamente: (1) coacervação: é formado um complexo constituído doprimeiro e do segundo polímeros devido à atração eletrostática entre os doispolímeros com cargas opostas; e (2) reticulação: o pH da mistura éneutralizado, dessa forma resultando na remoção das forças de repulsão entreos polímeros com carga inicialmente semelhante e resultando na reticulaçãoentre as moléculas do primeiro polímero através de ligação covalente dedissulfeto. O polímero polimerizado resulta da reticulação das proteínas nãodobradas por intermédio da ligação -S-S-. Em geral, o aumento conseqüentedo peso molecular indica uma reticulação aumentada com o polímero. Emprincípio, poderá ser obtida pelo menos cerca de 50% de reticulação dedissulfeto, apesar da reticulação na faixa de cerca pelo menos de 80%geralmente ser preferida. O grau de reticulação pode ser estimado, porexemplo, utilizando-se eletroforese de gel de poliacrilamida com agentes deredução de dissulfeto, como ditiotreitol (ver, por exemplo, a patenteamericana de número 4.885.183 e Laemmi, Nature, 227: 680 - 685 (1970)ambos os quais são incorporados aqui como referência na sua integridade). Amatriz polimérica estruturada misturada resultante é constituída dereticulações do primeiro polímero e dos coacervatos do primeiro e do segundopolímeros. A matriz polimérica estruturada pode ser resfriada até atemperatura de refrigeração e estocada para uso posterior, ou a matrizpolimérica estruturada pode ser adicionalmente processada imediatamentedepois da formação da matriz para a incorporação em produtos alimentícios,como para a adição em uma corrente de sorvete como um construtor detextura ou mimético de gordura.O uso simultâneo de coacervação e reticulação térmica produzvários benefícios. Concentrações poliméricas menores podem ser utilizadasquando se prepara a matriz utilizando-se o método simultâneo. Por exemplo, autilização de um mecanismo convencional de reticulação, por si próprio, umasolução de proteína de soro de leite a 5 a 8% é aquecida durante cerca de 30 a60 minutos em uma temperatura elevada para formar a proteína de soro deleite reticulada. Ao contrário, o processo de acervação múltiplo, simultâneo,descrito aqui, requer menos de 3% de proteína de soro de leite e forma umamatriz estruturada quase que instantaneamente. O método simultâneo étambém mais eficiente e um processo menos intensivo de energia do queoutros métodos. Geralmente, em mecanismos convencionais de reticulação, érequerida uma tensão elevada ou uma mistura constante para se controlar otamanho de partícula das reticulações. Numerosas operações unitárias sãoutilizadas convencionalmente para a produção de proteína de soro de leitereticulada com tamanho de partícula e sabores desejados e, com freqüência,são geradas devido à exposição prolongada em alta temperatura. Além disso,a produção de proteína de soro de leite é dispendiosa e de consumo intenso deenergia porque a concentração de proteína de soro de leite no soro de leite dequeijo é extremamente baixa (menor do que 0,5%) e deve ser concentrada eextraída, como por intermédio de ultra-filtração.

Precipitação isoelétrica

O ponto isoelétrico é o pH no qual a carga líquida do polímero,especialmente de polímeros anfotéricos, é zero. A precipitação isoelétricaocorre quando as moléculas poliméricas em solução no, ou próximo do pontoisoelétrico do polímero se tornam insolúveis e/ou são colapsadas umas contraas outras devido à falta de estabilização eletrostática das forças intra- e inter-moleculares hidrófobas aumentadas. A precipitação isoelétrica pode seriniciada ajustando-se o pH da solução ou concentração iônica. Por exemplo, aprecipitação isoelétrica é comumente utilizada para a produção de caseinatocomercial a partir de leite, ajustando-se o pH do leite com um ácidocomestível para o pH isoelétrico da caseína (cerca de 4,6). A caseína insolúvelforma um precipitado ou coalhada densa e pode ser rapidamente separada dosoro de leite restante. A precipitação isoelétrica pode ser utilizada no projetode um processo simultâneo de coacervação múltipla.

Precipitação iônica

A precipitação iônica de polímeros tipicamente envolve areticulação iônica entre as moléculas poliméricas com carga negativa napresença de íons minerais catiônicos multivalentes. Vários polímerosalimentícios, incluindo a maior parte das proteínas alimentícias e a maiorparte dos polissacarídeos alimentícios aniônicos, podem sofrer precipitaçãoiônica em um pH maior do que o seu pH isoelétrico respectivo.Polissacarídeos alimentícios aniônicos incluem, mas não são limitados a,carragenano, xantano, alginato, agar, carboximetilcelulose, pectina metóxibaixa, gelano, agar, e semelhantes, e misturas dos mesmos. Por exemplo,quando uma solução de cátions divalentes (como CaCl2) é adicionada em umasolução de um polímero com carga negativa (como alginato), são formadaspontes de cálcio entre as moléculas adjacentes de alginato. Geralmente, sãoutilizados cerca de 0,01% de cátions divalentes. Dependendo dasconcentrações relativas dos ingredientes e das condições físicas, aneutralização da carga negativa de polissacarídeos pelos íons de cálcio decarga positiva e a formação de pontes de cálcio entre as moléculas de alginatoprovoca a precipitação e/ou a gelificação do polímero. Teoricamente, aprecipitação iônica também pode acontecer entre polímeros com cargapositiva e os anions adequados (por exemplo, íons de fosfato), mas este tipode precipitação iônica é menos comum em sistemas alimentícios.

Mecanismos relacionados podem ser apresentados através daalteração da concentração de polissacarídeos e/ou cátions minerais. Umaconcentração baixa de cátions Ca provoca a neutralização completa dopolissacarídeo e a precipitação de alginato de cálcio denso, insolúvel.Precipitação isoelétrica e precipitação iônica simultâneas

A precipitação isoelétrica de um polímero e a precipitaçãoiônica de outro polímero executadas simultaneamente para formar uma matrizpolimérica estruturada misturada é possível com base no processo dainvenção. Geralmente, são preparadas duas ou mais soluções poliméricas.Uma solução do primeiro polímero é ajustada para um pH de cerca de 8 acerca de 10 utilizando-se uma base de grau alimentício para formar umasolução polimérica com carga negativa. Uma solução do segundo polímero éajustada para cerca de um pH 3 a cerca de um pH 4 utilizando-se um ácidograu alimentício para formar uma solução polimérica com carga positiva.Cátions minerais multivalentes contendo sal são adicionados a qualquer dassojuções poliméricas, como cerca de 0,01% de cátions. O pH das soluções doprimeiro e do segundo polímero, assim como a proporção de mistura dosmesmos, são escolhidos de tal forma que o pH final depois da mistura dasduas soluções é próximo do ponto isoelétrico do polímero a ser precipitado.Com a mistura das duas soluções poliméricas, acontecem simultaneamentevárias alterações, incluindo: (1) a neutralização da mistura até um pHsubstancialmente próximo do pH isoelétrico do polímero a ser precipitado; (2)precipitação isoelétrica do primeiro polímero; e (3) precipitação iônica dosegundo polímero com os cátions minerais. Como resultado, é formada umamatriz estruturada misturada que tem uma aparência semelhante à coalhada etextura diferente das matrizes produzidas por uma só acervação oumecanismos de acervação em seqüência executados com o mesmo polímero.

Por exemplo, as diferenças de textura podem incluir diferenças sensoriais (porexemplo, aparência, sensação na boca, e semelhantes), físicas (mecânica,densidade, e semelhantes), e funcionais (por exemplo, capacidade de retençãode água).

Como ficará imediatamente aparente para alguém comconhecimento normal na técnica, várias combinações de mecanismos deacervação podem ser executadas simultaneamente para formar matrizespoliméricas estruturadas tendo as propriedades texturais orais, físicas efuncionais desejadas. Como fica também rapidamente aparente, tambémpodem ser utilizados vários métodos de ativação simultânea dos mecanismosde acervação, além daqueles apresentados acima. Com surpresa, foi verificadoque a condução de dois ou mais mecanismos de acervação simultaneamenteresulta em uma matriz polimérica estruturada que é única e superior àquelaformada como resultado dos mesmos dois ou mais mecanismos de acervaçãoconduzidos sozinhos ou em seqüência. Embora qualquer combinação possívelde mecanismos e/ou polímeros não possa ser discutida aqui, acredita-se que oprocesso de acervação múltipla simultânea descrito aqui se aplica a uma largafaixa de mecanismos de acervação e combinações de polímeros.

Se desejado, uma ou mais cargas opcionais podem seradicionadas a uma ou mais soluções poliméricas. As cargas devem serescolhidas de forma a não interferirem substancialmente com a formação daestrutura da matriz polimérica pretendida. As cargas podem ser adicionadasem cerca de 0 a cerca de 70%, com base na matriz final. As cargas aqui sãodefinidas como ingredientes comestíveis que são substancialmente inertes ouingredientes alimentícios não reativos e que atuam funcionalmente como umespaçador estrutural. A carga é escolhida, mas não é limitada, a amido naturalou modificado, maltodextrina, amido ou derivados de grãos (por exemplo,sólidos de xarope de milho, farelo de arroz), alfa celulose, celulosemicrocristalina, fibras, proteína desnaturada (por exemplo, lacto- albumina,soro de leite sólido, e semelhantes), gomas neutras (por exemplo, com gomade alfarroba, goma guar e semelhantes), lipídios, e misturas dos mesmos.Cargas inertes são utilizadas aqui principalmente para modificar a estruturafinal da matriz formada pelo processo de acervação múltipla simultânea. Porexemplo, o soro de leite sólido, uma proteína de membrana de leitedesnaturada da manteiga, não contribui substancialmente para a texturadurante a formação da estrutura da matriz de um produto alimentício acabado(por exemplo, queijo cremoso) mas pode ser incorporada ou retidaestruturalmente em uma estrutura de matriz co-polimérica de dois outrospolímeros formados utilizando-se o método simultâneo descrito aqui.Benefícios práticos da incorporação de cargas podem variar e incluem, masnão são limitados a, rendimento/volume aumentados, capacidade de retençãode água aumentada, densidade reduzida, firmeza/rigidez reduzida, e sensaçãona boca melhorada da matriz polimérica final ou do produto alimentício finalcontendo a matriz polimérica.

Se desejado, ingredientes opcionais, tais como emulsificantes,sal, adoçante, acidulante, corante, sabor, estabilizante e semelhantes, podemser adicionados em um ou em ambas pelo menos duas soluções poliméricasem um nível total de cerca de 0 a cerca de 10%, para não interferirsubstancialmente com a formação da estrutura da matriz poliméricapretendida. Os sabores incluem, por exemplo, sabor de manteiga, sabor deleite, sabor de queijo, sabor de carne, coberturas, ervas, purês ou pós de frutasou vegetais. Os corantes, tais como, P-caroteno, anato, cor artificial dealimento, e semelhantes, também poderão ser utilizados. Os estabilizantesadequados incluem, mas não são limitados a, antioxidantes, antimicrobianos,e semelhantes. Estes ingredientes opcionais devem ser escolhidos para nãointerferirem substancialmente com, ou afetarem de outra forma a formação damatriz polimérica estruturada de uma forma adversa, mas eles podem serescolhidos para interferirem de uma forma benéfica.

A matriz polimérica estruturada produzida pelos métodossimultâneos descritos aqui pode ser utilizada diretamente em um produtoalimentício ou pode ser recuperada da mistura da reação utilizando-sequalquer método adequado, como através de centrifugação, filtração ousemelhantes, e então, se desejado, utilizada em um produto alimentício. Amatriz polimérica estruturada produzida pelos métodos simultâneos descritosaqui poderia ser usada na produção de queijo, como queijo cremoso, queijonatural, produtos semelhantes a queijo, produtos de carne ou análogos,produtos de soja, como produtos de soja texturados, salsichas, coberturas,sobremesas, confeitos, recheios para produtos de padaria, ou semelhantes.

Os exemplos seguintes descrevem e ilustram os processos eprodutos da invenção. Estes exemplos se destinam a ser meramenteilustrativos da invenção atual, e não limitantes da mesma em escopo ouespírito. Aqueles versados na técnica rapidamente entenderão que podem serutilizadas variações dos materiais, condições, e processos descritos nestesexemplos. Todas as referências citadas aqui são incorporadas como referênciana sua integridade. A não ser que seja mencionado de outra forma, todas aspercentagens são por peso da composição mencionada.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Este exemplo demonstra a importância da execução de reaçõessimultâneas de acervação (da invenção) contra várias reações de controleonde é executada uma reação de acervação de cada vez. Foram preparadasduas soluções. A solução A incluiu 3% de isolado de proteína de soro de leite(Bipro da Davisco Foods International, Inc., Le Suer, MN) em água Dl e o pHfoi ajustado para 3,45 com HC1 5N. A solução B incluiu 0,3% de carragenanopré-dissolvido (Gelcarin GP 911 da FMC Corp., Philadelphia, PA) em águaDl e o pH foi ajustado para 11,55 com NAOH 5N. Foram conduzidas quatroexperiências para demonstrar a importância das reações simultâneas deacervação.

Controle A: Quantidades iguais da solução A e da solução Bforam misturadas na temperatura ambiente e deixadas reagirem durante pelomenos 10 minutos. O controle A demonstra uma coacervação típica docarragenano e da proteína de soro de leite.Controle B: Quantidades iguais da solução A e da solução Bforam misturadas na temperatura ambiente e deixadas reagirem durante pelomenos 10 minutos e então aquecidas a 180 ° F (82 ° C) para reticulartermicamente a proteína de soro de leite. Depois da coacervação, o pH damistura permite a reticulação. A mistura foi então resfriada nas condiçõesambientes em uma jarra de vidro selada. O controle B demonstrou acoacervação de carragenano e de proteína de soro de leite e a reticulaçãotérmica da proteína de soro de leite foi executada a seguir.

Controle C: Quantidades iguais da solução A e da solução Bforam aquecidas separadamente a 180 ° F (82 ° C) e deixadas resinarem nascondições ambientes em uma jarra de vidro selada. Devido ao pH dassoluções, ocorreu pouca ou nenhuma reticulação (i.e., 30% ou menos). Depoisdo resfriamento até a temperatura ambiente, as soluções A e B forammisturadas em conjunto e deixadas reagirem durante pelo menos 10 minutos.

O controle C demonstrou uma variação diferente de coacervação, com umapequena quantidade de reticulação executada a seguir.

Invenção: Quantidades iguais das soluções A e B foramseparadamente aquecidas até 180 ° F (82 ° C). Imediatamente após atingir atemperatura visada, as soluções A e B foram misturadas em conjunto edeixadas resfriarem nas condições ambientes em uma jarra de vidro selada.

Este processo resultou na coacervação simultânea e na reticulação térmica.

A quantidade de coalhada gerada em cada experiência foimedida por filtração. Cada amostra das experiências descritas acima foipassada através de uma peneira US50 e a massa retida no topo da peneira foimedida. Os resultados são apresentados na tabela 1 abaixo.

Tabela 1. Efeito de vários tratamentos de controle e de experiência sobre aformação de coalhada.

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A amostra da invenção da reação simultânea da invenção tinhasignificativamente mais qualhadas do que aquela formada por umacoacervação simples (controle A) ou coacervação e reticulação térmica emseqüência (controle B e controle C).

Exemplo 2

Para demonstrar ainda mais a importância de reaçõessimultâneas, foi conduzido outro conjunto de experiências em váriastemperaturas de reação. Quatro soluções separadas, cada uma delas dasolução A e B preparadas e descritas no exemplo 1 foram aquecidas a 130°F,150°F, 170°F, e 180°F (54, 66, 77, 82°C), respectivamente. Imediatamenteapós o aquecimento até a temperatura visada, quantidades iguais da solução Ae da solução B na mesma temperatura foram misturadas em conjunto (i.e., asolução A a 130°F (54°C) foi misturada com a solução B a 130°F (54°C), asolução A a 150 ° F (66°C) foi misturada com a solução B a 150°F (77°C), eassim por diante). Cada mistura foi então deixada resfriar nas condiçõesambientes em uma jarra de vidro selada. A quantidade de coalhadas geradasfoi medida por filtração conforme descrito acima, e os resultados sãoapresentados na tabela 2 abaixo.

Tabela 2. Efeito da temperatura de reação na formação da coalhada

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As soluções a 130°F e 150°F (54 e 66°C) formaramquantidades significativamente menores de coalhadas em comparação com assoluções misturadas a 170°F e 180°F (77 e 82°C). Acredita-se que isto sejadevido à reticulação térmica mínima da proteína de soro de leite que ocorre a150°F (66°C) e abaixo disso. As amostras preparadas com soluções a 170°F(77°C) e com as soluções a 180°F (82°C) demonstram reações de coacervaçãosimultânea e de reticulação térmica. Acredita-se que as amostras preparadascom as soluções a 130°F e 150°F (54 e 66°C) demonstram principalmente areação de coacervação. Esta experiência demonstra ainda a singularidade dese ter simultaneamente reações múltiplas.

Exemplo 3

Método de utilização de dois mecanismos de acervaçãoexecutados em série com polímeros diferentes. Reticulação térmica ecoacervação entre o isolado de proteína de soro de leite (WPI) e o concentradode proteína de leite (MPC): Soluções de WPI acidulado (pH= 3,45) e MPCbásico (Nutrilac 7318, Aria Foods Ingredients, NJ) foram preparadasmisturando-se proteína a 10% em água Dl e ajustando-se o pH da solução para3,45 e 8,0 utilizando-se HC1 e NaOH grau alimentício, respectivamente. As duassoluções de proteína foram aquecidas em um forno microondas até umatemperatura em torno de 90°C. Ambas as soluções aquecidas permaneceramcom aparência de transparência, o que indica que as proteínas provavelmentenão foram significativamente alteradas na microestrutura. As duas soluçõesquentes foram misturadas simultaneamente imediatamente (i.e., dentro de cercade 60 segundos) depois de atingirem 90°C em uma proporção de 1:1.

Esta experiência demonstra que dois mecanismos de acervação(reticulação térmica da proteína de soro de leite e coacervação entre duasproteínas diferentes) foram executadas simultaneamente para formar umacoalhada macia, lisa e coesiva que parecia uma coalhada normal de queijofresco, na textura e na aparência. Com o auxílio da coacervação entre duasmoléculas de proteínas diferentes e com cargas opostas tornou-se possível areticulação térmica da proteína de soro de leite no pH local.

Exemplo 4

Este exemplo ilustra os efeitos diferentes de execução de doismecanismos de acervação em série contra o desempenho dos mesmos doismecanismos de acervação simultaneamente.

Exemplo da invenção. Esta experiência ilustra uma realizaçãoda invenção onde dois mecanismos de acervação (reticulação térmica deproteína de soro de leite e coacervação entre uma proteína com carga positivae um polissacarídeo com carga negativa) foram executadas simultaneamentepara formar uma coalhada macia, lisa e coesiva. Uma solução acidulada deisolado de proteína de soro de leite foi preparada misturando-se o isolado deproteína de soro de leite a 10% em água Dl e ajustando-se o pH para 3,45utilizando-se HC1 grau alimentício. Uma solução básica de xantano foipreparada misturando-se 0,5% de xantano (Keltrol 519 da CP Kelco) em águaDl e ajustando-se o pH para 11,6 utilizando-se NaOH grau alimentício.

As duas soluções poliméricas com cargas opostas foramaquecidas em um forno de microondas até uma temperatura de cerca de 90 °C. Foi adicionado mais NaOH 5N na solução básica de xantano em umaquantidade efetiva para produzir um pH em torno de 5,5 após a mistura com asolução de proteína de soro de leite acidulada. Ambas as soluções aquecidaspermaneceram transparentes na aparência, indicando dessa forma que ospolímeros não foram significativamente alterados na microestrutura pelotratamento térmico. As duas soluções poliméricas aquecidas foramimediatamente misturadas em conjunto depois do tratamento térmico comuma proporção entre a solução de isolado de proteína de soro de leite esolução de xantano de 2,5:1. A mistura formou uma coalhada de corpointegral tendo um pH em torno de 5,7.

Exemplo comparativo. Uma solução acidulada (pH 3,45) deisolado de proteína de soro de leite e uma solução básica de xantano (pH11,6) foram preparadas conforme descrito acima. As duas soluções comcargas opostas foram misturadas na temperatura ambiente sem aquecimentotérmico prévio. A mistura resultante formou uma dispersão leitosa com umafluidez relativamente elevada (presumivelmente da coacervação) mas não foiformada nenhuma coalhada depois de permanecer na temperatura ambientedurante cerca de 20 minutos. Esta mistura foi adicionalmente submetida a umtratamento térmico a 90 ° C durante 2 minutos e outra vez não conseguiuformar uma coalhada coesiva. A mistura foi deixada resfriar-se e não formouuma coalhada depois de 24h de estocagem na temperatura de refrigeração.Embora não desejemos ser limitados pela teoria, acredita-se que acoacervação da proteína de soro de leite com uma quantidade significativa dexantano prejudicou a habilidade de reticulação da proteína de soro de leite.

Os resultados da experiência indicam que os mecanismossimultâneos de acervação são efetivos para uma larga faixa de polímeros.

Exemplo 5

Este exemplo ilustra como a execução dos mecanismosmúltiplos de acervação simultaneamente (reticulação iônica e precipitaçãoisoelétrica) resultam em uma matriz estruturada muito diferente do produto deum mecanismo de acervação simples (precipitação isoelétrica) utilizando-sealginato e concentrado de proteína de leite como os polímeros.

Exemplo da invenção. Uma solução de alginato acidulada foipreparada misturando-se água Dl com alginato a 1% (Kimica Corp., Japão) eajustando-se o pH para 3,0 utilizando-se HC1 grau alimentício. Uma soluçãode concentrado de proteína de leite básica foi preparada adicionando-sealgumas gotas de solução de CaCl2 0,1M em concentrado de proteína de leitea 10% (Nutrilac da Arla Foods) em água Dl, seguido pelo ajuste do pH para8,2 utilizando-se NaOH grau alimentício. As duas soluções foram misturadasem conjunto em uma proporção de 3:1 entre a solução de alginato e a soluçãode concentrado de proteína de leite na temperatura ambiente sem qualquertratamento térmico para produzir um pH final de 4,8. O pH do pontoisoelétrico do caseinato e da proteína de soro de leite são de cerca de 4,6 e5,1, respectivamente, e tanto o caseinato como a proteína de soro de leite setornam grandemente insolúveis no pH de 4,8. O CaCl2 fez com que o alginatofosse ionicamente reticulado quando misturado enquanto ocorreu aprecipitação isoelétrica de proteína de leite simultaneamente. A misturaresultante tinha uma textura semelhante à coalhada com uma clara evidênciade sinerese (separação de soro de leite).Exemplo comparativo. Uma solução acidulada de alginato euma solução de concentrado de proteína de leite básica foram preparadasconforme acima, exceto que não foi adicionado nenhum CaCb na solução deproteína de leite básica. As duas soluções foram misturadas em conjunto emuma proporção de 3:1 entre a solução de alginato e a solução de concentradode proteína de leite, na temperatura ambiente, sem nenhum tratamentotérmico para produzir a precipitação isoelétrica das proteínas de leite. Nãoocorreu nenhuma reticulação iônica. O alginato não é um polímero anfotéricoe não é carregado em um pH de 3,0. Assim sendo, acredita-se que sejaimprovável a coacervação entre as proteínas de leite e o alginato. A misturaresultante era opaca e fluida sem a formação de coalhada.

Este exemplo demonstra ainda que o processo da invençãogeralmente é aplicável a combinações de mecanismos não térmicos de acervação.

Exemplo 6

Queijo a 100% de proteína de soro de leite. Vários queijoscomumente referidos como "queijos de soro de leite", tais como o queijoricota, de fato são normalmente feitos de caseína ( > 75% na forma de leiteintegral) e são meramente suplementados com soro de leite de queijo parapermitir a formação de flocos de coalhada em temperatura elevada (ao invésde utilização de renina). Este exemplo demonstra que o uso simultâneo de trêsmecanismos de acervação pode ser usado para preparar um queijo rígido deproteína de soro de leite a 100% (isento de caseína).

Solução de isolado de proteína de soro de leite a 10% (BiProda Davisco Foods International, Inc., La Suer, MN) foi preparada em primeirolugar, foi dividida e o pH foi ajustado para produzir soluções de isolado deproteína de soro de leite acidulada (pH 3,5) e básica (pH 8,5),respectivamente. Com base no teor de proteína, quantidades iguais de gordurade leite anidro (AMF) foram adicionadas nas soluções de isolado de proteínade soro de leite e foram homogeneizadas em um misturador de laboratório acerca de 145°F (63°C) para formar emulsões de isolado de proteína de soro deleite. As emulsões de isolado de proteína de soro de leite foram aquecidas emum forno de microondas até uma temperatura de cerca de 190 a 210°F (88 a99°C). As duas emulsões de isolado de proteína de soro de leite aquecidasforam misturadas gentilmente em conjunto (com uma espátula durante 10segundos) em um recipiente. Depois de cerca de 10 minutos de tempo deresidência, a mistura foi colocada em uma peneira com o queijo fresco paraseparar a coalhada (cerca de 64%) do soro de leite (cerca de 36%). Acoalhada foi posteriormente salgada com 2,5% de sal de mesa (baseado nopeso da coalhada) e embalada/prensada em um molde durante 2h para formarum bloco de queijo. Depois da refrigeração durante cerca de 12h, o queijo desoro de leite a 100% resultante foi avaliado através de um painel pequeno deespecialistas e foi determinado como tendo sabor, gosto, textura e aparênciaaceitáveis, semelhantes àqueles dos queijos mexicanos frescos com base emcaseína. Neste exemplo, acredita-se que as moléculas de proteína de soro deleite, acredita-se que simultaneamente sofreram uma auto-acervação,precipitação isoelétrica, e reticulação térmica.

Exemplo 7

Queijo cremoso com rigidez aumentada. Um complexosemelhante a coalhada de queijo foi preparado utilizando-se reações decoacervação múltipla simultânea de acordo com a fórmula e procedimentoseguintes e então foi avaliado em um modelo de queijo cremoso com baixoteor de gordura.

A solução "Al" foi preparada misturando-se o isolado deproteína de soro de leite a 7% (Bipro) em água Dl e o pH foi ajustado para 3,5utilizando-se ácido lático a 88%. A solução Al foi então aquecida em umforno de microondas a 165°F (74°C) seguido pelo resfriamento imediato até atemperatura ambiente. A solução "A2" foi preparada misturando-se o isoladode proteína de soro de leite a 7% (Bipro) em água Dl e o pH foi ajustado para3,5 utilizando-se ácido lático a 88% e então foi aquecida a 195°F (91°C) emum forno de microondas. A solução A2 foi mantida entre 190 e cerca de195°F (87 e 91°C) para manter a solução quente mas não em ebulição,durante 20 minutos, antes do resfriamento abaixo da temperatura ambiente. Asolução "BI" foi preparada misturando-se sólidos de soro de leite (25%) ecarboximetilcelulose (0,16%) em leite integral e o pH foi ajustado para umpH de 8,5 utilizando-se NaOH 6N. A solução "B2" foi preparada misturando-se os sólidos de soro de leite (25%) e carragenano (0,16%) em leite integral eo pH foi ajustado para um pH de 8,5 utilizando-se NaOH 6N.

As soluções Al e A2 foram então misturadas em conjunto emuma proporção de 43,7 e 8,3, respectivamente, para formar uma mistura dasolução A, conforme mostrado na tabela 3 abaixo. Em separado, as soluçõesBI e B2 foram misturadas em conjunto com uma proporção de 33,3 e 16,7,respectivamente, para formar uma mistura da solução B. Uma parte damistura da solução A e uma parte da mistura da solução B foram aquecidasem separado até 190°F (88°C). Foi adicionado mais ácido lático a 88% namistura quente da solução A para visar um pH final do complexo de 5,1. Amistura da solução B quente foi misturada gentilmente com a mistura dasolução A quente em um Thermomix para formar um complexo. O complexofoi deixado resfriar-se até a temperatura ambiente e foi estocado em umrefrigerador antes da utilização para a preparação do queijo cremoso. Foiobtido um complexo semelhante à coalhada de queijo cremoso macio.

Tabela 3

<table>table see original document page 37</column></row><table>

O complexo semelhante à coalhada de queijo cremoso foientão utilizado para preparar um produto de queijo cremoso de acordo com atabela 4 abaixo. A coalhada UF foi preparada através de cultura e fermentaçãode uma mistura de leite e creme e então ultra-centrifugação para separar acoalhada do soro de leite. A coalhada UF, o complexo semelhante a coalhada,o creme, e o soro de leite de acordo com a receita na tabela 4 forammisturados utilizando-se um misturador "Lightning" (Grafton, Wisconsin). OpH foi ajustado para um pH de 4,9 com uma pequena quantidade de ácido lático a44%. A mistura foi então aquecida a 140°F (60°C) em um misturador Thermomix. Amistura foi homogeneizada a 5000/500 psi (34.474/3447 kPa) utilizando-se umhomogeneizador de 2 estágios. Os ingredientes restantes foram adicionados e amistura foi aquecida a 185°F (85°C) no Thermomix. A temperatura foi mantida a185°F (85°C) durante pelo menos 30 minutos. A mistura foi então homogeneizada a5000/500 psi (34.474/3447 kPa) e as amostras foram recolhidas em tubos plásticos de8 onças. Os tubos foram então resfriados e estocados sob refrigeração.

Um produto de queijo cremoso de controle (sem o complexosemelhante à coalhada) foi preparado conforme descrito acima, de acordocom a receita na tabela 4.

Tabela 4.

<table>table see original document page 38</column></row><table>

Os produtos resultantes de queijo cremoso da invenção e decontrole tinha umidade, gordura, teor de proteína, lactose, sal, e teor decaseína/soro de leite semelhantes, conforme indicado na tabela 5 abaixo.

Tabela 5.

<table>table see original document page 39</column></row><table> A amostra de queijo cremoso feita com o complexosemelhante à coalhada da invenção era mais de 20% firme com base na tensãode escoamento, mesmo apesar do controle ter uma umidade, teor de gordura,teor de proteína, lactose, e teor de sal muito semelhantes. Um painel sensorialde especialistas verificou as diferenças entre as duas amostras de queijocremoso. Além disso, a maioria dos voluntários indicou que a amostra dainvenção era igual ou ligeiramente mais cremosa do que o controle, apesar dasua rigidez maior que se conhece ser prejudicada pela cremosidade percebida.

Vantajosamente, o teor de gordura e de proteína é menor do queaquele encontrado tipicamente em queijos cremosos macios "com baixo teor degordura" (i.e., com menos de 3,4 g de gordura por uma porção de 1 onça). Esteexemplo demonstra que o complexo semelhante à coalhada da invenção pode serutilizado para produzir um sabor de queijo cremoso sem requerer sabores cultivados.Este exemplo demonstra ainda que o complexo semelhante à coalhada da invenção éum construtor excelente de estrutura em sistemas de queijo cremoso.

Exemplo 8

Complexo semelhante à coalhada como construtor de textura e mimético degordura em queijo cremoso com baixo teor de gordura

Parte 1: Foi preparado um complexo semelhante a coalhada deacordo com a seguinte fórmula e procedimento. A solução A foi preparadadissolvendo-se isolado de proteína de soro de leite a 7% (Provon 90 daGlanbia Nutritionals) em água Dl e acidulando-se até um pH de 3,5 utilizandoácido lático a 88%. A solução B foi preparada dissolvendo-se 0,16% decarragenano e 25% de sólidos de soro de leite (13,62% de umidade, 96,38%de sólidos, 7,03% de cultura, 33% de proteína, 50% de lactose, 8% de cinzas)em leite integral (87,4% de umidade, 3,7% de gordura, 3,5% de proteína,4,9% de lactose, 0,7% de cinzas) e ajustando o pH para um pHde 8,5 com NaOH 6N. Foi adicionado mais ácido lático a 88% na solução A

conforme o necessário para atingir um complexo final com um pH de 5,1.

A solução A foi aquecida em um Thermofix (Vorwerk USACo., Longwood, FL) e mantida a 180°F (82°C). Em separado, a solução B foiaquecida a 170 - 180°F (77 a 82°C). A solução B aquecida foi adicionada aoThermomix e mantida a 180°F (82°C) durante alguns minutos com mistura gentilpara formar um complexo com uma composição de acordo com a tabela 6. Ocomplexo assim formado era uma massa semelhante a coalhada de queijo cremosomacio. O complexo foi deixado resfriar-se até a temperatura ambiente e foi estocadorefrigerado antes do uso para a preparação do queijo cremoso.

Tabela 6.

<table>table see original document page 40</column></row><table>

A massa semelhante a coalhada era composta de 78,3% deumidade, 21,7% de sólidos, 2,75% de gordura, 9,03% de proteína (com umarelação caseína/soro de leite de 52/48), 8,73% de lactose e 1,35% de cinzas.

Parte II: Foram preparadas três bateladas de queijo cremoso macioleve de acordo com as receitas apresentadas na tabela 7 abaixo. A coalhada UF foipreparada através do cultivo e fermentação de uma mistura de leite e creme eentão a concentração ou remoção da água em excesso utilizando-se ultra-filtração.A coalhada UF, complexo SMAR preparado conforme acima, soro de leite, eisolado de proteína de soro de leite (Bipro 95 da Danisco Food International)foram combinados em um béquer e misturados utilizando-se um misturador"Lightaing" (Grafton, Wisconsin). A quantidade de cremes usada em cadaamostra foi variada para ajustar o teor total de gordura no queijo cremoso final porcausa da gordura da manteiga (principalmente do creme) ser um componente muitofuncional do queijo cremoso. O pH de cada mistura foi ajustado para um pH de 4,9com o ácido lático a 44% e é aquecida em um misturador Thermomix até 140°F(60°C). O teor de umidade foi verificado e então ajustado conforme o necessário parao valor visado de cerca de 71%. Cada mistura foi então homogeneizada a 5000/500psi (34.474/3447 kPa) e os ingredientes restantes foram então adicionados. Cadamistura foi então aquecida em um misturador Thermomix a 180°F (82°C) e mantidadurante pelo menos 15 minutos enquanto estava coberta para minimizar a perda deágua. As misturas foram então homogeneizadas outra vez a 5000/500 psi(34.474/3447 kPa)e recolhidas em tubos plásticos de 8 oz. (236,6 cm ). Os tubosforam resfriados e estocados sobre refrigeração.

Tabela 7.

<table>table see original document page 41</column></row><table>As amostras de queijo cremoso macio leve com composiçãobruta idêntica (por exemplo, teor de gordura) e com um nível crescente desubstituição de coalhada de queijo pelo complexo SMAR eram mais firmes egeralmente mais cremosas. A amostra 2 foi identificada por um painelsensorial de especialistas como sendo a mais cremosa das três amostras.

Apesar de ser ainda considerada muito cremosa, a cremosidade relativamentemenor da amostra 3 (tendo o nível mais elevado de substituição de coalhada)poderá ser parcialmente explicada pela firmeza significativamente maiselevada (até 37%) da amostra 3. Foi concluído que o complexo SMAR é umconstrutor excepcional de textura/firmeza, ao mesmo tempo mantendo aindaum alto grau de cremosidade em produtos de queijo cremoso com umidadeelevada, baixo teor de gordura, baixo teor de proteína.

Exemplo 9

Fibra de proteína de carne. Peru separado mecanicamente("MST") foi misturado com água acidulada (pH 3,0) ou água básica (pH 11) emuma proporção de 1 parte de MST e 4 partes da água com o pH ajustado paraextrair a proteína de carne com solubilização máxima de proteína e desnaturaçãomínima. Foram adicionados periodicamente mais HC1 ou NaOH conforme onecessário para manter o pH inicial para a eficiência máxima de extração duranteum período de cerca de 20 minutos. Cada mistura com o pH ajustado foi entãocentrifugada a 3000 rpm durante 30 minutos e ambos a gordura e o precipitadoforam removidos para obter-se soluções ricas em proteína aciduladas e básicas. Assoluções ricas em proteína aciduladas e básicas foram então misturadas emconjunto em uma proporção de 1:1 e o pH foi ajustado para formar uma misturacom um pH final equilibrado de cerca de 5,5 no qual a proteína de ambas assoluções foi precipitada isoeletricamente em um pó fino, desestruturado, retido emuma peneira.

A mesma experiência foi repetida, exceto que ambas as soluçõesde proteína ácida e básica foram primeiramente aquecidas a 190 ° F (88 ° C)durante 30 minutos antes da mistura conjunta a 190 ° F (88 ° C). Após a mistura,aconteceram ambas a precipitação isoelétrica e a reticulação térmicasimultaneamente para produzir uma massa de proteína tendo uma estruturainesperadamente grande, grosseira, fibrosa.

Exemplo 10

Peru moído com uma capacidade melhorada de retenção de água.Este exemplo demonstra o uso de reações simultâneas de acervação para gerarcarne de peru em grande volume, com alto teor de umidade e reestruturada. Umaemulsão de peru moído ("emulsão A") foi preparada misturando-se uma porção dacarne do peru puro moído com duas porções de água DL Uma porção da emulsãofoi dividida nas emulsões Al e A2. Uma porção da emulsão de peru Al foiajustada para um pH de 3,0 com HC1 5N. Uma porção da emulsão A2 foi ajustadapara um pH de 11,0 com NaOH 5N. Foram executados três conjuntos deexperiências para demonstrar a eficiência de reações simultâneas.

Na a primeira experiência (daqui por diante "controle 1"), aemulsão A foi aquecida a 180°F (82°C) durante 2 minutos. O controle 1demonstrou a desnaturação térmica convencional de uma emulsão de peru.

Na segunda experiência, (daqui por diante, "controle 2") forammisturadas quantidades iguais da emulsão Al e da emulsão A2 na temperaturaambiente e então foram aquecidas a 180°F (82°C) durante 2 minutos. O controle 2demonstrou a coacervação e desnaturação térmica da proteína de peru executadaem seqüência.

Na terceira experiência (daqui por diante "invenção") foramaquecidas quantidades iguais da emulsão Al e da emulsão A2 em separado até180°F (82°C) e então foram misturadas em conjunto e mantidas durante 2minutos. Esta experiência demonstrou duas reações - coacervação e desnaturaçãotérmica - executadas simultaneamente.

Todas as experiências resultaram em um pH final de 6,37 ± 0,07.Foi então medida a percentagem por peso da carga retida no topo de uma peneiraUS18. Os resultados são resumidos abaixo na tabela 8. A amostra feita a partir dasreações simultâneas da invenção tem um peso drenado muito maior comparadocom aquele feito a partir da desnaturação térmica (controle 1) e coacervação edesnaturação térmica executada em seqüência (controle 2). Conforme apresentadona tabela 8 abaixo, as percentagens de peso drenado para o controle 1, o controle2, e uma amostra da invenção, eram 41,1%, 36,4%, e 50,1%, respectivamente. Aamostra da invenção mostrou uma melhoria de 18% em relação ao controle 1 e decerca de 27% de melhoria em relação ao controle 2.

Tabela 8.

<table>table see original document page 44</column></row><table>

* percentagem por peso de carne retida no topo da peneira

É esperado que ocorram numerosas modificações e variaçõesna prática dos processos descritos aqui, por intermédio daqueles versados natécnica, após consideração da descrição detalhada mencionada anteriormente.

Em conseqüência, tais modificações e variações se destinam a ser incluídasdentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

1. Método para a produção de uma matriz poliméricaestruturada, caracterizado pelo fato de compreender:preparar pelo menos de uma solução aquosa contendo um oumais polímeros alimentícios, onde um ou mais polímeros alimentícios sãocapazes de sofrer pelo menos dois mecanismos de acervação, e onde ascondições são tais que pelo menos dois mecanismos de acervação não sãoativados antes da etapa de ativação; etratar pelo menos uma solução aquosa que contém um ou maispolímeros alimentícios para ativar aqueles pelo menos dois mecanismos deacervação simultaneamente; epermitir que pelo menos dois mecanismos de acervaçãoativados prossigam até que seja obtida a matriz polimérica estruturada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos uma solução aquosa ser composta pelo menos de umpolímero alimentício escolhido do grupo que consiste de proteínas,polissacarídeos, e misturas dos mesmos.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos uma solução aquosa ser composta de uma proteínaalimentícia e um polissacarídeo aniônico.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos dois mecanismos de acervação serem escolhidos do grupoconsistindo de polimerização, reticulação térmica, coacervação, formação decomplexos químicos, precipitação isoelétrica, precipitação iônica,precipitação por solvente, gelatinização, e desnaruração.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de pelo menos dois mecanismos de acervação serem constituídos dereticulação térmica e coacervação.

6. Método para a produção de uma matriz poliméricaestruturada, caracterizado pelo fato de compreender:preparar duas ou mais soluções poliméricas aquosas, cadasolução sendo constituída de um ou mais polímeros comestíveis, onde um oumais polímeros comestíveis em cada solução são capazes de sofrer pelomenos um mecanismo de acervação, e onde as condições em cada solução sãotais que pelo menos um mecanismo de acervação não é ativado em cadasolução; ecombinar duas ou mais soluções poliméricas aquosas paraproduzir condições através das quais dois ou mais mecanismos de acervaçãoocorrem que simultaneamente.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de cada um de duas ou mais soluções poliméricas serem constituídas pelomenos de um polímero alimentício escolhido do grupo que consiste deproteínas, polissacarídeos, e misturas dos mesmos.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de pelo menos uma das soluções poliméricas ser preparada utilizando-seum ingrediente alimentício do grupo que consiste de leite, soro de leite dequeijo, ovo, e suspensão de carne.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de pelo menos uma das soluções poliméricas ser constituída de umaproteína alimentícia e pelo menos uma das soluções poliméricas serconstituída de um polissacarídeo aniônico.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de pelo menos uma das soluções poliméricas ser constituída de umpolissacarídeo aniônico escolhido do grupo consistindo de carragenano ectina,alginato, carboximetil celulose, xantano, goma arábica, goma caraia, gomagati, gelano, agar e misturas dos mesmos.

11. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de serem escolhidos dois ou mais mecanismos de acervação dogrupo que consiste de polimerização, reticulação térmica, reticulação iônica,coacervação, formação de complexos químicos, precipitação isoelétrica,precipitação iônica, reticulação iônica, precipitação por solvente,gelatinização, e desnaturação.

12. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem escolhidos dogrupo que consiste de coacervação e reticulação térmica, precipitaçãoisoelétrica e precipitação iônica, reticulação iônica e precipitação iônica,coacervação e desnaturação térmica, e precipitação isoelétrica e reticulaçãotérmica.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos decoacervação e desnaturação térmica, e onde duas ou mais soluçõespoliméricas são constituídas de uma suspensão de carne.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos deprecipitação isoelétrica e reticulação térmica e as duas ou mais soluçõespoliméricas serem constituídas de uma suspensão de carne.

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos decoacervação e reticulação térmica, e onde pelo menos uma das duas ou maissoluções poliméricas serem constituídas de proteína de soro de leite e pelomenos uma das duas ou mais soluções poliméricas serem constituídas de umpolímero escolhido do grupo que consiste de carragenano concentrado deproteína de leite, xantano, pectina, alginato, carboximetil celulose, gomaarábica, coma caraia, goma gati, gelano, agar e misturas dos mesmos.

16. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos dereticulação iônica e precipitação iônica, e onde pelo menos uma das soluçõespoliméricas é constituída de alginato e pelo menos uma das soluçõespoliméricas é constituída de proteína de leite.

17. Método para a produção de uma matriz poliméricaestruturada, caracterizado pelo fato de compreender:preparar uma solução aquosa com carga positiva tendo um pHem torno de 2 a cerca de 5 e uma temperatura pelo menos de cerca de 160°F(71°C) onde a solução é composta pelo menos de um polímero alimentíciocapaz de sofrer pelo menos um mecanismo de acervação, onde as condiçõesna solução são tais que pelo menos é ativada uma acervação;preparar uma segunda solução polimérica aquosa com carganegativa tendo um pH de cerca de 8 a cerca de 11, e uma temperatura pelomenos de cerca de 160°F (71°C), onde a solução é constituída pelo menos deum polímero alimentício capaz de sofrer pelo menos um mecanismo deacervação, onde as condições na solução são tais que não é ativada pelomenos uma acervação; ecombinar as duas soluções poliméricas aquecidas paraproduzir condições através das quais ocorrem simultaneamente dois ou maismecanismos de acervação.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de cada um das soluções do primeiro e do segundo polímero seremconstituídas pelo menos de um polímero alimentício escolhido do grupo queconsiste de proteínas e polissacarídeos.

19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de pelo menos uma das soluções poliméricas ser preparadautilizando-se um ingrediente alimentício do grupo que consiste de leite, sorode leite de queijo, ovo, e suspensão de carne.

20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação incluírem coacervação ereticulação térmica, e onde pelo menos uma das soluções poliméricas éconstituída de proteína de soro de leite em pó e pelo menos uma das soluçõespoliméricas é constituída de um polímero escolhido do grupo que consiste deconcentrado de proteína de leite, carragenano, pectina, alginato, carboximetilcelulose, xantano, goma arábica, goma caraia, goma gati, gelano, e misturasdos mesmos.

21. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem escolhidos dogrupo que consiste de coacervação e reticulação térmica, precipitaçãoisoelétrica e precipitação iônica, reticulação iônica e precipitação iônica,coacervação e desnaturação térmica, e precipitação isoelétrica e reticulaçãotérmica.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos decoacervação e desnaturação térmica, e onde duas ou mais soluçõespoliméricas são constituídas de uma suspensão de carne.

23. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos deprecipitação isoelétrica e reticulação térmica e as duas ou mais soluçõespoliméricas serem constituídas de uma suspensão de carne.

24. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato dos dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos decoacervação e reticulação térmica, e onde pelo menos uma das duas ou maissoluções poliméricas serem constituídas de proteína de soro de leite e pelomenos uma de duas ou mais soluções poliméricas serem constituídas de umpolímero escolhido do grupo que consiste de carragenano, concentrado deproteína de leite, xantano, pectina, alginato, carboximetil celulose, gomaarábica, goma caraia, goma gati, gelano, agar e misturas dos mesmos.

25. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de dois ou mais mecanismos de acervação serem constituídos dereticulação iônica e precipitação iônica, e onde pelo menos uma das soluçõespoliméricas é constituída de alginato e pelo menos uma das soluçõespoliméricas é constituída de concentrado de proteína de leite.

26. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato das soluções do primeiro e do segundo polímero serem constituídasdo mesmo polímero.

27. Método para a produção de uma matriz poliméricaestruturada, caracterizado pelo fato de compreender:preparar uma solução contendo um primeiro polímero aquosocom carga positiva tendo um pH em torno de 2 a cerca de 5, onde a solução éconstituída pelo menos de um polímero alimentício capaz de sofrer pelomenos um mecanismo de acervação, onde o pH é menor do que o pHisoelétrico do polímero e as condições na solução são tais que pelo menos nãoé ativado um mecanismo de acervação.preparar uma solução contendo um segundo polímero aquosocom carga negativa tendo um pH em torno de 8 a cerca de 11, onde a soluçãoé constituída pelo menos de um polímero alimentício capaz de sofrer pelomenos um mecanismo de acervação e as condições na solução são tais quenão é ativado pelo menos um mecanismo de acervação;aquecer a solução do primeiro polímero até uma temperaturamaior do que, ou igual à temperatura na qual o primeiro polímero formariareticulações em um pH menor do que cerca de uma unidade de pH menor doque o ponto isoelétrico do primeiro polímero;aquecer a solução do segundo polímero até uma temperaturamaior do que, ou igual à temperatura da solução do primeiro polímero; ecombinar as duas soluções poliméricas aquecidas paraproduzir um pH final após a mistura, de tal forma que os mecanismos decoacervação e reticulação térmica ocorram simultaneamente.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizadopelo fato do primeiro polímero ser proteína de soro de leite e o segundopolímero ser escolhido do grupo consistindo de carragenano, concentrado deproteína de leite, xantano, concentrado de proteína de soro de leite, isolado deproteína de soro de leite, e alginato.

29. Método para a produção de uma matriz poliméricaestruturada, caracterizado pelo fato de compreender:preparar uma solução aquosa do primeiro polímero com cargapositiva tendo um pH de cerca de 2 a cerca de 4, onde a solução é constituídapelo menos de um polímero alimentício capaz de sofrer pelo menos ummecanismo de acervação e as condições na solução são tais que não é ativadopelo menos um mecanismo de acervação;preparar uma solução aquosa do segundo polímero com carganegativa tendo um pH de cerca de 8 a cerca de 10, onde a solução éconstituída pelo menos de um polímero alimentício capaz de sofrer pelomenos um mecanismo de acervação e as condições na solução são tais quepelo menos não é ativado um mecanismo de acervação.adicionar cátions minerais multivalentes em uma das soluçõesdo primeiro e do segundo polímero.aquecer as soluções do primeiro é do segundo polímero atéuma temperatura pelo menos de cerca de 160°F (71°C); ecombinar as duas soluções poliméricas aquecidas paraproduzir um pH final de tal forma que a precipitação isoelétrica simultâneaocorra simultaneamente com a precipitação iônica.

30. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopelo fato do primeiro polímero ser escolhido do grupo que consiste deconcentrado de proteína de soro de leite e isolado de proteína de soro de leitee o segundo polímero ser escolhido do grupo que consiste de carragenano,xantano, e alginato.

31. Complexo polimérico estruturado, caracterizado pelo fatode ser formado por um processo compreendendo:preparar pelo menos de uma solução aquosa que contém umou mais polímeros alimentícios, onde um ou mais polímeros alimentícios sãocapazes de sofrer pelo menos dois mecanismos de acervação, e onde ascondições são tais que pelo menos não são ativados dois mecanismos deacervação;tratar pelo menos uma solução aquosa para ativar pelo menosdois mecanismos de acervação simultaneamente; epermitir que pelo menos dois mecanismos de acervaçãoativados prossigam até que seja obtida a matriz polimérica estruturada.

32. Complexo polimérico estruturado de acordo com areivindicação 31, caracterizado pelo fato de cada uma das duas ou maissoluções poliméricas serem constituídas pelo menos de um polímeroalimentício escolhido do grupo que consiste de proteínas, polissacarídeos, emisturas dos mesmos.

33. Complexo polimérico estruturado de acordo com areivindicação 31, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das soluçõespoliméricas ser constituída de uma proteína alimentícia e pelo menos uma dassoluções poliméricas ser constituída de um polissacarídeo aniônico.

34. Complexo polimérico estruturado de acordo com areivindicação 31, caracterizado pelo fato de dois ou mais mecanismos deacervação serem escolhidos do grupo que consiste de polimerização,reticulação térmica, coacervação, precipitação isoelétrica, precipitação iônica,precipitação por solvente, gelatinização e desnaturação.

35. Complexo polimérico estruturado, caracterizado pelo fatode ser formado por um processo compreendendo:preparar duas ou mais soluções aquosas poliméricas, cadasolução sendo constituída de um ou mais polímeros comestíveis, onde um oumais polímeros comestíveis em cada solução são capazes de sofrer pelomenos um mecanismo de acervação, e onde as condições em cada solução sãotais que pelo menos um mecanismo de acervação não é ativado em cadasolução;ecombinar duas ou mais soluções aquosas poliméricas para aprodução de condições através das quais ocorrem simultaneamente dois oumais mecanismos de acervação.

36. Produto alimentício, caracterizado pelo fato de sercomposto pelo complexo polimérico estruturado como definido nareivindicação 31 ou 35.

37. Produto alimentício de acordo com a reivindicação 36,caracterizado pelo fato do produto alimentício ser escolhido do grupo queconsiste de queijo cremoso, queijo natural, produtos semelhantes a queijo,produtos de carne ou análogos, produtos de soja, salsichas, coberturas,sobremesas, confeitos, e recheios para produtos de padaria.