ES2731890T3 - Gránulos de harina de microalgas y proceso para su preparación - Google Patents

Gránulos de harina de microalgas y proceso para su preparación Download PDF

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Abstract

Gránulos de harina de microalgas, caracterizados porque tienen al menos una de las siguientes características: - una distribución de tamaño de partícula multimodal, medida en un analizador de tamaño de partícula, de 2 a 400 μm, - grados de fluidez, determinados según una prueba A, - 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 2.000 μm, - 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 1.400 μm, - 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 μm, - un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados, a un valor de 0,2 a 4,0 cm, preferiblemente de 1,0 a 3,0 cm, y en que contienen al menos 25% en peso de lípidos.

Description

DESCRIPCIÓN
Gránulos de harina de microalgas y proceso para su preparación
Campo técnico
La presente invención se refiere a gránulos de harina de microalgas ricos en lípidos.
Antecedentes
Existen al menos varias especies de algas que se pueden usar en alimentos, la mayoría de ellas "macroalgas" tal como laminaria (CN 1596694), lechuga de mar (Ulva lactuca) y algas rojas para alimentos, de tipo Porphyra (cultivada en Japón) o dulse (alga roja Palmaria palmata).
Sin embargo, además de estas macroalgas, también hay fuentes de algas representadas por las "microalgas", es decir, algas microscópicas unicelulares fotosintéticas o no fotosintéticas de origen marino o no marino, cultivadas para su aplicación en biocombustibles o alimentos.
Por ejemplo, espirulina (Arthrospira platensis) se cultiva en lagunas abiertas (por fototrofía) para su uso como suplemento alimentario o se incorpora en pequeñas cantidades en confitería o bebidas (generalmente menos del 0,5% p/p).
Las microalgas también se han propuesto como una fuente valiosa de proteínas. Para este propósito, se ha sugerido co-atomizarlas con fibras vegetales en un atomizador de efectos múltiples (WO 2010/100369).
Otras microalgas ricas en lípidos, que incluyen ciertas especies de Chlorella, también son populares en países asiáticos como complementos alimentarios (se hace mención a las microalgas del género Crypthecodinium o Schizochytrium). Por lo tanto, se ha propuesto incorporar esferas de Crypthecodinium cohnii en productos alimentarios (EP 0622027). La producción y uso de harina de microalgas también se describen en las patentes WO 2010/120923 y WO 2010/045368.
La fracción de aceite de la harina de microalgas, que puede estar compuesta esencialmente de aceites monoinsaturados pueden proporcionar ventajas nutricionales y saludables en comparación con los aceites saturados, hidrogenados y poliinsaturados que se encuentran a menudo en los productos alimentarios convencionales.
En los intentos de fabricar una harina de microalgas a partir de biomasa de microalgas, persisten importantes dificultades. Por ejemplo, cuando se usan microalgas con un alto contenido de aceite (por ejemplo, 10, 25, 50 o incluso 75% o más en peso de células secas, se puede obtener un polvo seco indeseablemente pegajoso. Esto puede requerir la adición de agentes de fluidez (incluidos los productos derivados de sílice).
También se pueden encontrar problemas de dispersabilidad en agua de las harinas de biomasa secas, que luego tienen propiedades de humectabilidad más pobres.
Por lo tanto, aún existe una necesidad insatisfecha de nuevas formas de harina de biomasa de microalgas rica en lípidos para que sea posible incorporarlas fácilmente, en gran escala, en productos alimentarios que deben permanecer deliciosos y nutritivos.
Compendio de la invención
La presente invención se refiere a gránulos de harina de microalgas, caracterizados porque tienen al menos una de las siguientes características:
- una distribución multimodal de tamaño de partícula, medida en un analizador de tamaño de partícula, de 2 a 400 |jm,
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 0,5 a 60% en peso para el tamaño sobredimensionado a 2000 jm ,
o 0,5 a 60% en peso para el tamaño sobredimensionado a 1400 jm ,
o 0,5 a 95% en peso para el tamaño sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto que se deposita en un vaso de precipitados, a un valor de 0,2 a 4,0 cm, preferiblemente de 1,0 a 3,0 cm,
y en que contiene al menos 25% en peso seco de lípidos.
Opcionalmente, los gránulos pueden tener una densidad aparente aireada de 0,30 a 0,50 g/ml.
Opcionalmente, los gránulos pueden tener un área superficial específica según el método BET de 0,10 a 0,70 m2/g. En una primera realización particular, tienen:
- una distribución de tamaño de partícula bimodal, de 2 a 60 |jm, que comprende dos poblaciones centradas en 4 jm y 30 jm ;
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 30 a 60% en para el tamaño sobredimensionado a 2000 jm ,
o 20 a 60% en peso para el tamaño sobredimensionado a 1400 jm ,
o 0,5 a 20% en peso para el tamaño sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto que se deposita en un vaso de precipitados, a un valor de 0,2 a 2,0 cm, preferiblemente de 1,2 a 1,4 cm.
Opcionalmente, los gránulos pueden tener un área de superficie específica según el método BET de 0,50 a 0,70 m2/g, preferiblemente de 0,55 m2/g.
En una segunda realización particular, tienen:
- una distribución de tamaño de partícula trimodal, de 2 a 400 jm , que comprende tres poblaciones centradas en 4 jm , 40 jm y 100 jm ,
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 0,5 a 20% en peso para el tamaño sobredimensionado a 2000 jm ,
o 0,5 a 20% en peso para el tamaño sobredimensionado a 1400 jm ,
o 60 a 95% para el tamaño sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto que se deposita en un vaso de precipitados, a un valor de 2,0 a 4,0 cm, preferiblemente de 2,6 a 2,9 cm.
Opcionalmente, los gránulos pueden tener un área de superficie específica según el método BET de 0,15 a 0,25 m2/g, preferiblemente de 0,20 m2/g.
En una realización particular, la dispersabilidad de los gránulos de la invención en agua se refleja mediante:
- una distribución de tamaño de partícula bimodal que tiene dos poblaciones centradas en 0,4 y 4 jm , - un potencial Zeta de -45 mV para un pH> 5 y un pl de 2,4.
En una realización preferida, el porcentaje de células intactas en los gránulos es de 5% a 95%, preferiblemente de 25% a 75%.
La presente también se refiere a un procedimiento para preparar los gránulos según la presente invención, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
1) preparar una emulsión de harina de microalgas en agua con un contenido de materia seca de 15 a 40% en peso seco, de harina de microalgas que se compone de una pluralidad de partículas de biomasa de microalgas que contienen al menos 25% en peso de células secas de lípidos,
2) introducir esta emulsión en un homogeneizador de alta presión,
3) pulverizar en un secador vertical con pulverizador equipado con una cinta móvil en su base y con una boquilla de alta presión en su parte superior, mientras que al mismo tiempo regula:
a) la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de o bien más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, o bien a valores de menos de 50 bar, para seleccionar la distribución del tamaño de partícula de las gotas pulverizadas,
b) el ángulo de pulverización es de 50° a 80°, a una temperatura de entrada de 160° a 250°C, o de 160° a 200°C, o de 170° a 190°C, y
c) la temperatura de salida en esta zona de secado por pulverización es de 55° a 90°C, preferiblemente de 60° a 70°C,
4) regular las temperaturas de entrada de la zona de secado en la cinta móvil de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 80°C, y la temperatura de salida de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 70°C, y regular las temperaturas de entrada de la zona de enfriamiento a una temperatura de 10° a 40°C, preferiblemente de 10° a 20°C, y la temperatura de salida de 20° a 80°C, preferentemente de 20° a 60°C,
5) recoger los gránulos de harina de microalgas así obtenidos,
en donde la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, con un ángulo de rociado de 60° a 75° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula bimodal de 2 a 60 pm, que comprende dos poblaciones centradas en 4 pm y 30 pm, y la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de menos de 50 bar con un ángulo de pulverizado de 60° a 70° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula trimodal en el intervalo de 2 a 400 pm , que comprende tres poblaciones centradas en 4 pm, 40 pm y 100 pm.
Preferiblemente, para los gránulos según la primera realización con una distribución de tamaño de partícula bimodal, el proceso se caracteriza porque
- la presión aplicada en las boquillas de pulverizado es mayor o igual a 100 bar, y
- el ángulo de pulverización de 60° a 75° o de 65° a 70°, preferiblemente de 60° a 75°.
Preferiblemente, para los gránulos según la segunda realización con una distribución de tamaño de partícula trimodal, el proceso se caracteriza porque
- la presión aplicada en las boquillas de pulverizado es menor o igual a 50 bar, y
- el ángulo de pulverización es de 60° a 70° o de 65 a 70, preferiblemente de 60° a 70°.
La presente invención se refiere además al uso de los gránulos de la presente invención u obtenidos según el procedimiento de la presente invención, en un producto alimentario. Opcionalmente, los gránulos pueden ser como se describe en la primera realización con una distribución de tamaño de partícula bimodal. Opcionalmente, los gránulos pueden ser alternativamente como se describe en la segunda realización con una distribución de tamaño de partícula trimodal.
Finalmente, la presente invención se refiere a un producto alimentario que contiene los gránulos de la presente invención, u obtenidos según el procedimiento de la presente invención. Preferiblemente, el producto se selecciona del grupo que consiste en sopa, salsa, condimento, helado, huevos deshidratados, masa, pan, pastel, galletas o una mezcla seca para hornear.
Descripción detallada
Para el propósito de la invención, el término "harina de microalgas" significa una sustancia que comprende una pluralidad de partículas de biomasa de microalgas. La biomasa de microalgas deriva de células de algas, que pueden ser completas, alteradas o una combinación de células completas y alteradas. Las células de microalgas se pueden cultivar en la oscuridad (por ejemplo, Chlorella se cultiva en la oscuridad en una fuente de carbono fija). Entonces, por "harina de microalgas" no se pretende hacer referencia a una mezcla preparada con componentes básicos como proteínas, lípidos y polisacáridos. Se refiere a una biomasa de microalgas con su composición compleja. En una realización preferida, los gránulos de harina de microalgas contienen al menos 80% en peso, más preferiblemente al menos 90, 95 o 99% en peso de biomasa de microalgas.
El término "sobredimensionado" significa las partículas en una distribución de partículas que tienen un tamaño mayor que un umbral dado, ya sea numéricamente o físicamente, como en la fracción de masa u otra medida de partículas retenidas por un filtro de una porosidad dada.
Las realizaciones de la presente invención se refieren a biomasa de microalgas adecuada para consumo humano que es rica en lípidos. La biomasa de microalgas comprende al menos 25% en peso seco de lípidos, preferiblemente al menos 25 a 35% o más en peso seco de lípidos. Por "rico en lípidos" se pretende referirse a al menos 25% en peso seco de lípidos, preferiblemente al menos 25 a 35% o más en peso seco de lípidos.
En una realización preferida, la biomasa contiene al menos el 50%, o al menos el 75% por seco celular de lípidos.
En una realización preferida, las microalgas son del género Chlorella. Por ejemplo, el género Chlorella se compone de Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora y Prototheca moriformis. Chlorella protothecoides es una de esas especies de microalgas que es adecuada y preferida para usar en la preparación de una harina de microalgas.
Las realizaciones de la presente invención se refieren a gránulos de harina de microalgas que tienen propiedades específicas de distribución de tamaño de partícula, capacidad de fluidez y humectabilidad.
Las realizaciones de la presente invención también se refieren a gránulos de harina de microalgas que tienen parámetros específicos de densidad volumétrica aireada y área de superficie específica, y también una capacidad excelente para dispersarse en agua.
Las realizaciones de la presente invención se refieren al procedimiento para preparar previamente estos gránulos de harina de microalgas.
En la harina de microalgas, la pared celular de microalgas o residuos celulares pueden encapsular opcionalmente el aceite, al menos hasta que el producto alimentario que lo contiene esté cocido, aumentando así La vida útil del aceite.
La harina de microalgas también puede proporcionar otros beneficios, como micronutrientes, fibras dietéticas (hidratos de carbono solubles e insolubles), fosfolípidos, glicoproteínas, fitoesteroles, tocoferoles, tocotrienoles y selenio.
Las microalgas se pueden modificar para tener cantidades reducidas de pigmentos. Por ejemplo, Chlorella protothecoides se puede modificar para que se reduzca o no tenga pigmentos. La modificación se puede realizar por ultravioleta (UV) y/o mutagenésis química.
Por ejemplo, Chlorella protothecoides se expuso a un ciclo de mutagénesis química con N-metil-N'-nitro-N-Nitrosoguanidina (NTG) y las colonias se cribaron por los mutantes de color. Las colonias que no exhibían color se sometieron a un ciclo de irradiación UV.
Se aisló una cepa de Chlorella protothecoides de pigmento reducido que corresponde a Chlorella protothecoides 33­ 55, depositada el 13 de octubre de 2009 en American Type Culture Collection (10801 University Boulevard, Manassas, Virginia 20110-2209) según el Tratado de Budapest.
En otra realización, se aisló una cepa de Chlorella protothecoides con una pigmentación reducida que corresponde a Chlorella protothecoides 25-32, depositada el 13 de octubre de 2009 en American Type Culture Collection.
Según una realización de la invención, las microalgas se cultivan en un medio que contiene una fuente de carbono fija y una fuente de nitrógeno en ausencia de luz (condiciones heterótrofas).
Los medios de crecimiento sólido y líquido están generalmente disponibles en la literatura, y las recomendaciones para preparar los medios particulares que son adecuados para una gran variedad de cepas de microorganismos se pueden encontrar, por ejemplo, en línea en http://www.utex.org/ , un sitio mantenido por la Universidad de Texas en Austin por su colección de cultivo de algas (UTEX).
La producción de biomasa se puede realizar en biorreactores. Los ejemplos específicos de biorreactores, las condiciones de cultivo y el crecimiento heterótrofo y el método de propagación se pueden combinar de cualquier manera apropiada para mejorar la eficacia del crecimiento microbiano y la producción de lípidos y/o proteínas. Preferiblemente, el cultivo de microalgas se realiza en la oscuridad en presencia de una fuente de carbono fija (por ejemplo, azúcar y/o glicerol).
Para preparar la biomasa para su uso tal como la composición de alimentos, la biomasa obtenida al final de la fermentación se cosecha del medio de fermentación. En el momento en que la biomasa de microalgas se cosecha del medio de fermentación, la biomasa comprende células intactas principalmente en suspensión en un medio de cultivo acuoso.
Luego, para concentrar la biomasa, se puede llevar a cabo una etapa de separación sólido-líquido, por filtración o por centrifugación.
Después de la concentración, la biomasa de microalgas se puede procesar para producir tortas empacadas al vacío, escamas de algas, homogeneizados de algas, polvos de algas, harina de algas o aceites de algas.
La biomasa de microalgas también se puede secar para facilitar el procesamiento posterior o para el uso de la biomasa en sus diversas aplicaciones, en particular aplicaciones alimentarias.
Los productos alimentarios finales tienen diversas texturas y sabores dependiendo de si la biomasa de algas se seca, y si lo es, según el método de secado utilizado (ver, por ejemplo, patentes de EEUU 6.607.900, EEUU 6.372.460 y EEUU 6.255.505).
En un secador por pulverización, después se pulveriza una suspensión líquida en forma de una dispersión de gotas finas en una corriente de aire caliente. El material arrastrado se seca rápidamente y forma un polvo seco.
Esta harina de microalgas se puede preparar a partir de biomasa concentrada de microalgas que se ha lisado mecánicamente y homogeneizado, después el homogeneizado se seca por aspersión o se seca rápidamente.
En una realización, las células pueden estar lisadas. La pared celular y los componentes intracelulares se pueden moler o reducir de otra manera, por ejemplo, usando un homogeneizador, a partículas (células lisadas sin aglomerar).
En realizaciones específicas, las partículas resultantes pueden tener un tamaño promedio de menos de 500 |jm, 100 |jm, o incluso 10 jm o menos.
En una realización de la presente invención, las células lisadas así obtenidas se secan.
Por ejemplo, se puede usar un interruptor de presión para bombear una suspensión que contiene las células a través de un orificio restringido para lisar las células. Se aplica una presión alta (hasta 1.500 bar), seguido de una expansión instantánea a través de una boquilla.
La ruptura de las células puede ocurrir a través de tres mecanismos diferentes: invasión de la válvula, cizallamiento del líquido en el orificio y caída repentina de la presión en la salida haciendo que la célula explote.
El método libera moléculas intracelulares. Un homogeneizador NIRO (GEA NIRO SOAVI) (o cualquier otro homogeneizador de alta presión) se puede usar para romper las células.
Este tratamiento a alta presión (por ejemplo, hasta aproximadamente 1.500 bar) de la biomasa de algas puede lisar más de 90% de las células y puede reducir el tamaño de partícula (por ejemplo, a menos de aproximadamente 5 micrones). En una realización, la presión es de aproximadamente 900 bar a 1.200 bar. Preferiblemente, la presión es aproximadamente 1.100 bar.
En otra realización, para aumentar el porcentaje de células lisadas, la biomasa de algas se somete a un tratamiento a alta presión dos veces o más. En una realización, se utiliza la doble homogeneización para aumentar la lisis celular por encima de 50%, por encima de 75% o por encima de 90%. Se ha observado una lisis de aproximadamente 95% utilizando esta técnica.
Se prefiere la lisis de las células porque se produce una harina con alto contenido de lípidos. Para algunas aplicaciones alimentarias, se desea la lisis parcial (por ejemplo, de 25% a 75% de las células lisadas).
Alternativamente, se utiliza un molino de bolas. En un molino de bolas, las células se agitan en suspensión con pequeñas partículas abrasivas. La ruptura de las células es causada por fuerzas de cizalla, el molido entre las bolas y las colisiones con las bolas. Estas bolas interrumpen las células para liberar el contenido celular de las mismas. Se proporciona una descripción de un molino de bolas adecuado, por ejemplo, en la patente de EEUU 5.330.913.
Se puede obtener una suspensión de partículas, opcionalmente de tamaño más pequeño que las células de origen, en la forma de una emulsión de "aceite en agua". Esta emulsión puede luego secarse por pulverización, dejando un polvo seco que contiene los residuos celulares y aceite. Después del secado, el contenido de agua o el contenido de humedad del polvo puede ser menor de 10%, preferiblemente menor de 5%, más preferiblemente menor de 3%.
Las realizaciones de la presente invención resuelven los problemas mencionados anteriormente asociados con la harina de microalgas de la técnica previa, al proporcionar gránulos que tienen propiedades particulares, tal como sabor favorable, distribución de tamaño de partículas, fluidez, humectabilidad, densidad aparente aireada, área de superficie específica y comportamiento de dispersabilidad en agua medido por tamaño de gota de emulsión y potencial zeta.
Los gránulos de harina de microalgas específicos según las realizaciones de la invención se caracterizan porque contienen al menos 25% en peso seco de lípidos, y tienen una o más de las siguientes propiedades:
- distribución del tamaño de partículas multimodal, por ejemplo, medida en un analizador de tamaño de partículas por láser COULTER® LS, de 2 a 400 jm ,
- grados de fluidez, determinados según una prueba A, de 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 2.000 jm , de 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm y de 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm ; preferiblemente de 0,5 a 45% en peso para el sobredimensionado a 2.000 jm , de 0,5 a 50% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm y de 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm ;
- grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados (vaso de precipitados achaparrado de 600 ml y altura 125 mm, por ejemplo, Fisher Scientific código de producto FB33114), a un valor de 0,2 a 4,0 cm, preferiblemente de 1,0 a 3,0 cm.
En particular, los gránulos de harina de microalgas pueden tener una, dos o tres de las propiedades que se detallan en la presente solicitud con respecto a la distribución del tamaño de partícula, los grados de fluidez y el grado de humectabilidad. Más particularmente, los gránulos de harina de microalgas pueden presentar las propiedades con respecto a la distribución del tamaño de partícula y los grados de fluidez; o la distribución del tamaño de partícula y el grado de humectabilidad; o grados de fluidez y el grado de humectabilidad.
Los gránulos de harina de microalgas según la invención se pueden caracterizar por su distribución de tamaño de partícula. Esta medición se puede realizar en un analizador láser de tamaño de partículas COULTER® LS, equipado con su módulo de dispersión de pequeño volumen o SVM (125 ml), según las especificaciones proporcionadas por el fabricante (por ejemplo, en "Small Volume Module Operating Instructions").
Los gránulos de harina de microalgas según esta realización de la invención pueden tener una distribución de tamaño de partícula multimodal, con partículas caracterizadas por un diámetro de 2 a 400 pm. Se entiende que esta distribución "multimodal" significa una población de gránulos dividida en múltiples subpoblaciones de diferentes tamaños de gránulos.
Más particularmente, en una realización de la presente invención, los gránulos de harina de microalgas se caracterizan por dos familias de distribuciones de tamaño de partícula:
- una primera familia, que se dice que es "tamaño de partícula fina", tiene una distribución de tamaño de partícula bimodal, de 2 a 60 pm, es decir, con dos subpoblaciones centradas en 4 pm y 30 pm;
- una segunda familia, que se dice que es "tamaño de partícula grande", tiene una distribución de tamaño de partícula trimodal, en el intervalo de 2 a 400 pm, con tres subpoblaciones centradas en 4 pm, 40 pm y 100 pm.
A modo de ejemplo, se cree que la distribución de la cantidad de partículas de la harina de microalgas (secada convencionalmente mediante secado por pulverización de efecto simple tal como en una caja secadora o torre secadora) tiene un tamaño de partículas finas de 2 a 100 pm, y es monomodal, es decir, caracterizado por una sola población de partículas; por ejemplo, centrado en 40 pm.
En una realización de la presente invención, las partículas de harina de microalgas se aglomeran durante el procesamiento. A pesar de la aglomeración, los gránulos de harina de microalgas según la invención también tienen una capacidad de fluidez bastante satisfactoria, según una prueba A. Las propiedades de fluidez resultantes proporcionan varias ventajas en la producción de alimentos a partir de la harina de microalgas. Por ejemplo, se pueden hacer mediciones más precisas de las cantidades de harina durante la fabricación de productos alimentarios, y la distribución de alícuotas de harina se puede automatizar más fácilmente.
La prueba A consiste en medir el grado de cohesión de los gránulos de harina de microalgas según la invención. En primer lugar, los gránulos de harina de microalgas según la invención se tamizan con un tamaño de malla de 800 pm. Los gránulos de harina que tienen un tamaño de menos de 800 pm después se recuperan e introducen en un recipiente cerrado, y se someten a mezcla por movimiento epicicloidal, por ejemplo, utilizando un mezclador de laboratorio TURBULA tipo T2C. En virtud de esta mezcla, los gránulos de harina de microalgas según la invención, según sus propias características, expresan sus propensiones a aglomerarse o empujarse entre sí.
Los gránulos así mezclados después se depositan en una columna de 3 tamices (2.000 pm; 1.400pm; 800 pm) para un tamizado adicional.
Una vez finalizado el tamizado, se cuantifica el sobredimensionado de cada tamiz y el resultado proporciona una ilustración de la naturaleza "cohesiva" o "pegajosa" de los gránulos de harina de microalgas.
De este modo, fluirá un polvo de gránulos de fluidez libre y, por lo tanto, de cohesión débil a través de tamices de gran tamaño de malla, pero se detendrán cada vez más a medida que las mallas de dichos tamices se vuelvan más apretadas.
A continuación se presenta un protocolo para medir el tamaño de partícula según la prueba A:
- tamizar suficiente producto en un tamiz de 800 pm para recuperar 50 g de producto de tamaño inferior a 800 pm,
- introducir estos 50 g de gránulos de harina de un tamaño inferior a 800 pm en un frasco de vidrio con una capacidad de 1 litro (ref: BVBL Verrerie Villeurbannaise-Villeurbanne France) y cerrar la tapa,
- colocar este frasco en el mezclador TURBULA modelo T2C a una velocidad de 42 rpm (Willy A. Bachofen Sarl-Sausheim-Francia) y mezclar durante 5 minutos,
- preparar una columna de 3 tamices (vendida por SAULAS - diámetro 200 mm; Paisy Cosdon - Francia) que se colocará en tamiz vibrador Fritsch, modelo Pulverisette tipo 00.502; detalles del ensamblaje desde la parte inferior hasta la parte superior: tamiz vibrador, base de tamiz, tamiz de 800 pm, tamiz de 1.400 pm, tamiz de 2.000 pm, tapa de tamiz vibrador,
- depositar el polvo resultante de la mezcla en la parte superior de la columna (tamiz de 2.000 pm), cerrar con la tapa de tamiz vibrador y tamizar durante 5 minutos en el tamiz vibrador FRITSCH, con una amplitud de 5 en la posición continua,
- pesar el sobredimensionado en cada tamiz.
Los gránulos de harina de microalgas según una realización de la invención después muestran:
- de 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 2.000 |jm,
- 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm , y
- 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm .
Más preferiblemente, los gránulos de harina de microalgas según una realización de la invención muestran grados de fluidez:
- 0,5 a 45% en peso para el sobredimensionado a 2.000 jm ,
- 0,5 a 50% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm , y
- 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm .
Más particularmente, los gránulos de harina de microalgas según la invención clasificados en dos familias, según su distribución de tamaño de partícula, muestran dos comportamientos distintos en términos de fluidez:
- la primera familia, de tamaño de partícula fina, muestra:
o 30 a 60% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 20 a 60% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 800 um;
- la segunda familia, de tamaño de partícula grande, muestra por su parte:
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 60 a 95% sobredimensionado a 800 jm .
Más preferiblemente, los gránulos de harina de microalgas según la invención clasificados en dos familias, según su distribución de tamaño de partícula, muestran dos comportamientos distintos en términos de fluidez:
- la primera familia, de tamaño de partícula fina, muestra:
o 35 a 45% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 35 a 60% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 800 um;
- la segunda familia, de tamaño de partícula grande, muestra por su parte:
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 70 a 95% sobredimensionado a 800 jm .
A modo de comparación, como se mostrará a continuación, los polvos de harina de microalgas preparados mediante técnicas de secado convencionales (secado por pulverización de efecto simple tal como un secador de forma alta o un secador de caja) muestra un aspecto pegajoso, de baja fluidez, que se refleja por un comportamiento según la prueba A:
- 50 a 90% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
- 0,5 a 30% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
- 5 a 40% en peso sobredimensionado a 800 jm .
Más particularmente, como se detalla en la sección experimental, el control de la harina secada por efecto de secado por pulverización de efecto simple muestra el siguiente comportamiento según la prueba A: 71% en peso sobredimensionado a 2.000 jm , 18% en peso sobredimensionado a 1.400 jm y 8% en peso sobredimensionado a 800 jm .
En otras palabras, una mayoría de dicho polvo de harina de microalgas (más de 50% del polvo) no logra cruzar el umbral de 2.000 |jm, aunque inicialmente se tamiza en 800 |jm.
Estos resultados demuestran que las técnicas de secado convencionales resultan más bien en la producción de polvos muy cohesivos, ya que, después de mezclar, usando poca energía mecánica, las partículas de menos de 800 jm no logran pasar a través de un tamiz de 2.000 jim, que sin embargo tiene un tamaño de malla que es 2,5 veces más grande.
Es fácil deducir de ello que un polvo convencional, que muestra tal comportamiento, no es fácil de procesar en una preparación donde se recomienda una distribución homogénea de los ingredientes.
A la inversa, las composiciones de harina de microalgas según las realizaciones de la presente invención son mucho más fáciles de procesar porque son menos pegajosas. El bajo nivel de adherencia es evidente en varias medidas que incluyen tamaño de los gránulos pequeños, alta humectabilidad y fluidez mejorada.
Los gránulos de harina de microalgas según las realizaciones de la invención muestran solo un tamaño pequeño (<50%) en 2.000 jm para la familia de gránulos de tamaño de partícula fina, y muy bajo o virtualmente sin sobredimensionado (por ejemplo, <5%) para la familia de gránulos de tamaño de partícula grande. Se cree que las partículas de harina de microalgas producidas según los métodos descritos en la presente memoria son menos cohesivas que los gránulos preparados por métodos anteriores. No obstante, dentro de la harina en ciertas realizaciones de la presente invención, se cree que las partículas de tamaño más pequeño son más cohesivas que las partículas de tamaño más grande. Por lo tanto, hay un sobredimensionado mayor tamaño de las partículas finas.
Los gránulos de harina de microalgas según la invención se caracterizan por propiedades notables de humectabilidad, según un ensayo B.
La humectabilidad es una propiedad tecnológica que se utiliza muy a menudo para caracterizar un polvo resuspendido en agua, por ejemplo en las industrias lácteas.
La humectabilidad se puede medir por la capacidad de un polvo para sumergirse después de haber sido depositado en la superficie del agua (Haugaard Sorensen y otros, «Méthodes d'analyse des produits laitiers déshydratés», Niro A/S (ed.), Copenhague, Dinamarca, 1978), que refleja la capacidad del polvo para absorber agua en su superficie (Cayot et Lorient, «Structures ettecnofonctions des protéines du lait». París: Airlait Recherches: Tec et Doc, Lavoisier, 1998).
La medición de este índice convencional consiste en medir el tiempo necesario para que una cierta cantidad de polvo penetre en el agua a través de su superficie libre en reposo. Según Haugaard Sorensen et al. (1978), se dice que un polvo es “humectable“ si el tiempo en penetrar es menos de 20 segundos.
También es necesario asociar con la humectabilidad la capacidad del polvo de hincharse. Entonces, la estructura del polvo desaparece cuando los diversos constituyentes se solubilizan o dispersan.
Entre los factores que influyen en la humectabilidad están la presencia de partículas grandes primarias, la presencia de las finas, la densidad del polvo, la porosidad y la capilaridad de las partículas de polvo y también la presencia de aire, la presencia de grasas en la superficie de las partículas de polvo y las condiciones de reconstitución.
La prueba B más particularmente informa del comportamiento del polvo de harina de microalgas puesto en contacto con agua, midiendo, después de cierto tiempo de contacto, la altura del polvo que decanta cuando se coloca en la superficie del agua.
El protocolo para la prueba B es el siguiente:
- introducir 500 ml de agua desmineralizada (desionizada) a 20°C en 600 ml de un vaso de precipitados achaparrado (FISHERBRAND FB 33114),
- colocar 25 g del polvo de harina de microalgas uniformemente en la superficie del agua, sin mezclar
- observar el comportamiento del polvo después de 3 h de contacto,
- medir la altura del producto que ha penetrado la superficie del agua y se ha depositado en el fondo del vaso de precipitados.
Un polvo de baja humectabilidad permanecerá en la superficie del líquido, mientras que para un polvo de mejor humectabilidad, mayor material se depositará en el fondo del vaso de precipitados.
Los gránulos de harina de microalgas según la invención entonces tienen un grado de humectabilidad, expresado según esta prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados, de un valor de 0,2 a 4,0 cm, preferentemente entre 1,0 y 3,0 cm.
Más particularmente:
- la primera familia, de tamaño de partícula fina, tiene una altura de producto depositado de 0,2 a 2,0 cm, preferiblemente de 1,2 a 1,4 cm.
- la segunda familia, de tamaño de partícula grande, tiene una altura de producto depositado de 2,0 a 4,0 cm, preferiblemente de 2,6 a 2,9 cm.
A modo de comparación, la harina de microalgas secada convencionalmente por secado por pulverización de efecto simple permanece en la superficie del agua en mayor medida que la harina descrita anteriormente, y no se hidrata lo suficiente como para poder decantar hasta el fondo del vaso de precipitados.
Los gránulos de harina de microalgas según realizaciones de la presente invención también se caracterizan por:
- su densidad aparente aireada,
- su superficie específica, y
- su comportamiento tras la dispersión en agua.
La densidad aparente aireada se determina utilizando un método convencional para medir la densidad aparente aireada, es decir, midiendo la masa de un contenedor vacío (g) de volumen conocido, y midiendo la masa del mismo contenedor lleno con el producto a probar.
La diferencia entre la masa del contenedor lleno y la masa del contenedor vacío, dividido por el volumen (ml) luego da el valor de la densidad aparente aireada.
Para esta prueba, el contenedor de 100 ml, la cuchara utilizada para el llenado y el raspador utilizado se suministran con el aparato vendido por la empresa HOSOKAWA bajo la marca registrada p Ow DER TESTER tipo PTE.
Para realizar la medición, el producto se tamiza a través de un tamiz con aberturas de 2.000 pm (vendido por SAULAS). La densidad se mide en el producto que no se conserva en esa pantalla.
En estas condiciones, los gránulos de harina de microalgas según las realizaciones de la invención tienen una densidad aparente aireada de 0,30 a 0,50 g/ml.
Este valor de densidad aparente aireada es tanto más notable como los gránulos de harina de microalga según las realizaciones de la invención tienen una densidad mayor que la harina de microalgas secadas convencionalmente. Se cree que la densidad de un producto será menor si se prepara mediante secado por pulverización convencional, por ejemplo, menos de 0,30 g/ml.
Los gránulos de harina de microalgas según las realizaciones de la invención también se pueden caracterizar por su área de superficie específica.
El área de superficie específica se determina sobre la totalidad de la distribución del tamaño de partícula de los gránulos de harina de microalgas, por ejemplo, por medio de un analizador de área de superficie específica de Quantachrome basado en una prueba de absorción de nitrógeno sobre la superficie del producto sometido al análisis, realizado en un aparato SA3100 de Beckmann Coulter, según la técnica descrita en el artículo BET Surface Area by Nitrogen Absorption de S. BRUNAUER et al. (Journal of American Chemical Society, 60, 309, 1938).
Se observó que los gránulos de harina de microalgas según una realización de la invención tienen un área superficial específica de 0,10 a 0,70 m2/g, preferiblemente de 0,10 a 0,60 m2/g, después de la desgasificación durante 30 minutos a 30°C al vacío. Más particularmente, la familia de gránulos de harina de microalgas de tamaño de partícula fino tenía un área de superficie específica según el método BET de 0,50 a 0,70 m2/g, preferiblemente de 0,50 a 0,60 m2/g, más preferiblemente de aproximadamente 0,55 m2/g.
Con respecto a la segunda familia de gránulos de harina de microalgas de tamaño de partícula grande, se encontró que tenía un área de superficie específica según el método BET de 0,15 a 0,25 m2/g, preferiblemente de aproximadamente 0,20 m2/g.
A modo de comparación, la harina de microalgas secada por atomización convencional se encontró que tenía un área de superficie específica según BET de 0,65 m2/g.
Es sorprendente observar que cuanto mayor es el tamaño de los gránulos de harina de microalgas, menor es su área de superficie específica, ya que los gránulos grandes tienden a estar compuestos de partículas más pequeñas aglomeradas.
Finalmente, los gránulos de harina de microalgas según la invención se caracterizan por su dispersabilidad en agua.
Esta dispersabilidad se mide de la siguiente manera (prueba C): 0,50 g de gránulos de harina de microalgas se dispersan en 500 ml de agua desmineralizada (desionizada) y después la disolución se homogeneiza a 300 bares en un homogeneizador PANDA, vendido por la compañía NIRO SOAVl.
Se miden dos parámetros relacionados con la capacidad de dispersión en agua de los productos:
- el tamaño de las gotas de las emulsiones formadas después de la homogeneización (prueba C-1), - el potencial zeta de las gotas, que representa la carga de repulsión electrostática responsable de la estabilidad de la fase discontinua (glóbulos hidrófobos) en la fase acuosa "continua" (prueba C-2).
La medición del tamaño de gota se puede realizar en un analizador de tamaño de partículas con láser COULTER® LS y se expresa en volumen. Las mediciones revelan que los gránulos de harina de microalgas dispersados de este modo forman una emulsión o suspensión de la cual la distribución del tamaño de partículas tiene dos poblaciones de gotas o partículas centradas en 0,4 y 4 pm.
A modo de comparación, las emulsiones o suspensiones obtenidas bajo las mismas condiciones con harinas de microalgas convencionales se caracterizan por dos poblaciones centradas en 0,08 pm y 0,4 pm.
Según una realización de la invención, la emulsión o suspensión formada tiene una primera población de gotas o partículas centradas en un valor de 0,1 a 1 pm y una segunda población de gotas o partículas centradas en un valor de 1 a 10 pm.
Los gránulos de harina de microalgas según la invención, dispersados en agua, tienen por lo tanto una tendencia a formar emulsiones o suspensiones que son menos finas que las obtenidas convencionalmente con polvos de microalgas secados convencionalmente.
En cuanto al potencial zeta (abreviado como "ZP"), permite predecir la estabilidad y los estados de coalescencia y/o agregación de un sistema coloidal.
El principio de medición se basa en la movilidad electroforética de los electrolitos sometidos a un campo eléctrico alternativo.
Cuanto más alto sea el valor absoluto de ZP, se considera que la emulsión es más estable.
Cabe señalar que una ZP = 0 mV simboliza los estados de fusión y/o agregación.
Para realizar las mediciones de estabilidad, se añade ácido clorhídrico 0,1 N para variar la ZP y así encontrar el punto isoeléctrico (abreviado como "pI") para el cual ZP = 0 mV.
En una realización, el ZP de la harina de microalgas es menor que -40 mV, y preferiblemente menor que -45 mV. En una realización adicional, el ZP es aproximadamente -55 mV. Las mediciones realizadas en los gránulos de harina de microalgas según la invención muestran que son estables para un pH > 5 y un ZP de - 55 mV. Su pl es 2,4.
A modo de comparación, las harinas de microalgas convencionales difieren de los gránulos de la invención en virtud de su intervalo de estabilidad (que comienza a un pH de 4,5) con un ZP de -40 mV. Su pl es 2,5.
Los gránulos de harina de microalgas según una o más de las realizaciones de la invención descritas anteriormente se pueden obtener mediante un proceso de secado por pulverización particular, que utiliza boquillas rociadoras de alta presión en una torre de flujo concurrente que dirige los artículos hacia una banda móvil en la parte inferior de la torre. El material después se transporta como una capa porosa a través de las zonas de secado y enfriamiento, lo que le da una estructura crujiente, como la de una torta, que se rompe al final de la cinta. Después, el material se procesa a un tamaño de partícula promedio deseado.
A fin de llevar a cabo la granulación de la harina de algas, siguiendo este principio de secado por pulverización, se puede utilizar, por ejemplo, el secador por pulverización FILTERMAT™ vendido por la empresa g Ea NIRO o el sistema de secado TeTrA Ma GnA PROLAC Dr Y e R™ vendido por la empresa TETRA PAK.
Sorprendentemente e inesperadamente, la granulación de la harina de microalgas implementando, por ejemplo, este proceso Filtermat™ hace posible no solo preparar, con un alto rendimiento, un producto según la invención en términos de la distribución del tamaño de partícula y de su fluidez, sino también conferirle propiedades inesperadas de humectabilidad y dispersabilidad en agua, sin necesidad necesariamente de aglutinantes de granulación o agentes antiaglomerantes (aunque estos se pueden incluir opcionalmente).
Según una realización de la invención, el proceso para preparar los gránulos de harina de microalgas según la invención comprende, por lo tanto, las siguientes etapas:
1) preparar una emulsión de harina de microalgas en agua con un contenido de materia seca de 15 a 40% en peso, de harina de microalgas que se compone de una pluralidad de partículas de biomasa de microalgas que contienen al menos 25% en peso de células secas de lípidos,
2) introducir esta emulsión en un homogeneizador de alta presión,
3) pulverizar en un secador vertical con pulverizador equipado con una cinta móvil en su base y con una boquilla de alta presión en su parte superior, mientras que al mismo tiempo regula:
a) la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de o bien más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, o bien a valores de menos de 50 bar,
b) el ángulo de pulverización es de 50° a 80°, a una temperatura de entrada de 160° a 250°C, o de 160° a 200°C, o de 170° a 190°C, y
c) la temperatura de salida en esta zona de secado por pulverización es de 55° a 90°C, preferiblemente de 60° a 70°C,
4) regular las temperaturas de entrada de la zona de secado en la cinta móvil de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 80°C, y la temperatura de salida de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 70°C, y regular las temperaturas de entrada de la zona de enfriamiento a una temperatura de 10° a 40°C, preferiblemente de 10° a 20°C, y la temperatura de salida de 20° a 80°C, preferentemente de 20° a 60°C,
5) recoger los gránulos de harina de microalgas así obtenidos,
en donde la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, con un ángulo de rociado de 60° a 75° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula bimodal de 2 a 60 pm, que comprende dos poblaciones centradas en 4 pm y 30 pm, y la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de menos de 50 bar con un ángulo de pulverizado de 60° a 70° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula trimodal en el intervalo de 2 a 400 pm , que comprende tres poblaciones centradas en 4 pm, 40 pm y 100 pm.
La primera etapa del proceso de la invención consiste en preparar una suspensión de una harina de microalgas rica en lípidos en agua con un contenido de materia seca de 15 a 40% en peso. La harina de microalgas está esencialmente hecha de biomasa de microalgas.
Al final de la fermentación, la biomasa puede estar a una concentración de 130 a 250 g/l, con un contenido de lípidos de aproximadamente 50% de peso seco, un contenido de fibra de 10 a 50% de peso seco, un contenido de proteínas de 2 a 15% de peso seco y un contenido de azúcar inferior a 10% de peso seco.
Como se ejemplificará más adelante, la biomasa extraída del medio de fermentación por cualquier medio conocido por los expertos en la técnica es a continuación:
- concentrado (por ejemplo, por centrifugación),
- opcionalmente conservado con la adición de conservantes estándar (por ejemplo, benzoato de sodio y sorbato de potasio).
- las células se rompen.
La emulsión puede entonces homogeneizarse. Esto se puede lograr en un dispositivo con dos etapas, por ejemplo un homogeneizador GAULIN vendido por la compañía APV, con una presión de 100 a 250 bar en la primera etapa, y 10 a 60 bar en la segunda etapa.
Después, la suspensión de harina homogeneizada se pulveriza en un secador por pulverización vertical equipado con una cinta móvil en su base y con una boquilla de alta presión en su parte superior.
Durante este proceso, los siguientes parámetros pueden ser regulados en cualquier intervalo que de las propiedades de partícula deseadas:
a) la presión aplicada en las boquillas de aspersión; por ejemplo, en valores mayores o iguales a 100 bar, o en valores menores o iguales a 50 bar,
b) el ángulo de pulverización es de 50° a 80°, a una temperatura de entrada de 160° a 250°C, o de 160° a 200°C, o de 170° a 190°C, y
c) la temperatura de salida; por ejemplo, 55 a 90°C, preferiblemente a 60° a 70°C.
La presión aplicada y el ángulo de pulverización se consideran parámetros críticos en la determinación de la textura de la torta sobre la cinta y después sobre la distribución del tamaño de partícula resultante. Por lo tanto, la presión se selecciona para seleccionar la distribución del tamaño de partícula de las gotas pulverizadas.
Se cree que:
- una presión fijada a un valor mayor o igual a 100 bar, preferiblemente mayor o igual a 120 bar, da como resultado la producción de gotas finas que, una vez secas, se aglomeran en gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula bimodal, de 2 a 60 jm , es decir, con dos subpoblaciones centradas en 4 |jm y 30 jm , unidas entre sí mediante enlaces hidrófobos débiles,
- una presión fija a un valor menor o igual a 50 bar provoca la coalescencia de gotas de tamaño de partícula más grande, y da como resultado la formación de estructuras que consisten en gránulos grandes unidos entre sí (y opcionalmente con gránulos más pequeños), que tienen una distribución de tamaño de partícula trimodal, que varía de 2 a 400 jm , con tres subpoblaciones centradas en 4 jm , 40 jm y 100 jm .
Las dos familias de gránulos de harina de microalgas a las que se ha hecho referencia anteriormente corresponden a estas dos formas particulares de llevar a cabo el secado por pulverización, es decir, se basan en el control de la presión aplicada a la boquilla de inyección:
- la alta presión que resulta en la primera familia de partículas de tamaño pequeño,
- la baja presión que resulta en la segunda familia de partículas de mayor tamaño.
La cinta mueve el material de algas a una zona de secado y después a una zona de enfriamiento. Las temperaturas de entrada de la zona de secado en la cinta móvil de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 80°C, y la temperatura de salida de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 70°C, y regular las temperaturas de entrada de la zona de enfriamiento a una temperatura de 10° a 40°C, preferiblemente de 10° a 20°C, y la temperatura de salida de 20° a 80°C, preferiblemente de 20° a 60°C.
Los gránulos de harina de microalgas según las condiciones de la etapa anterior del proceso según la invención cae sobre la cinta móvil con un contenido de humedad residual de 2 a 4%.
El uso de los intervalos de temperatura mencionados anteriormente puede llevar el grado de humedad de los gránulos de harina de microalgas a un valor deseado de menos de 4%, y más preferiblemente menos de 2%.
Opcionalmente, se puede agregar un antioxidante (por ejemplo, BHA, BHT u otros conocidos en la técnica) antes del secado para conservar la frescura.
La etapa final del proceso según la invención consiste, finalmente, en recoger los gránulos de harina de microalgas así obtenidos.
La presente invención se refiere a los gránulos de harina de microalgas definidos en al presente invención o como se obtiene por el proceso descrito en la presente invención.
Los gránulos de harina de microalgas según la invención contienen al menos 25% en peso de lípidos, preferiblemente al menos 25 a 35% o más en peso seco de lípidos. En particular, puede contener al menos 25%, al menos 50% o al menos 75% de lípidos en peso seco.
Como se detalló anteriormente, los gránulos pueden contener principalmente células intactas, una mezcla de células intactas y células rotas, o células principalmente rotas. En una realización preferida, el porcentaje de células intactas en los gránulos de la invención es de 25% a 75%. Alternativamente, el porcentaje de lisis celular puede ser al menos 50%, preferiblemente al menos 75% o 90%, más preferiblemente al menos o aproximadamente 95%.
Los gránulos de harina producidos según las realizaciones descritas en la presente memoria se pueden incorporar a un producto alimentario tal como una sopa, salsa, condimento, helado, huevos deshidratados, masa, pan, pastel, galleta o una mezcla seca para hornear. Por lo tanto, la presente invención se refiere al uso de los gránulos de harina de microalgas según la invención en un producto alimentario y en un producto alimentario que contiene los gránulos de harina de microalgas según la invención. Por ejemplo, el producto se selecciona del grupo que consiste en sopa, salsa, condimento, helado, huevos deshidratados, masa, pan, pastel, galleta o una mezcla seca para hornear.
Otras características y ventajas de la invención serán evidentes leyendo los siguientes ejemplos. Sin embargo, se dan aquí solo como una ilustración y no son limitantes.
Ejemplos
Ejemplo 1. Producción de la harina de microalgas.
En una fermentación ilustrativa, se cultivó una cepa mutante de baja pigmentación de Chlorella protothecoides (obtenida mediante mutagénesis química y UV, referencia UTEX 250) y la biomasa de algas resultante estaba a una concentración celular de 150 g/l. Los métodos para producir y cultivar Chothella protothecoides de baja pigmentación se describen en la solicitud de patente de EEUU n° 2010-0297292, publicada el 25 de noviembre de 2010.
La biomasa lavada se molió utilizando un molino de bolas con una tasa de lisis de 95%. El contenido de lípidos fue de aproximadamente 50% en peso.
La biomasa así generada se pasteurizó y homogeneizó a presión en un homogeneizador GAUVIN de dos etapas (250 bar en la primera etapa / 50 bar en la segunda) después de ajustar el pH a 7 con hidróxido de potasio.
Ejemplo 2. Secado de la emulsión homogeneizada "aceite en agua" de harina de microalgas.
La biomasa obtenida en el ejemplo 1 se secó:
- en un dispositivo FILTERMAT, para obtener la harina de microalgas,
- en un secador por pulverización de efecto simple (líquido secado mediante un solo paso a través del fluido caliente y después se recuperó en la parte inferior de la torre al nivel del ciclón o del filtro de manguito), vendido por GEA NIRO, para obtener una harina de microalgas de control, según lo que es comercialmente accesible.
Las condiciones de operación de secado por pulverización de efecto simple fueron las siguientes:
- temperatura de entrada de 180°C.
- temperatura de salida: 85°C.
El producto obtenido con el secado por pulverizado de efecto simple tenía una distribución de tamaño de partículas finas, centrada en 40 pm.
Con respecto a un proceso de secado por pulverización según realizaciones de la invención, consistió en pulverizar la suspensión homogeneizada a alta presión en un dispositivo FILTERMAT vendido por la compañía GEA/NIRO, equipado con una boquilla de inyección de alta presión DELAVAN, bajo las siguientes condiciones:
1) para obtener los gránulos partícula de tamaño fino:
- el ángulo de pulverización se reguló a 60 a 75°,
- la presión se reguló a más de 100 bar, en este caso 120 bar;
2) para obtener los gránulos de tamaño de partícula grande:
- el ángulo de aspersión se reguló entre 60 y 70°
- la presión se reguló a menos de 50 bar, más precisamente 45 bar,
después, de manera similar para los dos tamaños de partícula buscados, los parámetros de temperatura se regularon de la siguiente manera:
- temperatura de entrada de secado por pulverización: 180°C
- temperatura de salida: 65°C
- temperatura de entrada de la zona de secado: 80°C
- temperatura de salida: 65°C
- temperatura de entrada de la zona de enfriamiento: 15°C.
El polvo llegó a la cinta con un contenido de humedad residual de 2 a 4%.
Al salir de la cinta: los gránulos de harina de microalgas tenían un contenido de humedad residual de 1 a 3%, aproximadamente 2%.
Ejemplo 3. Caracterización de los gránulos de harina de microalgas según realizaciones de la invención.
Las siguientes tablas dan los valores de los parámetros de:
- tamaño de partícula,
- fluidez,
- humectabilidad,
- densidad aparente aireada,
- superficie específica,
- comportamiento después de la dispersabilidad en agua:
o perfil de tamaño de partícula
o potencial zeta
de los gránulos de harina de microalgas según la invención, en comparación con estos mismos parámetros de una harina de microalgas secada por pulverización simple según las condiciones descritas en el ejemplo 2.
Tabla I. Tamaño de partícula (analizador de tamaño de partículas por láser COULTER LS.
Figure imgf000015_0002
La granulación en un dispositivo FILTERMAT permitió obtener poblaciones de gránulos que son polidispersos, que condicionarán sus propiedades notables, tales como:
- Fluidez:
Tabla II. Fluidez (prueba de cohesión A)
Figure imgf000015_0001
Más de 70% de la harina de microalgas secada por secada por pulverización de efecto simple no logró fluir a través del filtro de 2.000 pm (aunque inicialmente se tamizó en 800 pm), transmitiendo la naturaleza "pegajosa" de las partículas que forman dicha harina, mientras que aproximadamente 60% de los gránulos de harina de microalgas según la invención de partículas finas en polvo, o incluso prácticamente todos los gránulos de harina de microalgas según la invención del gran tamaño de partícula, lograron hacerlo.
- Humectabilidad:
Tabla III. Humectabilidad (prueba B)
Figure imgf000016_0001
Se observa que la harina de microalgas convencional, caracterizada por partículas "cohesivas", no logra hidratarse lo suficiente como para depositarse, mientras que los gránulos de harina de microalgas preparados por la presente invención lograron hacerlo sin dificultad, a un grado que dependía de su distribución del tamaño de partícula.
De hecho, los gránulos de tamaño de partícula grande se depositan más fácilmente que los gránulos de tamaño de partícula fino.
- Parámetros de densidad y área de superficie específica:
Tabla IV. Densidad y superficie específica.
Figure imgf000016_0002
Como se indicó anteriormente, se observa que, sorprendentemente, los gránulos de harina de microalgas preparados por las realizaciones de la presente invención tenían una densidad aparente aireada más alta que la de la harina de microalgas secada por medios más convencionales.
También se debe tener en cuenta que, en virtud de su distribución de tamaño de partícula, los gránulos de harina de microalgas tienen, en comparación con la harina de microalgas, un área de superficie específica más pequeña.
- Dispersabilidad en agua.
Estas mediciones se realizaron en gránulos de harina de microalgas homogeneizados en agua para transmitir con mayor precisión sus propiedades funcionales.
Tabla V. Dispersabilidad en agua.
Figure imgf000017_0001
Una vez homogeneizados, los gránulos de tamaño de partícula finas y grandes tenían un comportamiento idéntico y formaban dispersiones que eran más estables que las obtenidas con harinas convencionales.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Gránulos de harina de microalgas, caracterizados porque tienen al menos una de las siguientes características:
- una distribución de tamaño de partícula multimodal, medida en un analizador de tamaño de partícula, de 2 a 400 |jm,
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 0,5 a 60% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados, a un valor de 0,2 a 4,0 cm, preferiblemente de 1,0 a 3,0 cm,
y en que contienen al menos 25% en peso de lípidos.
2. Gránulos según la reivindicación 1, caracterizados porque los gránulos de harina de microalgas contienen al menos 80% en peso de biomasa de microalgas.
3. Gránulos según la reivindicación 1 o 2, caracterizados porque las microalgas son de género Chlorella.
4. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque tienen grados de fluidez, determinados según una prueba A:
o 0,5 a 45% en peso para el sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 0,5 a 50% en peso para el sobredimensionado a 1.400 jm , y
o 0,5 a 95% en peso para el sobredimensionado a 800 jm .
5. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque tienen:
- una distribución de tamaño de partícula bimodal, de 2 a 60 jm , que comprende dos poblaciones centradas en 4 jm y 30 jm ;
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 30 a 60% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 20 a 60% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados, a un valor de 0,2 a 2,0 cm, preferiblemente de 1,2 a 1,4 cm.
6. Gránulos según la reivindicación 5, caracterizados porque tienen grados de fluidez, determinados según una prueba A:
o 35 a 45% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 35 a 60% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 800 um.
7. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque tienen:
- una distribución de tamaño de partícula trimodal, de 2 a 400 |jm, que comprende tres poblaciones centradas en 4 jm , 40 jm y 100 jm ,
- grados de fluidez, determinados según una prueba A,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 2.000 jm ,
o 0,5 a 20% en peso sobredimensionado a 1.400 jm ,
o 60 a 95% sobredimensionado a 800 jm ,
- un grado de humectabilidad, expresado según una prueba B, por la altura del producto depositado en un vaso de precipitados, en un valor de 2,0 a 4,0 cm, preferiblemente de 2,6 a 2,9 cm.
8. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizados porque tienen una densidad aparente aireada de 0,30 a 0,50 g/ml o caracterizados porque tienen una superficie específica según el método BET de 0,10 a 0,70 m2/g, preferentemente de 0,10 a 0,60 m2/ g.
9. Gránulos según la reivindicación 5 o 6, caracterizados porque tienen una superficie específica según el método BET de 0,50 a 0,70 m2/g, preferiblemente de 0,50 a 0,60 m2/g, aún más preferiblemente de 0,55 m2/g.
10. Gránulos según la reivindicación 7, caracterizados porque tienen una superficie específica según el método BET de 0,15 a 0,25 m2/g, preferiblemente de 0,20 m2/g.
11. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizados porque su dispersabilidad en agua se refleja en:
- una distribución de tamaño de partícula bimodal que tiene dos poblaciones centradas en 0,4 y 4 jm , - un potencial Zeta de -45 mV para un pH> 5 y un pl de 2,4.
12. Gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizados porque el porcentaje de células intactas es de 5% a 95%, preferiblemente de 25% a 75%.
13. Un proceso para preparar los gránulos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
1) preparar una emulsión de harina de microalgas en agua con un contenido de materia seca de 15 a 40% en peso, de harina de microalgas que se compone de una pluralidad de partículas de biomasa de microalgas que contienen al menos 25% en peso de células secas de lípidos,
2) introducir esta emulsión en un homogeneizador de alta presión,
3) pulverizar en un secador vertical con pulverizador equipado con una cinta móvil en su base y con una boquilla de alta presión en su parte superior, mientras que al mismo tiempo regula:
a) la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de o bien más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, o bien a valores de menos de 50 bar,
b) el ángulo de pulverización es de 50° a 80°, a una temperatura de entrada de 160° a 250°C, o de 160° a 200°C, o de 170° a 190°C, y
c) la temperatura de salida en esta zona de secado por pulverización es de 55° a 90°C, preferiblemente de 60° a 70°C,
4) regular las temperaturas de entrada de la zona de secado en la cinta móvil de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 80°C, y la temperatura de salida de 40° a 80°C, preferiblemente de 60° a 70°C, y regular las temperaturas de entrada de la zona de enfriamiento a una temperatura de 10° a 40°C, preferiblemente de 10° a 20°C, y la temperatura de salida de 20° a 80°C, preferentemente de 20° a 60°C,
5) recoger los gránulos de harina de microalgas así obtenidos,
en donde la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de más de 100 bar, preferiblemente de 100 a 150 bar, con un ángulo de rociado de 60° a 75° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula bimodal de 2 a 60 pm, que comprende dos poblaciones centradas en 4 pm y 30 pm, y la presión aplicada en las boquillas de pulverizado a valores de menos de 50 bar con un ángulo de pulverizado de 60° a 70° da como resultado la producción de gránulos que tienen una distribución de tamaño de partícula trimodal en el intervalo de 2 a 400 pm , que comprende tres poblaciones centradas en 4 pm, 40 pm y 100 pm.
14. Un proceso según la reivindicación 13 para preparar los gránulos de la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque
- la presión aplicada en las boquillas de pulverizado es mayor o igual a 100 bar, y
- el ángulo de pulverización es de 60° a 75°.
15. Un proceso según la reivindicación 13 para preparar de los gránulos de la reivindicación 7, caracterizado porque
- la presión aplicada en las boquillas de pulverizado es menor o igual a 50 bar, y
- el ángulo de pulverización es de 60° a 70°.
16. Uso de los gránulos de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 u obtenidos según el proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en un producto alimentario.
17. Un producto alimentario que contiene los gránulos de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, u obtenido según el proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en sopa, salsa, condimento, helado, huevos deshidratados, masa, pan, bizcocho, galleta o una mezcla seca para hornear.
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