PT852589E - Processo para a preparacao de farinha de sementes de guar pura - Google Patents

Description

Descrição “Processo para a preparação de farinha de sementes de guar pura” E objecto da presente invenção um processo para a preparação de farinha de sementes de guar que, quando é dissolvida em água, origina uma solução transparente com elevada viscosidade, em que o processo não obstante a extensiva purificação origina bons rendimentos da farinha pura. As soluções transparentes muito viscosas de farinha de sementes de guar pura são sobretudo de grande importância na indústria de artigos alimentares. A farinha de semente de guar encontra utilização como agente espessante no sector têxtil e de explosivos, como agente ligante na indústria do papel, como agente floculante na preparação de minérios e como agente auxiliar no transporte de gás natural e de petróleo, no domínio farmacêutico e cosmético e como agente espessante, emulsionante e (co)estabilizador no domínio dos artigos alimentares e na tecnologia dos artigos alimentares.

Na indústria farmacêutica, a farinha de sementes de guar é utilizada para a incorporação por pulverização, por exemplo, de vitaminas para aumentar a sua estabilidade em armazenagem. Além disso, a utilização de farinha de semente de guar em sprays garante uma distribuição quase monomolecular das substâncias activas e, por consequência, uma ressorpção uniforme melhorada o que é desejável no caso de agentes antiasmáticos e diversos antialérgicos. Não existe qualquer perigo de formação de reacção alérgica pelo devido ao extraordinariamente pequeno teor de proteína da farinha de sementes de guar pura por qualquer medicamento que contenha esta substância. Outras utilizações neste domínio são a formulação de comprimidos de acção retardada e como agente para diminuir o teor de colesterol no plasma. No campo medicinal, a farinha de sementes de guar é também utilizada como agente emulsionante e estabilizador em agentes de contraste. A farinha de semente de guar tem-se mostrado entre outros também como agente dietético ideal porque o seu constituinte principal, o assim chamado galactomanano, não atacado pelas enzimas no estômago nem dos intestinos. Isto é de esperar na medida em que no sistema da digestão humano até ao intestino grosso não existem β-mananases nem α-galactosidases que são indispensáveis para a separação destes constituintes. Porque os constituintes fundamentais da farinha de sementes de guar não entram no metabolismo humano, a farinha de sementes de guar de maneira nenhuma deve ser considerada como veículo de calorias ou fornecedor de calorias. Porque a farinha de semente de guar é constituída completamente por polissacáridos neutros, isto é, exactamente como galactomananos, que não possuem nem ácido urónico nem outros grupos ionogénicos, representam do ponto de vista fisiológico um material completamente inofensivo.

Uma outra vantagem relativamente à sua utilização como aditivo de produtos alimentares é a sua completa neutralidade de paladar. Ela encontra utilização em produtos alimentares ou bebidas de reduzidas calorias ou gorduras que são frequentemente hoje consideradas pelos consumidores como “ligeiras” (“light”). A adição de farinha de sementes de guar a estes produtos confere-lhes uma consistência “cremosa”. Na preparação de sumos de frutas, a farinha de sementes de guar utiliza-se para ressuspender uniformemente a polpa de frutos; em pudins e cremes serve como agente espessante em gelados, batidos de leite, mousse e produtos semelhantes, como estabilizador.

Com preparações tradicionais de farinha de sementes de guar só se registou uma pequena acção de metabolismo molecular com o biopolímero xantano. Por mistura destes dois colóides, no entanto, não se verificou um aumento sinérgico da viscosidade uma formação específica de gel como no caso da carubina, da farinha de sementes de alfarroba e xantano. No caso de se aquecerem conjuntamente misturas numa proporção de 1:1 da farinha de semente de guar de acordo com a invenção é xantano e se arrefecer a 4°C (temperatura de frigorífico) forma-se um gel. Uma .. vantagem desta combinação de farinha de sementes de guar de acordo com a presente invenção e xantano consiste no facto de que o gel destes dois componentes funde à temperatura do corpo e portanto é excelentemente apropriado para a preparação de produtos alimentares do tipo de gel, como substância veicular, na administração de medicamentos com a forma de supositórios e semelhantes. A farinha de sementes de guar e xantano são, além disso, utilizadas conjuntamente como co-estabilizadores na preparação de molhos para saladas porque esta combinação, ao contrário da farinha de sementes de guar, se for utilizada sozinha, é resistente a ácidos.

Farinha de sementes de guar é obtida a partir do endoesperma das sementes de guar (Cyamopsis tetragonobolus). A farinha de semente de guar consiste principalmente em galactomananos, isto é, em polissacáridos cuja cadeia principal no sentido l->4 está acoplada por ligações β-glicosídicas e compõe-se de manose que está ligada com galactose por meio de grupos OH primários. A proporção de manose não substituída para manose substituída por galactose monta a cerca de 2.1, em que as unidades substituídas não estão colocadas rigorosamente de maneira alternada mas em grupos de duas ou três unidades nas moléculas de Μ poligalactomanano. Os galactomananos de guar, já em pequenas concentrações com água formam soluções muito viscosas. As soluções com 1% em peso de farinha de sementes de guar usual no comércio em água originam viscosidades de cerca de 3 000 a 6 000 mPa.s.

Os galactomananos de guar dividem-se em galactomananos solúveis em água fria, solúveis em água quente e insolúveis com base nas suas diferenças químicas e físico-químicas.

Para a obtenção e purificação da farinha de sementes de guar, a semente de guar é tratada mecanicamente, obtendo-se aproximadamente 35 partes de metades de endoesperma de guar inpuras e aproximadamente 60 partes de farinha de gérmen de guar. A farinha de gérmen de guar consiste essencialmente no gérmen das sementes, nas cascas das sementes escoriadas e em pequenas partes de endoesperma. O endoesperma envolve completamente o gérmen e é por seu lado encerrado na casca das sementes. Uma camada de células ricas em proteína semelhante a aleurona envolve o endoesperma cujas células estão apertadamente endentadas com o endoesperma Esta camada rica em proteína limita a casca das sementes.

As metades do endoesperma impuras podem ainda ser purificadas mecanicamente e originam fragmentos de diferentes qualidades relativamente ao seu teor de proteínas, aos seus componentes não hidrolisáveis por ácidos (A.I.R.) assim como ao teor de cascas. A designação “fragmento” corrente nos círculos técnicos é equiparada à expressão “metades do endoesperma”. Não obstante a farinha de sementes de guar como agente espessante já ter uma larga utilização, pretende-se melhorar o seu grau de pureza e, por consequência, as suas propriedades físicas e fisiológicas com ele ligadas. A pureza da farinha de sementes de guar é especialmente de grande importância para a sua utilização no domínio dos produtos alimentares. É igualmente desejável uma melhor utilização dos componentes principais do endoesperma de modo que estes sejam utilizados nos correspondentes dos ramos industriais multiplicados em vez de derivados de celulose transparentes solúveis em água ou em vez de outros polissacáridos ou de polímeros sintéticos claros solúveis em água.

Se se dissolvem em água a 25°C ou 86 a 89°C durante 10 minutos os produtos que consistem em farinha de semente de guar pura a processar para obtenção de farinha, actualmente obtidos no mercado, obtém-se soluções turvas. Se o material insolúvel destas soluções for centrifugado com grandes forças de centrifugação (>35 000 x g) concluí-se que 23 - 35% da farinha de semente de guar consiste em material centrifugado.

Ensaios microscópicos mostraram que o material centrifugado é constituído principalmente por fragmentos da casca, corpos proteínicos, células periféricas insolúveis, células intactas do endoesperma interior abertas e outras impurezas fragmentadas respectivamente das sementes. Uma derivatização química da farinha de sementes de guar (eterificação, hidroxipropilação, cationização, etc.) possibilita a preparação de produtos com comportamento de dissolução em água signifícativamente melhorado e, por consequência, uma muito maior transparência das soluções.

Um dos processos até agora utilizados para a obtenção de farinha de sementes de guar utiliza dissolventes clorados como por exemplo tricloroetileno (vide EP 0 130 946, Meyhall Chemical AG). A solução foi fraccionada por simples repouso ou centrifugação, em que se formou uma fracção rica em proteínas (fracção que flutua) e se separou uma fracção pobre em proteínas (fracção que se afunda).

Verificou-se que a fracção flutuante superior do endoesperma processado com obtenção de farinha como Guar CSA 200/50 pode conter até 25% de proteínas e a fracção inferior que perfaz 75% da farinha pura, contém aproximadamente 1,5 a 1,6% de proteína. A fracção que se afunda é por exemplo apropriada para a preparação de derivados catiónicos, que depois da sua dissolução originam soluções aquosas transparentes. O mconveniente deste processo é o facto de que os fragmentos da casca finamente moídos igualmente se encontram na fracção inferior.

Um outro inconveniente é a utilização de dissolventes halogenados porque é necessária uma massa volúmica de 1,47 a 1,48 kg/1. As proteínas possuem uma massa volúmica igual a 1,3 kg/1 e os galactomananos uma massa volúmica de 1,5 a 1,55 kg/1 de acordo com o teor de humidade. A farinha de semente dé guar preparada com o processo descrito na presente memória é principalmente apropriada para utilizações técnicas na área dos produtos alimentares. Esta farinha de semente de guar não é realmente utilizável porque restos do dissolvente halogenado utilizado, 10 ppb, foram detectados nas fracções extraídas com etanol e que ficam no produto final. Dissolventes halogenados são tóxicos em proporção diferente e corrosivos e frequentemente possuem propriedades alergizantes. Também por razões de protecção do meio ambiente se teve de desistir deste processo.

Um outro processo para a preparação de farinha de sementes de guar pura foi reivindicado já em 1969. Ele consistia no tratamento alcalino de fragmentos previamente inchados a altas temperaturas em que 100 partes de alcali foram absorvidos por 100 partes de SPS. A grande quantidade de alcali, isto é NaOH, tinha de ser lavada. Isto realizou-se com água fria numa proporção de 1:80 (SPS:H20) e numa fase de desidratação com isopropanol (IPA), na qual simultaneamente se neutralizava a NaOH residual dos fragmentos purificados por meio de ácido acético.

Depois da moagem, obteve-se uma farinha de sementes de guar pura de elevada qualidade com um rendimento de 60-70%, em relação ao material bruto de SPS (fragmentos simplesmente purificados). Em 1969 este processo foi aperfeiçoado por Stein, Hall & Co, Long Island City, Nova Iorque. O actual processo de lavagem com água baseia-se neste processo. A finalidade deste processo de lavagem de derivados de guar é eliminar fragmentos de cascas e camadas de células periféricas, assim como eliminar subprodutos das diversas reacções de eterificação (hidroxipropilação, carboximetilação e cationização e/ou as suas combinações). Não obstante o extensivo processo de purificação acima descrito ainda não se obteve até hoje a pretendida farinha de sementes de guar não derivatizada, pura, por razões de ordem económica, a qual originasse uma solução aquosa transparente simultaneamente com elevada viscosidade com bons rendimentos.

Os inconvenientes das maneiras de proceder do processo para a purificação e obtenção de farinha de sementes de guar pura até agora usadas são: 1. grandes perdas de partes de endoesperma valiosas na purificação mecânica e, por consequência, pequenos rendimentos em farinha de semente de guar pura em relação ao material de partida; 2. fragmentos de cascas que se encontram ainda sempre nas diferentes qualidades de fragmentos e prejudicam em larga medida a funcionalidade do produto final modificado; 3. células periféricas ricas em proteína da camada aleurónica que 8 dificilmente incham e igualmente influenciam negativamente a funcionalidade do produto final; 4. existência de outras impurezas das sementes de guar, tais como impurezas de madeira que não devem estar presentes

Foi portanto insistentemente pretendido desenvolver um processo para a preparação de farinha de sementes de guar que eliminasse os inconvenientes mencionados antes e originasse uma farinha de sementes de guar com bons rendimentos que, depois da sua dispersão em água, origine uma solução transparente muito viscosa que encontra utilização por exemplo na indústria dos produtos alimentares, nas indústrias farmacêutica, de corantes e de tintas, assim como na recuperação de óleos. O objectivo da presente invenção é satisfazer as exigências mencionadas antes, isto é, por meio de um novo processo de preparação se obterem bons rendimentos em farinha de sementes de guar pura especialmente apropriada para indústria dos produtos alimentares e que origine soluções aquosas transparentes muito viscosas. O processo de acordo com a presente invenção para a preparação de farinha de sementes de guar pura é definido na reivindicação 1 da patente e compreende as seguintes fases: (a) tratamento de fragmentos de guar com ácido; (b) uma ou várias lavagens com água dos fragmentos tratados com ácido e/ou neutralização com uma solução alcalina aquosa; (c) tratamento dos fragmentos com uma solução alcalina aquosa; (d) lavagem dos fragmentos com água; (e) desidratação dos fragmentos com uma solução aquosa de álcool.

Uma primeira condição prévia para a obtenção de farinha de sementes de guar pura é a melhoria do material de partida, os assim chamados fragmentos. Os fragmentos recobertos com casca devem perfazer até 42,5% em peso das sementes. As partes da casca-endosperma que se sobrepõem e que constituem 13,5% da semente, são essencialmente insolúveis em água. O gérmen das sementes constitui os restantes 44%. Estas proporções de quantidades mostram que o rendimento teórico em fragmentos utilizáveis para a invenção e sem partes sobrepostas é igual a 32%. A farinha de sementes de guar pura de acordo com a presente invenção prepara-se mais vantajosamente a partir de fragmentos que têm um teor de proteína igual a 4,2% e uma proporção de A.I.R. igual a 1,8%.

Farinha de sementes de guar pura, cujo material de partida de acordo com a invenção consiste preferivelmente em fragmentos com a máxima pureza que estão presentemente à disposição, pode preparar-se depois de um tratamento com ácido com a utilização de ácido sulfúrico a 70 até 96%, preferivelmente 96% (baseando-se em 8 a 12% em relação ao peso dos fragmentos) à temperatura ambiente ou a temperaturas elevadas.

Se a concentração do ácido sulfúrico for menor do que 70% em peso, obtêm--se menores rendimentos em produtos de guar que, além disso, possuem também menores viscosidades. A sucessão das diferentes operações de tratamento depois do tratamento com ácido pode variar pelo que a farinha de sementes de guar resultante possui diferentes propriedades relativamente ao seu comportamento de viscosidade, transparência à luz, teor de proteína e de A.I.R.. A sequência das operações de tratamento pode por exemplo ser escolhida a partir das seguintes sequências técnicas para mencionar algumas possibilidades: 1. lavagem - tratamento alcalino - lavagem - desidratação e eventualmente neutralização, preferivelmente com um ácido orgânico - secagem e/ou moagem 2. neutralização dos fragmentos tratados com ácido - lavagem - tratamento alcalino - lavagem - desidratação e eventualmente se se realizou uma neutralização de preferência com um ácido orgânico - secagem e/ou moagem.

Uma desidratação com álcool isopropílico ou com um outro álcool como metanol, etanol, álcool N-propílico, álcool N-butílico ou semelhantes é uma “obrigação” absoluta no caso de se ter de preparar bons produtos. Um tratamento com IPA melhora a clareza das soluções aquosas de farinha de sementes de guar. Eventualmente ao mesmo tempo que se efectua o tratamento com IPA pode realizar-se uma neutralização com ácido acético a 99% ou um outro assim chamado ácido para produtos alimentares como ácido cítrico, ácido tartárico, ácido fórmico ou semelhantes. O grau do humedecimento durante a moagem influencia as propriedades do produto final de farinha significativamente. Quanto maior for o teor de humidade numa massa considerada como técnica, tanto maior é a quantidade dos polissacáridos solúveis, quer dizer, tanto maior é o rendimento em galactomananos activos. Isto pode ser esclarecido pelo aumento do volume das células por causa da grande massa de humidade. Durante a moagem, as células inchadas são obrigadas a uma definida abertura ou formação de fendas, em que a membrana das células pode rasgar-se com a hipótese de que as partículas inchadas sejam significativamente maiores do que as aberturas (a elasticidade das células desempenha igualmente um 11 papel importante). Na preparação de soluções em água, os galactomananos libertam--se das células distribuídas dessa maneira, o que não é o caso das células não destruídas. Nestes casos, os galactomananos permanecem no interior das células intactas e não contribuem activamente para a viscosidade da solução.

Um teor de humidade de aproximadamente 72% a 75% na moagem é aceitável por razões práticas e técnicas. Teores de humidade inferiores a 72% na moagem influenciam a qualidade da farinha de sementes de guar. Um maior teor não proporciona nenhumas vantagens.

Uma vantagem da presente invenção consiste na possibilidade de preparar produtos para soluções, como por exemplo viscosidades tão pequenas como 45 mPA.s e soluções com até 9 000 a 10 000 mPA.s. com uma concentração de 1% em água a 25°C.

Uma outra vantagem da presente invenção consiste no facto de se prepararem produtos de guar cujo teor de proteína é tão pequeno como 0,2 a 0,5.

Os rendimentos em farinha de sementes de guar pura variam entre 70% e 80%. A adição de bórax durante o tratamento alcalino ou durante uma fase da lavagem em condições alcalinas facilita essencialmente o processo de purificação. Uma humidificação ou inchamento excessivo pode evitar-se por meio de 0,05% de bórax em relação ao peso dos fragmentos de partida. O produto final, depois da adição de bórax, no entanto não é apropriado para a utilização no domínio dos artigos alimentares parque no produto final ficam vestígios de bórax (aproximadamente 20 ppm).

Uma derivatização dos galactomananos da farinha de sementes de guar é importante para sua solubilidade em água fria. Por meio da derivatização (por exemplo, carboximetilação, hidroxipropilação, etc.) adicionam-se um ou mais grupos não iónicos, aniónicos ou catiónicos por meio do que os galactomananos solúveis em água quente se tomam solúveis em água fria. A derivatização tem geralmente lugar no fim da purificação. Como é o caso anteriormente mencionado da adição de bórax, a utilização da farinha de sementes de guar derivatizada não é permitida na indústria dos artigos alimentares. A farinha de sementes de guar derivatizadas, especialmente por catiões activados, utiliza-se no entanto, por exemplo em produtos cosméticos como condicionadores do cabelo, loções corporais e utilizações semelhantes. O material que resulta da presente invenção é especialmente vantajoso porque se dissolve em água e origina soluções de grande clareza. Uma solução a 1% (0,9% de substância seca) da farinha de sementes de guar pura preparada com este novo processo possui uma viscosidade de 9 000 a 10 000 mPa s a 25°C, se essas soluções forem preparadas num misturador doméstico com a utilização de água quente a 90 a 100°C. Os produtos muito viscosos possuem um teor de proteína como também um teor de A.I.R. de apenas 0,2 a 0,6%. Pela escolha das operações do processo necessárias (tratamento ácido, lavagem com água, tratamento com IP A) pode obter-se uma transparência da solução aquosa de até 94%. Uma solução a 0,5% da farinha de sementes de guar pura com viscosidade extremamente alta possui a um comprimento de onda de 500 nm numa cuvete de lcm a 25°C uma transmitância de 74 a 81%, ao contrário de soluções de fragmentos não tratados que se prepararam com a mesma concentração e temperatura que apresentaram uma transmitância da luz compreendida entre 46 e 48%. A limpidez comparável de soluções das fracções que se afundam são obtidas por fraccionamento de produtos de guar moídos em hidrocarbonetos halogenados com fluorados em igual a cerca de 56%. A viscosidade foi medida num viscosímetro Brookfield RVT, a transparência das soluções num fotoespectrómetro. A invenção é em seguida esclarecida por meio de alguns exemplos. Como material de partida para os exemplos descritos utilizaram-se fragmentos da qualidade máxima. Valores tais como as quantidades de NaOH utilizadas para a neutralização, proporções de lavagem, teor de proteína e viscosidade são referidos nos quadros correspondentes.

Exemplo I

Tratamento dos fragmentos com ácido sulfurico concentrado à temperatura ambiente, seguido por uma operação de neutralização/lavagem.

Para iniciar a purificação, foi nítido que o ácido sulfurico concentrado utilizado não penetrasse nos fragmentos da casca que estavam ainda ligados com as metades do endosperma. Isso evitava que as camadas periféricas que estavam de baixo dela fossem tratadas como pretendido.

No decurso desta primeira série de ensaios (ensaios 1 a 12, Quadro I) foi possível reduzir o teor de proteína de 4% para 1,4%. Isto mostra que a maior parte das camadas tratadas com ácido tinha sido eliminada durante a fase de lavagem alcalina para neutralização do ácido.

Os fragmentos foram pesados num copo de filtração por vidro e adicionou-se rapidamente a quantidade necessária de ácido sulfurico. Misturou-se cuidadosamente com uma espátula de plástico.

Durante o tratamento com ácido, os fragmentos foram misturados 14 repetidamente. Em seguida, adicionou-se água de lavagem alcalina e agitou-se a suspensão durante 5 a 10 minutos. Os fragmentos tratados desta maneira foram recuperados por filtração e, em caso de necessidade, lavados mais uma vez. O peso do filtrado foi anotado. Os fragmentos purificados foram hidratados com um teor de humidade de 70% antes da moagem por adição da quantidade de água que falta.

Os fragmentos inchados foram moídos com utilização de um moinho de mesa

Retsch.

Exemplo II

Tratamento dos fragmentos por ácido sulfúrico concentrado a 96% a 103°C durante 15 a 30 minutos e sua lavagem com água alcalinizada e lavagem adicional com água.

Os fragmentos foram misturados com a quantidade necessária de ácido sulfurico (10 a 15%) depois do que foram ligeiramente alcalinizados com uma solução de NaOH a 0,5% (Quadro I, Ensaios 13 a 17). Isto permite o controlo da distribuição do ácido. Os fragmentos alcalinos são amarelos e depois do tratamento com ácido são de cor âmbar.

Os fragmentos ácidos foram colocados numa chapa de vidro e secos numa estufa de ar aquecido com a temperatura necessária (96 a 103°C).

Depois deste tratamento, os fragmentos são lavados, neutralizados simultaneamente e lavados ainda mais uma vez. A proporção global de água de lavagem foi no máximo igual a 1:10. O tratamento posterior realizou-se como se descreveu no Exemplo 1. O teor de proteína da farinha de semente de guar purificada pode descer para 1,2%. Os valores da viscosidade são referidos no Quadro IV. 15 /:

Exemplo IIA

Os fragmentos foram tratados como se descreveu no Exemplo II. No Ensaio 18 (Quadro I), em adição à fase da lavagem com água, os fragmentos inchados ainda alcalinos foram desidratados com isopropanol quente (IPA) numa proporção de fragmentos: IP A igual a 1:2 e neutralizados com ácido acético, por meio de que o teor de proteína desceu abaixo de 1%, que se repetiu por tratamento alcalino adicional das proteínas e uma extracção parcial.

Nos Ensaios 19 e 20 (Quadro I) reduziu-se a quantidade de ácido sulfurico para 8%; incluiu-se uma operação de desidratação com IPA na proporção fragmentos: IPA igual a 1:1,8. O teor de proteína da farinha de sementes de guar purificada era ligeiramente maior do que 1% (vide Quadro I).

Exemplo III

Tratamento de fragmentos com 8% de ácido sulfurico e tratamento alcalino com utilização de diferentes quantidades de NaOH a temperaturas altas, lavagem com água e desidratação.

As condições e os resultados dos ensaios descritos em seguida são anotados no Quadro II.

Os fragmentos foram pesados num copo de precipitação de vidro e adicionou-se a quantidade necessária de ácido sulfurico, depois do que os fragmentos foram tomadas ligeiramente alcalinos com 5% de NaOH. A hidrólise teve lugar a 105°C durante 20 minutos, depois do que se adicionou alcali a 65 até 70°C durante apenas 7 minutos.

Os fragmentos alcalinos foram lavados com água e desidratados com IPA numa proporção de 1:1,6 a 55 a 62°C, depois foram secos para eliminar o IPA restante. O teor de humidade foi regulado para 70% e os fragmentos foram moídos.

De acordo com o processo descrito antes, trataram-se 100 g de fragmentos com 4 g de NaOH a 5%. Depois de 2 a 5 minutos, adicionou-se a quantidade usual de 8 g de um ácido sulfurico a 96% e misturou-se o melhor possível.

As quantidades de ácido utilizadas para os ensaios 23, 24, 25 e 26 são ligeiramente diferentes de 8 g: N°23: 8,1 g N°24: 8,56 g N°25: 8,28 g N°30: 8,04 g A hidrólise das camadas periféricas teve lugar durante 20 minutos a 102 até 106°C.

Os fragmentos ácidos dos Ensaios N°24, 25 e 26 foram lavados com água numa proporção de 1:2, 1:1,6 e respectivamente 1:1,6 (70°C) e em seguida tratados com NaOH.

Os outros ensaios foram tratados uma vez com NaOH a 30% a elevadas temperaturas, em seguida lavados com água e desidratados com IP A. O álcool foi eliminado com ar quente o mais poderosamente possível. Os fragmentos foram humedecidos até 70% e moídos num moinho de Retsch (vide Quadro II).

Nos Ensaios 27 a 32 (Quadro II), a água de lavagem depois do tratamento com compostos alcalinos tinha uma temperatura de 70°C. Este aumento da temperatura da água influenciou ligeiramente a viscosidade final existente (num intervalo de 4400 a 5750 mPa s), ao contrário do que uma lavagem a altas temperaturas depois do tratamento ácido originou uma redução significativa da viscosidade (Ensaio N°26: 1550 mPa s.). O teor de proteína dos produtos purificados variou nos Ensaios N°21 a 32 entre 0,67 e 1,11% (baseando-se em 10% de humidade):

Nos Ensaios N° 24, 25 e 26, os fragmentos tratados com ácido foram primeiramente lavados com água e em seguida tratados com álcali como se descreveu antes. O teor de proteína desceu para 0,7%, existindo em todos os casos o perigo de que os galactomananos sejam degradados (vide Ensaio N° 26, Quadro II). Exemplo IV

Tratamento dos fragmentos com 6-11% de ácido sulfurico a 96% a 105°C seguido por uma operação de neutralização/lavagem e tratamento com álcali, lavagem, desidratação e neutralização com ácido acético.

No Quadro III estão reunidas as condições dos ensaios descritos em seguida.

Os fragmentos tratados com ácido, neutralizados, foram desprotonizados com um grande excesso de NaOH a 30% ou NaOH a 23% a altas temperaturas de 45 -50°C nos Ensaios N°34 e 65 e 65 - 70°C nos restantes ensaios.

Os fragmentos tratados com álcali foram duas vezes lavados com água, desidratados e simultaneamente neutralizados com ácido acético a 99% em IP A. A proporção fragmentos: IPA foi igual a 1:1,6. A maior parte do IPA ainda contido foi eliminado por tratamento com ar quente (70°C), depois do que os fragmentos foram humidificados com água até 70%. Os fragmentos foram moídos seguidamente num moinho Retsch.

Os produtos dissolvidos em água apresentavam viscosidades com simultaneamente uma clareza extraordinária e muito pequeno teor de proteína. Os resultados estão referidos no Quadro VI. Os produtos do Ensaio N° 36 mantém por 18 &

exemplo um teor de proteína tão baixo como 0,45% e, no entanto, continham 1 -2% de acetato de sódio.

Exemplo V

Eliminação das camadas periféricas dos fragmentos com 8% de ácido sulfurico a 96%, seguida por uma neutralização ou lavagem/hidratação, de um tratamento alcalino e de lavagem/desidratação/neutralização.

Nos Ensaios 71-85 alcahnizaram-se 100 g de fragmentos como habitualmente. Os fragmentos dos outros ensaios foram primeiramente tratados com a quantidade necessária de ácido sulfurico.

Em outros ensaios não mencionados na presente memória descritiva, os fragmentos neutralizados foram tratados com quantidades estequiométricas de NaOH com a utilização de soluções de NaOH com concentrações de 30 e respectivamente 23%. Então, lavaram-se duas vezes com água, respectivamente em uma proporção de 1:2. O subsequente tratamento alcalino realizou-se a 65-70°C durante 5 minutos, depois do que os fragmentos foram lavados duas vezes com água numa proporção de 1:3,2 e 1:8,4, depois do que se desidratou em IPA e se neutralizaram com ácido acético a 99%. O IPA foi eliminado por tratamento com ar quente e os fragmentos foram moídos como se descreveu nos exemplos referidos antes. O teor de proteína montou a 0,55% respectivamente 0,65%.

Em outros ensaios não citados, o primeiro processo de lavagem realizou-se com água apenas uma vez numa proporção de 1:2. Pôde verificar-se que o tratamento alcalino a 65-70°C permite uma extracção com mais proteína do que o realizado a 50-55°C.

Quando se utilizou H3PO4 em vez de H2SO4, eliminou-se menos proteína e 19 19

obtiveram-se viscosidades menores.

Exemplo VI

Eliminação das camadas de fragmentos periféricos de acordo com Exemplo V, com omissão da operação de lavagem depois do tratamento com ácido.

Os fragmentos ácidos, depois da hidrólise das camadas periféricas, foram neutralizados com soluções alcalinas de diferente concentração. Em seguida, realizou-se um tratamento alcalino a 65-70°C durante 7 minutos e os produtos foram lavados com água e desidratados/neutralizados e processados como habitualmente. A acção da concentração alcalina na neutralização influencia a viscosidade final observada como se refere abaixo, consideravelmente. A transmitância da luz é melhorada quanto menor for a concentração de NaOH (vide Quadro IV).

No Ensaio N° 57, os fragmentos neutralizados foram tratados com uma pequena quantidade de água depois do tratamento ácido, antes de se realizar o tratamento com lixívia de hidróxido de sódio.

Os ensaios anteriores mostraram que uma humidificação dos fragmentos tratados com ácido neutralizados exerce influência sobre a viscosidade. Portanto, os ensaios descritos seguidamente realizaram-se sem esta humidificação. Simultaneamente a concentração de NaOH vanou durante o tratamento alcalino. Nos Ensaios 68 a 73 (Quadro V) utilizou-se NaOH a 19%, nos ensaios 74 a 76 a 24% e nos ensaios 77 a 79 a 24,4%. Nos Ensaios 68 a 73, o tratamento alcalino demorou 8 minutos e nos Ensaios 74 a 79 10 minutos.

No Ensaio N° 73 lavou-se com uma maior proporção fragmentos: H20. Realizou-se uma operação de lavagem adicional com uma proporção de 1:4. Esta lavagem adicional originou um produto com uma maior viscosidade.

Nos Ensaios 71 a 79 (Quadro V), alcalinizaram-se os fragmentos de partida, o que produziu um efeito positivo sobre as viscosidades finais.

Os Ensaios N° 78 e 79 mostram que uma desidratação alcalina com IP A, seguida por uma neutralização em duas fases, destrói a viscosidade final.

Nos Ensaios 80 e 81 até 85 (Quadro VI) pode igualmente verificar-se que a concentração alcalina ou uma operação de lavagem durante ou depois da neutralização dos fragmentos ácidos originou uma diminuição da viscosidade. , ' Exemplo VIA

Realização do ensaio vide Exemplo VI, com a diferença de à primeira neutralização se seguir uma operação de humidificação.

Ensaios N° 60 a 67 (Quadro V) O Ensaio N° 60 originou uma viscosidade pequena, embora uma maior transparência.

Os Ensaios 61 a 63 referidos no Quadro VII mostram nitidamente a influencia positiva da quantidade de álcali utilizada para a eliminação da proteína dos fragmentos.

Os Ensaios N° 64 a 67 mostram que um maior tempo de neutralização depois da hidrólise ácida das camadas periféricas permite a preparação de produtos de guar com maior viscosidade (2790-3075 mPa s contra 2300 mPa.s).

Os fragmentos purificados (que se baseiam em 10% de humidade) foram dissolvidos em água desmineralizada aquecida a 90 a 100°C com uma concentração de 1% e com a utilização de um misturador doméstico.

Exemplo VII

Purificação dos fragmentos com ácido concentrado, tratamento alcalino, 21 lavagem e desidratação/neutralização.

Ensaios N° 133 a 141

Incubaram-se 100 g de fragmentos com 4 g de NaOH a 5% durante 10 minutos à temperatura ambiente. Adicionaram-se 12 g de H2S04 a 96% e agitou-se à temperatura ambiente durante 7 minutos. A reacção realizou-se então durante 67 minutos à temperatura ambiente. Nos Ensaios N° 134 a 141 adicionaram-se 88 g de uma NaOH a 23%, no Ensaio N°133, 88 g de um NaOH a 18%. Agitou-se a mistura durante 3 minutos a 74°C e realizou-se a reacção durante 14 minutos a 85 até 62°C.

No Ensaio N° 133 agitou-se a 57°C durante 3 minutos e deixou-se reagir durante 7 minutos a 74 a 64°C.

Lavou-se duas vezes com uma proporção de respectivamente 1:8,3. O primeiro processo de lavagem durou 15 minutos e o segundo 10 minutos. A desidratação/neutralização com IPA realizou-se com uma proporção de 1:1. Utilizaram-se diversas quantidades de ácido acético (vide composição total).

Realizou-se uma desidratação com IPA numa proporção de 1:0,6 e, em seguida, eliminou-se o restante IPA por secagem dos fragmentos em ar quente.

Os resultados estão indicados no quadro das composições.

Exemnlo VIII

Incubaram-se 100 g de fragmentos durante 10 minutos com 4 g de NaOH a 5%. Adicionaram-se 12 g de H2S04 a 96%, agitou-se durante 7 minutos e deixou-se reagir a mistura à temperatura ambiente durante 10 minutos. Realizou-se o tratamento alcalino com 20 g de NaOH sobre os 100 g de fragmentos sob a forma de solução a 30%. O tratamento teve lugar a 53°C durante 7 minutos. Em seguida, lavou-se durante 5 minutos com água da rede de distribuição numa proporção de 1:4 22 22

e recuperaram-se de novo os fragmentos por peneiração. Lavou-se duas vezes sob agitação durante 7 minutos com água da rede de distribuição, recuperou-se os fragmentos por peneiração. Realizou-se uma desidratação/neutralização com IPA numa proporção de 1:1, em seguida uma recuperação dos fragmentos por peneiração. Seguiu-se uma desidratação subsequente dos fragmentos com IPA numa proporção de 1:0,6. Eliminou-se o IPA restante com ar quente.

Utilizou-se etanol em. vez de IPA, obtiveram-se elevados teores de acetato de sódio.

Tratou-se com KOH sob a forma de solução alcalina para investigar a solubilidade de acetato de potássio em IPA. Não se obtiveram diferenças significativas em relação ao acetato de sódio.

Em posteriores ensaios, não citados na presente memória descritiva investigaram-se subsequentes variações deste processo. Os fragmentos ligeiramente alcalinos foram incubados a 100°C durante 30 minutos e num outro ensaio a 80°C, igualmente durante 30 minutos. Fechou-se com um tratamento com 12,4 g de H2S04 a 96%.

Exemplo IX

Sob neutralização dos fragmentos tratados com ácido por NaOH a 10% que depois foram tratados com NaOH a 30% quente durante 25 a 29 minutos a 65 até 69°C, depois desidratados e neutralizados.

Com este processo podem-se preparar produtos com teores de proteína de aproximadamente 0,5%, elevadas viscosidades e grande transparência.

Exemplo X

Tratamento dos fragmentos com ácido sulfurico concentrado à temperatura ambiente, neutralização com lixívia de hidróxido de sódio a 10%, tratamento alcalino dos fragmentos com lixívia de hidróxido de sódio a 23%, lavagem dos fragmentos, adição de 1,600 kg de IP A, moagem dos fragmentos, neutralização com H3PO4, moagem, desidratação com 1,000 kg de IP A, secagem. A 1,000 kg de fragmentos da melhor qualidade adicionou-se 0,120 kg de H2S04 durante 7 minutos à temperatura ambiente, misturou-se e deixou-se repousar à temperatura ambiente durante 60 minutos. Para a neutralização do ácido sulfurico adicionou-se 1,000 kg de NaOH a 10%, obtendo-se uma temperatura de >53°C, misturou-se a mistura durante 10 minutos a uma temperatura de 53 a 63°C. Adicionou-se 0,900 kg de NaOH a 23% sob obtenção de uma temperatura de 78°C, misturou-se deixou-se repousar durante 20 minutos a 70 até 75°C sob agitação temporária. Em seguida, lavou-se três vezes durante 7 minutos de cada vez com 7,000 kg de água da rede de distribuição à temperatura ambiente. Adicionaram-se 1,600 kg de IPA e moeu-se os fragmentos assim tratados durante 5 minutos numa moinho coloidal. Depois de neutralização com H3PO4 a 85%, moeu-se durante mais 10 minutos e filtrou-se a mistura através de uma gaze de 45 pm. Adicionou-se 1,000 de IPA e agitou-se vigorosamente durante 7 minutos. A farinha de sementes de guar resultante foi seca. A viscosidade medida a 25°C num viscosímetro Brookfield RVT de uma solução a 1% montou a 7 900 mPa s, a transmitância medida no fotómetro de uma solução a 0,5% montou a 89,0%, o teor de proteína montou a 0,43% e o teor de A.I.R. a 0,71%.

Exemplo XI

Farinha de sementes de guar pura parcialmente despolimerizada 24 -"7/

Tratamento dos fragmentos com H2S04 a 105°C, neutralização com líxiva de soda cáustica a 30%, lavagem, tratamento alcalino com lixívia de hidróxido de sódio a 30%, lavagem, desidratação/neutralização.

Tratou-se 1,000 kg de fragmentos com 0,060 kg de H2SO4 a 96% durante 18 minutos a 105°C. Adicionou-se 0,157 kg de NaOH a 30% para a neutralização e incubou-se a mistura durante 2 minutos â temperatura ambiente. Seguidamente lavaram-se os fragmentos durante 2 minutos à temperatura ambiente com 2,000 kg de água da rede de distribuição. Para desproteinizar parcialmente os fragmentos, adicionou-se 1,060 kg de NaOH a 30%, agitou-se a mistura durante 4 minutos e em seguida deixou-se reagir durante mais 7 minutos a 65-70°C. Os fragmentos foram então lavados com 2,4 kg de água da rede de distribuição durante 6 minutos à temperatura ambiente, depois do que se adicionaram mais uma vez 10 kg de água da rede de distribuição e se incubou a mistura durante 5 minutos à temperatura ambiente para humedecer os fragmentos. Adicionaram-se 1,6 g de IPA a 99% isento de água, incubou-se a 55-62°C durante 15 minutos e, em seguida, tratou-se com 0,066 kg de ácido acético a 99%. Os fragmentos foram moídos com um moinho de martelos. A viscosidade medida como se descreveu antes de uma solução a 1% montou a 60 mPA.s, a transmitância da luz a 94% e o teor de proteína a 0,65%.

Exemplo XII

Farinha de sementes de guar pura parcialmente disponibilizada com teor de proteína extremamente pequeno e clareza característica das soluções aquosas.

Os fragmentos (1 kg) são tratados à temperatura ambiente durante 60 minutos 25 25

com 8% em peso de H2S04 a 96% e em seguida trata-se primeiramente com 670 g de uma lixívia de hidróxido de sódio a 10%, depois com 1,060 kg de uma lixívia de hidróxido de sódio a 30%. O tratamento dos fragmentos realizou-se durante 20 minutos com lixívia de hidróxido de sódio a 50% a 67°C. Os fragmentos foram lavados duas vezes respectivamente durante 2 minutos com água da rede de distribuição na proporção de 1:5 e uma vez durante 6 minutos com água da rede de distribuição na proporção de 1:8. Os fragmentos foram desidratados com 1,4 kg de isopropanol a 99% e os fragmentos purificados foram em seguida moídos num moinho coloidal.

Deixou-se repousar a suspensão para sedimentar e, depois de 15 minutos, decantou-se 4,0 a 4,6 1 do líquido sobrenadante, depois do que se adicionaram mais uma vez 1,1 kg de IPA a 99%. Aqueceu-se a suspensão a refluxo a 60 até 65°C e manteve-se esta temperatura constante durante 2 horas.

Uma subsequente adição de 1,2 kg de IPA a 99% facilita a desidratação. Os produtos alcalinos foram neutralizados com 36 a 60 g de ácido acético a 99% e, por moagem em húmido, repetida várias vezes num moinho coloidal obteve-se a finura pretendida. Os produtos foram recuperados por filtração e subsequente secagem do filtrado “húmido” a 70°C. Para acelerar a despolimerização durante o tratamento alcalino adicionaram-se 10 ml de H202 a 30% à suspensão de água/IPA.

Obtiveram-se os seguintes resultados

Produto A B C Rendimento em g 792 735 725 Teor <te água mPa % 9,6 11,2 6,8 Viscosidade a 1% 5,20 rotações por minuto, temperatura 25°C Solução 1 1250 850 35 Solução 2 1650 900 35 Transmissão a 0,5 % cuvete de 1 cm/500 nm Solução 1/Água 1:1 85,1 87,0 92,0 Solução 2/Água 1:1 96,0 95,8 97,2 Proteína % N x 6,28 0,25 0,23 0,31

Solução 1 foi preparada a 25°C e a solução 2 a 90°C num misturador e em seguida arrefecida a 25°C.

Exemplo XIII

Trataram-se 10 kg de fragmentos a 35 a 40°C com 1 kg de H2S04 a 96-98% durante 1 hora, em que a mistura foi intermitentemente misturada durante respectivamente 30 segundos. Os fragmentos a tratar foram então neutralizados com 1,64 kg de NaOH a 50%, o que provocou um aumento de temperatura para 50 a 70°C. Depois de 15 minutos, os fragmentos neutralizados foram lavados duas vezes durante 2 a 3 minutos com água da rede de distribuição na proporção fragmentos: água da rede de distribuição igual a 1:5 e, em seguida, mais uma vez durante 6 minutos uma proporção de fragmentos: água da rede de distribuição igual a 1:8. A água de lavagem foi respectivamente aspirada. Os fragmentos purificados no processo de lavagem absorvem 80 a 82% de água. Os fragmentos fortemente hidratados foram moídos num moinho de martelos com uma capacidade de 30 kg/h sob aspiração de ar quente a cerca de 110°C de modo que o produto pudesse ser seco no mesmo processo unitário. Os produtos preparados desta maneira apresentam, em solução aquosa com uma concentração de 1% com base num teor de água de 10% do produto moído valores de viscosidade compreendidos entre 5000 e 8350 mPa s.. As soluções foram preparadas como se mencionou antes num misturador doméstico com água aquecida a 90°C. A clareza das soluções aquosas diluídas a 1:1 medidas com uma espessura da camada de 1 cm foi igual a 61-67,5%.

Os produtos preparados desta maneira podem ser transformados num segundo processo, com 8-10% de NaOH (em relação ao peso de partida dos fragmentos) em IPA aquoso (35% em peso) a 65 até 70°C e subsequente lavagem com IPA aquoso para a obtenção de produtos quase transparentes como água se forem dissolvidos em água. O produto alcalino purificado foi neutralizado com ácido acético e, de acordo com as condições na lavagem, estes produtos podem conter até 12% de acetato de sódio.

Exemplo XIV

Em seguida, são descritos, com base nos exemplos apresentados antes, diversos processos que proporcionam farinha de sementes de guar pura para utilizações técnicas. A. Fragmentos tratados com ácido, lavados com água são submetidos a um subsequente tratamento alcalino a diversas temperaturas e tempos de reacção de acordo com a especificidade do produto final. Depois do tratamento alcalino, os fragmentos são lavados com água para eliminar os produtos da degradação do tratamento alcalino assim como também proteínas e álcalis dissolvidos.

Lavagem sem bórax origina teores de água de até 85% dos fragmentos tratados. Estes fragmentos fortemente inchados são desidratados com IPA aquoso e neutralizados depois da desidratação parcial (cerca de 5 minutos depois da adição do 28 28 « IPA aquoso).

Os fragmentos parcialmente desidratados podem ser moídos em húmido num moinho coloidal, recuperados por filtração e processados posteriormente. B. Os fragmentos são tratados como se descreveu em A., muito embora o tratamento alcalino se realize ou com os fragmento ou como produto húmido moído grosseiro, numa unidade de fíltração/lavagem durante 1 hora a 70°C. Este tratamento é seguido por uma extracção com IPA aquoso, neutralização e desidratação igualmente por IPA aquoso. O bolo húmido, obtido depois deste tratamento, pode ser seco e ser processado com obtenção do correspondente produto final de acordo com as necessidades. C. O tratamento dos fragmentos realiza-se como se descreveu em B. embora a adição de H202 origine uma farinha de semente de guar pura com menores viscosidades. Isto provoca a melhoria da clareza da solução dos produtos finais. D. O tratamento dos fragmentos realiza-se como se descreveu em A., embora com utilização de reagentes como monocloroacetato de sódio ou cloreto de glicidiltrimetilamónio para a preparação de produtos aniónicos ou catiónicos de grande clareza. Estes reagentes são adicionados num vaso reaccional, depois do que o produto passa através da unidade de fíltração/lavagem (vide B). O bolo húmido de goma de guar pura é seco num secador de rotação com ar quente a 80°C. Os produtos secos são pulverizados até ao tamanho pretendido e em seguida embalados.

Outros exemplos para ilustração da invenção são resumidos nos quadros em anexo.

Lieboa, 9. de’Fevereiro de 2001 O Agente Ofjcid cia Propripdade loduejfici. . ·>·ν· · JOSE DE SAMPAIO Λ.Ο.Ρ.!.

Rua do Saílírc, 1'JS, r/c-Drt. J25Í)

Claims (12)

1. Reivindicações 1. Processo para a preparação de farinha de sementes de guar, caracterizado pelo facto de compreender as seguintes fases: (a) tratamento de fragmentos de guar com ácido sulíurico concentrado, em que a quantidade de ácido sulíurico utilizada está compreendida entre 5 e 20% em peso; (b) lavagem uma ou várias vezes dos fragmentos tratados com ácido com água e/ou neutralização com uma solução alcalina aquosa; (c) tratamento dos fragmentos com uma solução alcalina aquosa; (d) lavagem dos fragmentos com água; e (e) desidratação dos fragmentos com uma solução alcoólica aquosa.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, na fase (a), o ácido para o tratamento dos fragmentos ser ácido sulíurico com uma concentração de 70% a 96%.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, na fase (a), o ácido para o tratamento dos fragmentos ser ácido sulíurico com uma concentração menor do que 70%.
4. 4. Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, na fase (b), a solução alcalina aquosa ser uma lixivia de hidróxido de sódio aquosa.
5. 5. Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, na fase (c), a solução alcalina ser uma lixívia de hidróxido de sódio com uma concentração de 20-40% em peso ou 23-30% em peso.
6. 6. Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a solução alcoólica aquosa da fase (d) ser uma solução aquosa de metanol, etanol ou álcool isopropílico.
7. 7. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de os fragmentos assim obtidos, numa fase (f), serem submetidos a uma neutralização, em que eles são tratados com uma solução de um ácido orgânico como ácido cítrico, ácido tartárico, ácido fórmico ou ácido acético.
8. 8. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, no fim da fase (e), os fragmentos serem secos e depois serem humedecidos a 60-80% ou 70% relativamente ao peso seco.
9. 9. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de os fragmentos utilizados na fase (a) terem um teor de proteínas igual a 4,2% em peso e um teor em substâncias não hidrolisáveis por ácido igual 1,8% em peso.
10. 10. Farinha de sementes de guar que, sob a forma de solução aquosa a 1%, apresenta uma viscosidade compreendida entre 45 e 10 000 mPa s, que possui um teor em proteínas e substâncias não hidrolisáveis por ácido conjuntamente compreendido entre 0,8 e 0,9% e, como solução aquosa a 0,5%, possui uma transparência medida a um comprimento de onda de 500 nm igual a pelo menos 70%, preparada de acordo com o processo de acordo com uma das reivindicações anteriores.
11. 11. Farinha de sementes de guar de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo facto de a transparência de uma solução a 0,5%, medida a um comprimento de onda de 500 nm ser igual a 94%.
12. 12. Farinha de sementes de guar de acordo com a reivindicação 10 ou 11 3 para utilização como agente espessante e estabilizador em produtos alimentares. Lisboa, 9 de Fevereiro de 2001 0 "'7 - Agente Oficial da Propriedade industriai

    JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.i. Rua do Saíúre ÍM, rA:-Drt.