BRPI0709346A2 - composição e revestimento ou pelìcula - Google Patents

Abstract

COMPOSIçãO E REVESTIMENTO OU PELìCULA. Uma composição com a qual um revestimento ou películapode ser formado/a compreende pelo menos uma proteína prolamina, ácido glucónico e/ou um derivado de ácido glucónico como plastificante, e um solvente para a proteína e o plastificante. A composição está na forma de uma solução.

Description

"COMPOSIÇÃO E REVESTIMENTO OU PELÍCULA".

A presente invenção refere-se a revestimentos e películas. Refere-se particularmente a uma composição com a qual um revestimento ou película pode ser formado(a), e a um revestimento ou película quando formado(a) com tal composição.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provida uma composição com a qual um revestimento ou película pode ser formado(a), a composição compreendendo pelo menos uma proteína prolamina;

como plastificante, ácido glucônico e/ou derivado de ácido glucônico; e

um solvente para a proteína e o plastificante, de forma que a composição esteja na forma de uma solução. Deve-se considerar que quando diversos componentes da composição forem de grau alimentício, um revestimento ou película da composição possa ser ingerido com segurança. Além disso, acredita-se que diversos revestimentos obtidos da composição encontrarão aplicação especial a produtos comestíveis ou gêneros alimentícios tais como frutas e legumes/verduras, ou outros produtos ingeríveis, tais como produtos farmacêuticos sólidos, como por exemplo pílulas ou comprimidos, sem conferir sabor desagradável, como por exemplo, sabor azedo aos produtos. As proteínas prolamina são proteínas simples encontradas em plantas, contendo tipicamente aminoácidos hidrofóbicos tais como leucina, prolina e alanina, bem como glutamina. Em especial, a proteína prolamina

pode ser uma proteína de grão ou de cereal, tal como a zeína encontrada no milho, ou a kafirina encontrada no sorgo; porém, a kafirina é preferida. Há duas razões importantes para que a kafirina seja a proteína prolamina preferida. Geralmente, ela é mais hidrofóbica do que outras prolaminas tal como a gliadina no trigo e a zeína no milho (Duodu, KG et al. Journal of Cereal Science 38:117-131). Pode, portanto, ser uma barreira melhor contra a umidade. É também mais reticulada do que a zeína(Duodu, KG et al. Journal of Cereal Science 38:117-131), especialmente após ter sido submetida a tratamento térmico, como é o caso da produção de película ou revestimento. Deve, portanto, apresentar maior resistência mecânica.

Se desejado, pode-se utilizar uma mistura ou combinação de proteínas prolamina. Quando uma combinação de proteínas prolamina for utilizada, a kafirina constituirá preferivelmente a proporção principal, ou seja, mais de 10 50% (em massa) da combinação de proteínas prolamina.

Preferivelmente, a glucono-ô-lactona, também conhecida como δ-lactona de ácido D-glucônico ou D-glucona-1,5-lactona, adiante também designada "GDL" é também utilizada como plastificante. A glucono-delta-lactona (o 15 éster cíclico 1,5-intramolecular de ácido glucônico) é a forma preferida de ácido glucônico devido ao seu uso na indústria alimentícia como auxiliar de processamento de acordo com as boas práticas de fabricação (Condições GMP) . GDL é um pó branco, inodoro e cristalino livremente solúvel em água e moderadamente solúvel em álcool.

Hidrolisa-se em ácido glucônico em água e é conhecido por liberar muito menos acidez do que outros acidulantes. É geralmente considerado seguro (GRAS) como ingrediente para alimentação humana, atendendo às especificações do "Food Chemicals Codex" (3a.edição, 1981) e listado como um aditivo alimentar geralmente permitido (E575) pelo "European Parliament and Council Directive" No.95/2/EC. (Anon. 2002. banco de dados de materiais do "USDA National Organics

Standards Board (NOSB) Technical

Advisory Paneis (TAP)" compilado pelo OMRI (OrganicMaterials Review Institute) www.omri.org/GDL.pdf, 14 de novembro de 2 0 05) .

A composição pode incluir um plastificante secundário, adicionalmente a outro ou ao principal plastificante. Assim, o plastificante secundário, quando presente, é diferente do plastificante principal, ou seja, não é ácido glucônico ou derivado de ácido glucônico. 0plastificante secundário pode, por exemplo, ser um ácido de grau alimentício, tal como ácido lático, ou um poliol tal como propileno glicol, glicerol ou polietileno glicol.

Quando o plastificante secundário estiver também presente, a proporção de massa do plastificante principal para plastif icante secundário pode ser de 1:9 para 9:1. Tipicamente, a proporção de massa de plastificante principal para plastificante secundário na composição pode ser de cerca de 1:2, quando a composição deve ser usada na produção de revestimento e películas separadas. A proporção de massa de plastificante, ou seja, do plastificante principal por si próprio ou dos plastificantes principal e secundário combinados, para proteína na composição pode ser de 1:1 para 1:9. Tipicamente, a proporção de massa de plastificante para proteína na composição pode ser de cerca de 1:2. 0 solvente pode ser um álcool concentrado ou forte, um ácido orgânico ou uma combinação de um álcool forte e de um ácido orgânico. O álcool ou ácido orgânico é preferivelmente do tipo que não evapora imediatamente, para facilitar a formação de um revestimento ou película da composição. Assim, quando álcool é utilizado como solvente, ele pode ser etanol ou propanol. Quando um ácido orgânico é utilizado como solvente, ele pode ser ácido acético glacial. A solução de álcool forte ou concentrado pode conter pelo menos 50% (em volume) de álcool com o balanço sendo água. Tipicamente, a solução alcoólica pode compreender 70% (em volume) de álcool. Para a produção de revestimento ou película, a composição pode compreender até 25% (em massa) de proteína e plastificante combinados. A composição pode compreender de 1% a 15% (em massa) , tipicamente cerca de 3% de proteína e plastificante combinados, para produção de revestimento, e de 5% a 20% (em massa), tipicamente cerca de 13% (em massa) de proteína e plastificante combinados, para produção de película, Assim, o balanço da composiçãoserá solvente.

Quando a composição deve ser usada na produção de película, os diversos componentes da composição podem ser misturados; aquecidos, por exemplo, a uma temperatura de cerca de 7 O0C e mantido a em tal temperatura por um período de tempo, como por exemplo, por cerca de 10 minutos; e em seguida moldados sobre uma superfície de moldagem.

Porém, quando a composição deve ser usada para produção de revestimento, a proteína prolamina e o solvente podem ser primeiramente misturados, e a solução resultante submetida a tratamento térmico, como por exemplo, a 70°C por um período de tempo, por exemplo de cerca de 20 minutos, acompanhado de mistura, com reposição de solvente conforme necessário para ajustar a perda de solvente por evaporação a temperatura elevada. A solução é então preferivelmente deixada esfriar até atingir temperatura ambiente e submetida a um período de espera, por exemplo, de cerca de 16 horas, para relaxar a proteína. Em seguida, os plastificantes podem ser adicionados à solução, após o que a solução pode ser novamente aquecida, a cerca de 70°C por exemplo, solvente adicionado se necessário para repor as perdas por evaporação, e a composição resultante deixada esfriar atétemperatura ambiente, antes de revestir os produtos, comopor exemplo, imergindo os produtos na composição ou borrifando a solução sobre os produtos.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um revestimento ou película que compreende:pelo menos uma proteína prolamina; e

como plastificante, ácido glucônico e/ou derivado de ácido glucônico.

A proteína e o plastificante podem ser conforme anteriormente descrito. O revestimento ou película pode incluir um plastificante secundário conforme também anteriormente descrito.

O revestimento ou película pode ser aquele obtidomediante remoção do solvente de uma composição, de acordo com o primeiro aspecto da invenção. A remoção do solvente é preferivelmente efetuada deixando o solvente evaporar, com ou sem a aplicação de calor e/ou de fluxo de ar. Mais especificamente, o revestimento ou película pode ser obtido cobrindo-se uma superfície com uma composição, de acordo com o primeiro aspecto da invenção, e deixando o solvente evaporar, formando assim o revestimento ou película sobre a superfície.

Em uma concretização da invenção, uma película separada pode ser provida.A película terá então tipicamente uma espessura de cerca de 100 mícrons (μπι) . Porém, em outra concretização da invenção, um revestimento pode ser provido.

O revestimento pode então ter uma espessura tipicamente de 15-2 0μτη.

Em uma concretização da invenção, a superfície que é revestida com a composição pode ser a de um gênero alimentício ou produto ingerível, tal como um produto comestível, como por exemplo, uma fruta ou legume/verdura ou um produto não comestível, tal como uma flor, ou um produto farmacêutico tal como uma pílula ou comprimido. O revestimento resultante será assim na forma de um revestimento protetor envolvendo o produto. Quando o produto for um produto comestível, todos os componentes ou ingredientes da composição podem ser de grau alimentício, de forma que o revestimento protetor seja comestível.

Ao contrário, o produto pode ser um material não alimentício, tal como material celulósico, como por exemplo, papel, com o papel sendo então revestido com a composição para formar um material laminado. O revestimento do produto pode ser efetuado imergindo-se o produto na composição. A espessura do revestimento tipicamente será da ordem de 15-20μπι, conforme anteriormente descrito.

Porém, em outra concretização da invenção, a superfícieque é revestida com a composição pode ser uma superfície de moldagem, com a composição sendo colocada sobre a mesma numa espessura que seja suficiente para que a película formada seja uma película separada. A espessura 5 da película pode então ser tipicamente de ΙΟΟμπι, conforme anteriormente estabelecido. Mais especialmente, o solvente pode ser deixado evaporar à temperatura elevada. Assim, a composição moldada pode ser submetida à secagem a temperatura elevada, como por exemplo, a cerca de 50°C, 10 por um período de tempo, de cerca de 4 horas, por exemplo, para formação da película separada. A invenção será agora descrita em mais detalhes, com referência aos seguintes exemplos não restritivos.

EXEMPLO

Peras Packham's Triumph foram colhidas fisiologicamente maduras, porém ainda verdes. As pêras foram acondicionadas em caixas de papelão e as caixas de papelão colocadas em armazém refrigerado.

Uma composição de acordo com uma concretização da invenção e na forma de uma solução, foi preparadamisturando-se o seguinte (todas as porcentagens são em massa): 2,00% kafirina (base de proteína pura), 0,36% GDL como plastificante principal, 0,72% propileno glicol como plastificante secundário e acidulante, e 96,5% de uma solução alcoólica forte compreendendo 70% (em volume) de etanol em água. A proteína (kafirina) e os plastificantes (GDL e propileno glicol) constituíram assim 3,5% da composição, com as proteínas compreendendo 68,9% dos componentes não de solvente na composição.

A solução de revestimento foi preparada pesando-se akafirina em frasco Erlenmeyer. Etanol aquoso aquecido (70°C) foi adicionado. O peso do recipiente e de seu conteúdo foi anotado. A mistura foi aquecida em banho maria a 70°C, sob rápida agitação (utilizando agitador de topo) durante 20 minutos. O frasco e seu conteúdo forem pesados novamente e 70% (em volume) de etanol aquoso adicionados até que o peso original da mistura fosseobtido (para repor a perda de etanol durante a evaporação) . A mistura foi deixada da noite para o dia (16 horas), à temperatura ambiente, para relaxar a proteína, por se constatar que o período de relaxamento melhorava a aparência do revestimento final.

De duas a quatro horas antes de revestir as pêras, a mistura plastificante foi pesada na solução de etanol/kafirina. 0 peso do recipiente e da solução foi anotado. A solução foi aquecida em banho maria a 70°C sob agitação contínua até atingir 70°C. Etanol aquoso (70% em volume) foi adicionado para repor a quantidade perdida durante a evaporação, após o que o recipiente foi coberto e deixado esfriar até 20-25°C.

Dezesseis horas antes do revestimento, todas as peras (ainda verdes) foram retiradas do armazém refrigerado e das caixas de papelão nas quais tinham sido acondicionadas, e deixadas a 20°C para equilibrar, da noite para o dia. As peras foram imersas, uma a uma, em ± 300 ml de solução de revestimento, por cinco segundos e suspensas pelo cabo para secar durante quatro horas a 20° C. A solução de revestimento poderia também ser aplicada à fruta através de pulverização ou de qualquer meio que permitisse que a solução de revestimento entrasse em contato direto com a fruta sem utilizar um aplicadorintermediário tal como um pincel.

As peras Packham's Triumph foram revestidas desta forma, para determinar o efeito dos revestimentos sobre a resposta pós-colheita e a vida útil das peras, mediante estudo das mudanças nas propriedades físicas, químicas esensoriais, bem como da qualidade microbiológica duranteo período de armazenamento de 24 dias.

Constatou-se que o revestimento permitia a respiração aeróbica das frutas, e, portanto, o desenvolvimento normal do sabor, da cor e da textura das peras. Também se constatou que o revestimento podia aumentar a vida útil das peras de forma significativa, reduzindo a taxa de amadurecimento da fruta revestida. Para peras revestidas,a qualidade ótima de maturidade de consumo foi alcançada após 10 e 14 dias de armazenamento, ao passo que as peras não revestidas estavam maduras para o consumo após 7 dias de armazenamento a 20°C.

De acordo com os resultados sensoriais descritivos obtidos, os revestimentos quase dobraram a vida útil das peras. Constatou-se que o revestimento podia reduzir a taxa respiratória e retardar o avanço da fase de senescência da fruta. O revestimento foi o mais eficaz em inibir o amadurecimento. Os dados microbiológicos sugeriram que, em todos os casos, os níveis de bactérias nas peras revestidas e não revestidas eram baixos. Exceto pelos níveis mais baixos de crescimento de bolor nas peras revestidas, os revestimentos não aparentaram afetar de forma significativa a qualidade microbiológica das peras durante o armazenamento a 20°C.

Os revestimentos tinham uma espessura típica de 15-20 μτα. Os revestimentos eram revestimentos complexos, comestíveis, à base de proteína com capacidade para retardar o amadurecimento e a perda de qualidade das peras, atuando principalmente como barreiras contra a difusão de gás ao redor da fruta. Porém, os revestimentos ainda proviam permeabilidade suficiente ao gás para permitir que as frutas absorvessem oxigênio suficiente para manter seu desenvolvimento normal, embora a uma taxa mais lenta do que sua taxa respiratória normal, com dióxido de carbono e umidade sendo liberados pela fruta. Acredita-se que a limitação de oxigênio diminui a taxa de metabolismo da pêra, aumentando assim sua vida útil.

O padrão respiratório da fruta climatérica é freqüentemente utilizado como indicativo da condição fisiológica da fruta. As frutas climatéricas são colhidas no estágio de maturidade fisiológica, mas ainda verdes. Neste estágio, a taxa respiratória está no mínimo, sendo designado como o mínimo pré-climatérico. Segue-se o desenvolvimento climatérico, caracterizado por um aumento acentuado da taxa respiratória que coincide com asalterações fisiológicas e bioquímicas da fruta e que ocorrem simultaneamente, mas que não são necessariamente interdependentes. A taxa respiratória aumenta até atingir a maturidade de consumo máxima climatérica, após o que 5 inicia-se a senescência, caracterizada por um rápido declínio na qualidade da fruta. Qualidade da fruta pode ser definida como certas características da fruta, tal como cor, firmeza, teor de ácido orgânico e açúcar. Em relação à exportação ou distribuição da fruta, é assim 10 desejável preservar sua qualidade, retardando o desenvolvimento climatérico e, em última análise, retardando o máximo climatérico.

Em muitos países, inclusive nos países sul africanos, a exportação de frutas perecíveis, das quais muitas são climatéricas, é uma indústria importante. Porém, para satisfazer os padrões de qualidade dos consumidores estrangeiros, é crucial que alterações na qualidade da fruta, e, especialmente, deterioração da fruta pós-colheita ocorram minimamente durante a exportação.

Acredita-se que isso possa ser obtido com revestimentos comestíveis de acordo com a invenção.

Adicionalmente, em muitos países produtores de frutas, tais como os países sul africanos, existem indústrias cerealistas importantes que produzem quantidades 25 substanciais de resíduos (subprodutos ricos em proteína) durante o processamento dos grãos. Esses subprodutos ricos em proteína são recursos caros, prontamente disponíveis para uso na formação de composições de acordo com a invenção.

Os revestimentos da invenção podem ser aplicados não apenas em frutas climatéricas conforme anteriormente descrito, mas também em frutas não-climatéricas tais como uvas, morangos e frutas cítricas, para prover barreiras contra umidade, proteção física e microbiológica, conforme anteriormente descrito, e para aumentar o apelo visual. A fruta pode ser fruta não processada, ou minimamente processada (apenas descascada e/ou cortada).Os revestimentos podem também serem aplicados a outros produtos comestíveis tais como legumes e verduras e ainda a produtos não comestíveis tais como flores. EXEMPLO 2

Para testar o conceito do revestimento para laranjas, laranjas Valencia foram compradas numa mercearia local. As laranjas foram lavadas em etanol quente (70°C) para remoção da camada de cera, limpas com toalha seca e deixadas secar numa coifa por uma hora. As laranjas foram 10 mantidas à temperatura ambiente(16-18°C) durante 12 horas antes do revestimento.

Uma composição de acordo com outra concretização da invenção e apresentada na forma de solução, foi preparada misturando-se o seguinte (todas as porcentagens são em massa): 3,00% kafirina (base de proteína pura), 0,8% GDL como plastificante principal, 1,07% de propileno glicol como plastificante secundário e, como solventes, 0,25% ácido acético glacial e 94,88% de uma solução alcoólica forte compreendendo 70% (em volume) de etanol em água. A proteína (kafirina) e os plastificantes (GDL e propileno glicol) constituíram assim cerca de 4,87% da composição, com as proteínas compreendendo 61,6% dos componentes não solventes na composição.

A solução de revestimento foi preparada pesando-se akafirina num frasco Erlenmeyer. Ácido acético glacial eetanol aquoso quente (70°C) foram adicionados. O peso do recipiente e seu conteúdo foi anotado. A mistura foi aquecida em banho maria a 70°C, sob rápida agitação (utilizando agitador de topo) durante 20 minutos. Ofrasco e seu conteúdo forem pesados novamente e 70% (emvolume) de etanol aquoso adicionados até que o peso original da mistura fosse obtido (para repor a perda de etanol durante a evaporação). A mistura foi deixada da noite para o dia (16 horas), à temperatura ambiente, para relaxar a proteína, por se constatar que o período de relaxamento melhorava a aparência do revestimento final. De duas a quatro horas antes de revestir as laranjas, amistura plastificante foi pesada na solução de etanol/kafirina. 0 peso do recipiente e da solução foi anotado. A solução foi aquecida em banho maria a 70°C sob agitação contínua até atingir 70°C. Etanol aquoso (70% em volume) foi adicionado para repor a quantidade perdida durante a evaporação, após o que o recipiente foi coberto e deixado esfriar até 30°C antes da imersão das laranjas. Somente metade da laranja foi imersa na solução de revestimento antes de ser colocada num armário apoiada sobre o lado não revestido para permitir evaporação do solvente e a secagem do lado revestido (por 2 horas) .o procedimento foi seguido novamente para revestir a outra metade da laranja.

As laranjas foram revestidas e armazenadas juntamente com 15 as laranjas não revestidas a 27°C por 14 dias, após o que as laranjas revestidas foram examinadas para determinar o enbranquecimento, brilho e descascamento do revestimento. As laranjas foram também cortadas e odor e gosto avaliados informalmente quanto à presença de sabordesagradável.

o revestimento nas laranjas mostrou-se brilhante, sem descascar, embranquecer ou conferir sabor ou aroma desagradável ou diferente às laranjas.

EXEMPLO 3

Uma composição de acordo com outra concretização da invenção e na forma de uma solução, foi preparada misturando-se o seguinte (todas as porcentagens são em massa): 10,2% de kafirina (base de proteína pura), 1,9% GDL como plastificante principal, 3,7% propileno glicol como plastificante secundário e 84,1% de uma soluçãoalcoólica forte compreendendo 70% (em volume) de etanol em água. A proteína (kafirina) e os plastificantes (GDL e ácido lático) constituíram assim 15,1% da composição, com as proteínas compreendendo 67,5% dos componentes não 35 solventes utilizados para formar a composição. A solução foi aquecida até 70°C e então mantida nessa temperatura com vigorosa agitação durante 10 minutos. Após 10minutos, a solução foi retirada do aquecimento. Álcool forte (99,9%) foi adicionado para manter o peso original, repondo o álcool forte evaporado no aquecimento. As alíquotas foram removidas e moldadas em recipientes plásticos limpos e secos. Os recipientes foram colocados em superfície plana num forno (sem tiragem forçada) a 50°C e secados durante 4 horas. As películas foram suavemente destacadas dos recipientes de moldagem. Foram então determinadas as propriedades de tração e de barreira contra água das películas separadas.

Descobriu-se que a inclusão de GDL como principal plastificante aumenta o alongamento das películas de kafirina separadas em cerca de 10 vezes e reduz a tensão de tração em cerca de 4 vezes. Deve-se considerar que a espessura da película separada ou do revestimento, conforme o caso, pode ser alterada, para se obter propriedades diferentes. De forma similar, a constituição exata da composição pode ser alterada para conferir propriedades diferentes às películas resultantes.

Claims (18)

1. Composição, com a qual uma película ou revestimento pode ser formado, caracterizada pelo fato de compreender: pelo menos uma proteína prolamina;como plastificante, ácido glucônico e/ou derivado de ácido glucônico; eum solvente para a proteína e o plast if icante, de forma que a composição esteja na forma de uma solução.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a proteína prolamina ser kafirina.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma combinação de proteínas prolamina estar presente, com a kafirina constituindo uma proporção principal da combinação de proteínas prolamina.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de o plastificante ser glucono delta-lactona.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato deincluir um plastificante secundário, além do outro ou do plastificante principal, sendo o plastificante secundário diferente do plastificante principal.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de a proporção de massa doplastificante principal para o plastificante secundário ser de 1:9 para 9:1.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de a proporção de massa de plastificante para proteína ser de 1:1 a 1:9.

8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de o solvente ser um álcool forte e/ou um ácido orgânico.

9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de compreender até 25% (em massa) de proteína eplastificante combinados.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de compreender de 1% a 15% (em massa) de proteína e plastificante combinados, paraprodução de revestimentos para gêneros alimentícios comestíveis.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de compreender de 5% a 2 0% (em massa) de proteína e plastificante combinados, paraprodução de película.

12. Revestimento ou película, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma proteína prolamina; e como plastificante, um ácido glucônico e/ou um derivado de ácido glucônico.

13. Revestimento ou película, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a proteína prolamina ser kafirina.

14. Revestimento ou película, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a proteínaprolamina estar presente, com a kafirina constituindo uma proporção principal da combinação de proteínas prolamina.

15. Revestimento ou película, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, caracterizado pelo fato de o plastificante ser glucono delta-lactona.

16. Revestimento ou película, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 15 caracterizado pelo fato de incluir um plastificante secundário, além do outro ou do plastificante principal, com o plastificante secundário sendo diferente do plastificante principal.

17. Revestimento ou película, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a proporção em massa de plastificante principal para plastificante secundário ser de 1:9 a 9:1.

18. Revestimento ou película, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 17, caracterizado pelo fato de a proporção em massa de plastificante para proteína no revestimento ou na película ser de 1:1 a 1:9.