ES2660569T3 - Productos de goma gellan y métodos de preparación de los mismos - Google Patents
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Abstract
Un método para preparar un producto de goma gellan, que comprende: coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar una composición coprecipitada, en el que el producto de goma gellan, después de secado y molienda, tiene una densidad aparente mayor que una densidad aparente de la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca, y molida sin el agente de coprecipitación.
Description
DESCRIPCIÓN
Productos de goma gellan y métodos de preparación de los mismos
Campo de la técnica
La presente descripción se encuentra generalmente en el campo de la goma gellan, y más particularmente, en los productos de goma gellan con densidad aparente mejorada.
Antecedentes
Las gomas, también llamadas hidrocoloides, son polisacáridos. Los polisacáridos son polímeros de bloques de constituyentes de azúcares simples que se han usado desde aproximadamente 1900. El uso de gomas ha aumentado a lo largo del siglo, particularmente en los últimos 40 años, y hoy se usan en una amplia variedad de productos y procesos. Ciertos microorganismos son capaces de producir polisacáridos con propiedades diferentes a las de las gomas de origen más tradicional. Un ejemplo de tales polisacáridos producidos microbianamente es la goma gellan.
La goma gellan, descubierta por primera vez en 1978 por Kelco, es producida por cepas de la especie Sphingomonas elodea (antes Pseudomonas elodea), por ejemplo, cepa ATCC 31461. Comercialmente, esta goma se produce como un producto extracelular mediante cultivo acuoso de los microorganismos en un medio que contiene fuentes de carbono, fuentes de fosfato, fuentes de nitrógeno orgánico e inorgánico y oligoelementos adecuados. La fermentación se lleva a cabo en condiciones estériles con estricto control de la aireación, agitación, temperatura y del pH. Cuando se completa la fermentación, el caldo de cultivo viscoso producido se pasteuriza para matar las células viables antes de la recuperación de la goma. La goma se puede recuperar de varias formas. La recuperación directa del caldo de cultivo produce la goma en su forma nativa o con alto contenido en acilo (HA, por sus siglas en inglés). La recuperación después de la desacilación mediante el tratamiento con una base produce la goma en su forma con bajo contenido en acilo (LA, por sus siglas en inglés). Se encuentra que los grupos acilo presentes en la goma influyen significativamente en sus características.
En la forma nativa o alta en acilo (HA) están presentes dos sustituyentes de acilo, acetato y glicerato. Ambos sustituyentes se encuentran en el mismo residuo de glucosa y, en promedio, hay un glicerato por unidad de repetición y un acetato por cada dos unidades de repetición. En la forma de bajo contenido en acilo (LA), los grupos acilo se han eliminado para producir una unidad de repetición lineal que carece sustancialmente de dichos grupos.
Las gomas gellan con bajo contenido en acilo (LA) forman geles cuando se enfrían en presencia de cationes promotores de gel, preferiblemente cationes divalentes, tales como calcio y magnesio. Los geles formados son firmes y quebradizos. El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2008/145505 describe gomas gellan de alto rendimiento y métodos para su producción. Las gomas gellan con alto contenido en acilo (HA) no requieren la presencia de cationes para la formación del gel, y los geles formados tienen características estructurales y reológicas que se ven significativamente afectadas por los sustituyentes acilo. Por tanto, las propiedades de los geles de gellan Ha difieren significativamente de las de los geles de gellan LA. Los geles de gellan HA son típicamente blandos y flexibles y carecen de histéresis térmica.
En los productos de goma gellan convencionales, se ha encontrado que los productos gellan HA tienen una densidad aparente más baja que los productos gellan LA. De hecho, se ha descubierto que los productos gellan HA tratados con enzimas tienen una densidad aparente incluso menor que los productos gellan HA no tratados. La baja densidad aparente de los productos de gellan HA presenta dificultades potenciales en la fabricación y uso de los mismos (por ejemplo, aplicaciones alimentarias, industriales, de consumo). Tales dificultades pueden limitar el alcance de la aplicación de los productos de gellan HA que de otro modo estarían disponibles si la densidad aparente fuera mayor y también complicar el procesamiento posterior (por ejemplo, secado, trituración y similares) de los productos de gellan HA.
Por lo tanto, sería deseable proporcionar productos de goma gellan que sean capaces de mejorar algunas o todas las desventajas anteriores. En particular, sería deseable proporcionar productos de goma gellan con una densidad aparente más alta.
Resumen
En un aspecto, se proporcionan métodos para preparar un producto de goma gellan que incluyen métodos para aumentar la densidad aparente según las reivindicaciones. El método comprende coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar un producto de goma gellan que comprende una composición coprecipitada. El producto de goma gellan, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que la densidad aparente de la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación. Por ejemplo, una densidad aparente de aproximadamente 0,30 g/ml.
En otro aspecto, se proporcionan productos de goma gellan que incluyen productos de goma gellan con una densidad aparente aumentada según las reivindicaciones. En una realización, el producto de goma gellan mejorado comprende una composición coprecipitada con una goma gellan que se coprecipita con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero. El agente de coprecipitación y la goma gellan están presentes en la composición
coprecipitada en una proporción en peso de 1:100 a 10:1 en peso del producto coprecipitado. El producto de goma gellan, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que una densidad aparente de la goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación.
Descripción detallada
La presente invención se describe en detalle en relación con varias realizaciones con fines ilustrativos únicamente. Los parámetros de las diferentes etapas, componentes y características de las realizaciones se describen por separado, pero se pueden combinar de manera coherente con esta descripción de las reivindicaciones, para permitir que otras realizaciones sean comprendidas por los expertos en la técnica. Los diferentes términos usados en la presente invención se definen igualmente en la descripción que sigue. Las concentraciones y el porcentaje están en porcentaje en peso a menos que el contexto indique lo contrario, y el peso molecular es el peso molecular promedio en número a menos que el contexto indique lo contrario.
Las presentes enseñanzas están dirigidas a productos de goma gellan y a los métodos de fabricación y uso de los mismos. Los productos de goma gellan descritos en la presente invención incluyen una goma gellan coprecipitada con un agente de coprecipitación según las reivindicaciones. El agente de coprecipitación comprende un biopolímero. Estos productos de goma gellan se fabrican mediante coprecipitación, por lo que producen ventajosamente productos de goma gellan con una densidad aparente más alta en comparación con los productos de goma gellan convencionales fabricados sin coprecipitación o gomas gellan mezcladas en seco con un biopolímero en proporciones similares o iguales a las proporciones de los productos de goma gellan descritos en la presente invención. Véase, por ejemplo, el Ejemplo 4. El aumento de la densidad aparente de los productos de goma gellan proporciona beneficiosamente productos de goma gellan que son más adecuados para la fabricación y uso en diversas aplicaciones. Además, los productos de goma gellan con densidades aparentes más altas se pueden suministrar en cantidades aumentadas por volumen de producto.
En realizaciones, la goma gellan puede ser una goma gellan con alto contenido en acilo (HA), goma gellan con bajo contenido en acilo (LA) o una combinación de las mismas. La goma gellan se coprecipita con un agente de coprecipitación para formar una composición coprecipitada. El agente de coprecipitación comprende un biopolímero.
Ejemplos no limitantes de biopolímeros adecuados incluyen polisacáridos, proteínas o combinaciones de los mismos. Ejemplos no limitantes de polisacáridos adecuados incluyen almidón, dextrina, glucanos, goma xantano, goma diutan, goma welan, goma rhamsan, pectina, carragenina, celulosa y sus derivados, goma guar, goma de semilla de algarrobo, quitina, quitosano, agar, alginato, goma arábiga y similares. En una realización, el polisacárido incluye un almidón. Ejemplos no limitantes de almidones incluyen, almidones nativos (por ejemplo, almidones no modificados de cualquier composición de fuentes de amilosa y de amilopectina, tales como maíz, papa, arroz, tapioca y similares), almidones modificados (por ejemplo, físicamente y/o almidones modificados química y/o enzimáticamente), o combinaciones de los mismos. El término almidones "modificados" como se usa en la presente invención son almidones que se han sometido a un proceso de modificación (por ejemplo, pregelatinización, tratamiento térmico, adición y/o modificación de grupos funcionales, reticulación y/o tratamiento enzimático). Ejemplos no limitantes de dextrinas incluyen dextrinas con cualquier valor de dextrosa equivalente (DE), maltodextrinas con cualquier valor de o combinaciones de las mismas.
El agente de coprecipitación y la goma gellan están presentes en la composición coprecipitada en una proporción en peso eficaz para producir un producto de goma gellan que, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que la densidad aparente de la goma gellan precipitada. seca y molida sin el agente de coprecipitación. En algunas realizaciones, la proporción en peso de agente de coprecipitación a goma gellan es de aproximadamente 1:100 a aproximadamente 10:1 en peso de la composición coprecipitada. También se describe cuando la proporción en peso de agente de coprecipitación a goma gellan es de aproximadamente 1:100 a aproximadamente 1:1 en peso de la composición coprecipitada. También se describe cuando la proporción en peso de agente de coprecipitación a goma gellan es de aproximadamente 1:20 a aproximadamente 1:2 en peso de la composición coprecipitada. También se describe cuando la proporción en peso de agente de coprecipitación a goma gellan es 1:2 en peso de la composición coprecipitada, 1:4 en peso de la composición coprecipitada, 1:8 en peso de la composición coprecipitada, o 1:16 en peso de composición coprecipitada.
Como se usa en la presente invención, la "densidad aparente" de un material es la proporción entre la masa del material y el volumen total ocupado (incluido el aire) del material. Para determinar la densidad aparente, se realizó el siguiente método de densidad aparente. Se introduce una muestra de producto de goma gellan de un peso predeterminado en un cilindro graduado, sin compactarlo. El cilindro graduado, con la muestra contenida en él, luego se golpea sobre una superficie dura, por ejemplo, una mesa, hasta que el volumen de la muestra permanece constante, por ejemplo, se golpea unas 100 veces. Después de compactar la muestra, se observa el nivel de volumen de la muestra compactada en el cilindro. Luego se calcula la densidad aparente de la muestra usando la siguiente ecuación:
en donde:
Ws = peso de la muestra (g)
Vs = nivel de volumen observado (ml)
En algunas realizaciones, la densidad aparente de la goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación es aproximadamente 0,55 g/ml o menos. En una realización, la densidad aparente de la goma gellan precipitada sin un agente de coprecipitación es de aproximadamente 0,30 g/ml a aproximadamente 0,45 g/ml. En otra realización, la densidad aparente de la goma gellan precipitada sin un agente de coprecipitación es aproximadamente 0,40 g/ml.
En algunas realizaciones, el producto de goma gellan de acuerdo con las reivindicaciones tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,30 g/ml o mayor. En una realización, el producto de goma gellan de acuerdo con las reivindicaciones tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,30 g/ml a aproximadamente 1,00 g/ml. En otra realización, el producto de goma gellan de acuerdo con las reivindicaciones tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,40 g/ml a aproximadamente 0,85 g/ml. En otra realización más, el producto de goma gellan de acuerdo con las reivindicaciones tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,66 g/ml. En otras realizaciones, el producto de goma gellan de acuerdo con las reivindicaciones tiene una densidad aparente mayor de 0,30, o mayor de aproximadamente 0,35, o mayor de aproximadamente 0,40, o mayor de aproximadamente 0,45, o mayor de aproximadamente 0,50, o mayor de aproximadamente 0,55, o mayor de aproximadamente 0,60, o mayor de aproximadamente 0,65, o mayor de aproximadamente 0,70, o mayor de aproximadamente 0,75, o mayor de aproximadamente 0,80, o mayor de aproximadamente 0,85, o mayor de aproximadamente 0,90, o mayor de aproximadamente 0,95.
Se debe tener en cuenta que aunque las densidades aparentes para la goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación y las densidades aparentes del producto de goma gellan como se describió anteriormente se pueden superponer, en condiciones de operación, la adición del agente de coprecipitación por coprecipitación a una disolución acuosa de goma gellan en cualquier proporción da como resultado un aumento de la densidad aparente con respecto a la misma goma gellan que se habría obtenido sin coprecipitación con el agente de coprecipitación. Es decir, como se ilustra en los Ejemplos 4 y 5, para cualquier adición de agente de coprecipitación a una disolución acuosa de goma gellan, los agentes de coprecipitación aumentan la densidad aparente del producto de goma gellan en diversos grados en comparación con la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación.
Sin estar limitado por teoría alguna, la goma gellan de alto peso molecular (MW) tiende a tener una densidad aparente más baja que la goma gellan de MW menor. Generalmente, la goma gellan de alto peso molecular se produce a partir de la fermentación, pero la densidad aparente tiende a estar mal controlada y suele ser demasiado baja para pasar a través de los procesos de fabricación adicionales de secado y molienda sin tapones y para pasar la especificación de densidad aparente del producto sin complicaciones.
Las realizaciones de los productos de goma gellan descritos en la presente invención se fabrican mediante coprecipitación. Se ha descubierto que la fabricación mediante coprecipitación produce productos de goma gellan con densidades aparentes más altas para facilitar el procesamiento posterior. Sin estar soportado por teoría alguna, la coprecipitación de la goma gellan con un agente de coprecipitación aumenta la densidad aparente sin tener que disminuir el peso molecular, lo que da como resultado gomas gellan de alto peso molecular que son aptas para procesos de fabricación con mayores rendimientos de proceso (por ejemplo, una molienda más rápida y una reducción de los tapones) y mayor uso.
Métodos de fabricación
Los productos de goma gellan descritos en la presente invención se fabrican mediante un proceso de coprecipitación: un método para preparar un producto de goma gellan con una densidad aparente mejorada incluye coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar una composición coprecipitada, en la que el producto de goma gellan, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que la densidad aparente de la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación.
Por ejemplo, una densidad aparente de aproximadamente 0,30 g/ml o más.
En realizaciones, la disolución acuosa de goma gellan comprende goma gellan. En algunas realizaciones, la disolución acuosa de goma gellan está en la forma de una disolución de goma gellan reconstituida, otras disoluciones acuosas que contienen goma gellan adecuadas o combinaciones de las mismas. Como se usa en la presente invención, "disolución de goma gellan reconstituida" es una goma gellan seca que se combina con un líquido, por ejemplo, agua. En otra realización, la disolución acuosa de goma gellan está en la forma de medio de fermentación. El término "caldo" como se usa en la presente invención contiene bacterias productoras de gellan, por ejemplo, Sphingomonas elodea y un medio de fermentación. Como se usa en la presente invención, "medio de fermentación" es un medio que puede comprender fuentes de carbono, fuentes de nitrógeno orgánico e inorgánico y oligoelementos adecuados.
En una realización, el caldo se fermenta para producir la disolución acuosa de goma gellan y luego se añade posteriormente un agente de coprecipitación a la disolución acuosa de goma gellan. En otra realización, se añade un agente de coprecipitación al caldo al mismo tiempo que se fermenta el caldo para producir la disolución acuosa de goma gellan. En otra realización más, el agente de coprecipitación se añade al caldo antes de que el caldo fermente
para producir la disolución acuosa de goma gellan.
En algunas realizaciones, el caldo se fermenta para producir la disolución acuosa de goma gellan mediante los procesos de fermentación descritos en el Documento de Patente de los EE.UU. de Número 4.326.053.
Aunque no es necesario en todas las realizaciones, la disolución de goma gellan puede sufrir tratamientos opcionales adicionales que pueden ser útiles en ciertas realizaciones. Ejemplos no limitantes de tratamientos opcionales incluyen cualquier etapa adicional que no afecte negativamente al producto de goma gellan, tal como, pero no limitados, al tratamiento de la disolución de goma gellan con tensioactivos, agentes quelantes, antioxidantes, enzimas o combinaciones de los mismos, filtración, o combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la disolución acuosa de goma gellan se somete a un tratamiento enzimático opcional. El tratamiento enzimático opcional puede comprender añadir una o más enzimas a la disolución acuosa de goma gellan al mismo tiempo o, como alternativa, cada una de las una o más enzimas se añaden a la disolución acuosa de goma gellan por separado. Ejemplos no limitantes de enzimas adecuadas incluyen lisozimas, proteasas y combinaciones de las mismas.
En algunas realizaciones, la disolución acuosa de goma gellan se somete a un tratamiento con tensioactivo opcional. El tratamiento con tensioactivo opcional puede comprender añadir uno o más tensioactivos a la disolución acuosa de goma gellan al mismo tiempo o, como alternativa, cada uno de los uno o más tensioactivos se añaden a la disolución acuosa de goma gellan por separado. Ejemplos no limitantes de tensioactivos adecuados incluyen dodecilsulfato de sodio (SDS), polisorbatos, lecitinas, ésteres de azúcares, monoglicéridos, ésteres de monoglicéridos y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la etapa de coprecipitación incluye combinar el agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan para formar una mezcla y precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada. En una realización, el agente de coprecipitación se combina con la disolución acuosa de goma gellan en la forma de disolución acuosa o de un polvo. En otra realización, el etapa de precipitación de la mezcla incluye precipitar la mezcla a una temperatura de aproximadamente 90°C.
En algunas realizaciones, el agente de coprecipitación se añade a la disolución acuosa de goma gellan en forma seca, es decir, en polvo, en una proporción en peso de 1:100.000 a 10:1 (agente seco a disolución acuosa de goma gellan). En una realización, el agente de coprecipitación se añade a la disolución acuosa de goma gellan en una forma seca en una proporción en peso de 1:10.000 a 1:1 (agente seco a disolución acuosa de goma gellan). En otras realizaciones, el agente de coprecipitación se añade a la disolución acuosa de goma gellan en forma húmeda, es decir, una suspensión acuosa de polvo de agente de coprecipitación y cualquier líquido o líquidos tales como agua, disolventes orgánicos o combinaciones de los mismos, en una proporción en peso de 1:100.000 a 1.000:1 (agente húmedo a disolución acuosa de goma gellan). En otra realización, el agente de coprecipitación se añade a la disolución acuosa de goma gellan en forma húmeda en una proporción en peso de 1:10.000 a 10:1 (agente húmedo a disolución acuosa de goma gellan).
Aunque no es necesario en todas las realizaciones, la mezcla de la disolución acuosa de goma gellan y el agente de coprecipitación pueden sufrir tratamientos opcionales adicionales que pueden ser útiles en ciertas realizaciones. Ejemplos no limitantes de tratamientos opcionales incluyen cualquier etapa adicional que no afecte negativamente al producto de goma gellan, tales como, pero no limitados, al tratamiento de la mezcla con tensioactivos, agentes quelantes, antioxidantes, enzimas o combinaciones de los mismos, filtración o combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la mezcla del agente de coprecipitación y la disolución acuosa de goma gellan se someten a un tratamiento enzimático opcional. En tales realizaciones, se añaden una o más enzimas a la mezcla al mismo tiempo o, como alternativa, cada una de las una o más enzimas se añaden a la mezcla por separado. Ejemplos no limitantes de enzimas adecuadas incluyen lisozimas, proteasas y combinaciones de las mismas.
En algunas realizaciones, la mezcla del agente de coprecipitación y la disolución acuosa de goma gellan se someten a un tratamiento tensioactivo opcional. En tales realizaciones, se añaden uno o más tensioactivos a la mezcla al mismo tiempo o, como alternativa, cada uno de los uno o más tensioactivos se añaden a la mezcla por separado. Ejemplos no limitantes de tensioactivos adecuados incluyen dodecilsulfato de sodio (SDS), polisorbatos, lecitinas, ésteres de azúcares, monoglicéridos, ésteres de monoglicéridos y combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, la etapa de coprecipitación también comprende pasteurizar la mezcla del agente de coprecipitación y de la disolución de goma gellan. En tales realizaciones, la etapa de pasteurización se produce antes de la etapa de precipitación de la mezcla.
Sin estar relacionado por teoría alguna, se cree que en las realizaciones que incluyen el etapa de pasteurización antes de la etapa de precipitación de la mezcla, las temperaturas de pasteurización mejoran la precipitación de la mezcla, que en estas realizaciones ocurre a la temperatura de pasteurización, y también cambia la conformación del agente de coprecipitación (por ejemplo, gelatinización del agente de coprecipitación). Este cambio en la conformación puede ser ventajoso para la interacción entre el agente de coprecipitación y las moléculas de la goma gellan. En una realización, la mezcla se pasteuriza a una temperatura de aproximadamente 80°C a aproximadamente 125°C. En otra
realización, la mezcla se pasteuriza a una temperatura de aproximadamente 90°C a aproximadamente 110°C. En otra realización más, la mezcla se pasteuriza a una temperatura de aproximadamente 90°C a aproximadamente 100°C.
En algunas realizaciones, la etapa de precipitación la mezcla del agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan comprende añadir una cantidad eficaz de un antidisolvente a la mezcla para precipitar la composición coprecipitada de la mezcla. En una realización, el antidisolvente es una mezcla alcohol-agua que comprende un alcohol en una cantidad de aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 99 % basado en el volumen de la mezcla alcohol-agua. En otra realización, el antidisolvente es una mezcla alcohol-agua que comprende un alcohol en una cantidad de aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 90 % basado en el volumen de la mezcla alcohol-agua. En otra realización más, el antidisolvente es una mezcla alcohol-agua que comprende un alcohol en una cantidad de aproximadamente el 80 % a aproximadamente el 85 % basado en el volumen de la mezcla alcohol-agua. En otra realización, el antidisolvente es una mezcla alcohol-agua que comprende un alcohol en una cantidad de aproximadamente el 83 % a aproximadamente el 85 % basado en el volumen de la mezcla alcohol-agua. En otras realizaciones, el antidisolvente solo comprende uno o más alcoholes. Ejemplos no limitantes de alcoholes adecuados incluyen isopropanol (IPA), etanol o combinaciones de los mismos. Aunque no es necesario en todas las realizaciones, puede ser útil la modificación de otros parámetros de condición en otras realizaciones para coprecipitar la mezcla, tales como presión, pH, etc.
En realizaciones donde se añade un antidisolvente a la mezcla del agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan durante la etapa de coprecipitación, el producto de goma gellan puede comprender alcohol en una cantidad de aproximadamente 1.000 ppm o menos. Por ejemplo, en una realización, el producto de goma gellan comprende alcohol en una cantidad de aproximadamente 800 ppm o menos. En otra realización, el producto de goma gellan comprende alcohol en una cantidad de aproximadamente 750 ppm o menos. En otra realización más, el producto de goma gellan comprende alcohol en una cantidad de aproximadamente 1 ppm a aproximadamente 750 ppm.
En algunas realizaciones, el método también incluye la deslicuefacción de la composición coprecipitada. Ejemplos no limitantes de la etapa de deslicuefacción de la composición coprecipitada incluyen prensar la composición coprecipitada, centrifugar la composición coprecipitada o combinaciones de las mismas. Ejemplos no limitantes de la etapa de prensado de la composición coprecipitada incluyen prensado hidráulico, prensado con tornillo o una combinación de los mismos. En una realización, la composición coprecipitada se prensa con un tornillo a 275.790 Pa (40 psi) durante aproximadamente 30 minutos.
En algunas realizaciones, el método también incluye secar la composición coprecipitada. Ejemplos no limitantes de secado de la composición coprecipitada incluyen secado por convección, secado por humedad, secado en tambor, secado al vacío, secado por pulverización, secado en lecho fluido o cualquier con cualesquiera otros métodos de secado que no afecten negativamente las propiedades del producto de goma gellan, o combinaciones del mismo. En una realización, la etapa de secado de la composición coprecipitada incluye secar por convección la composición a aproximadamente 65°C durante aproximadamente 4 horas. En otra realización, la etapa de secado de la composición coprecipitada incluye secar por convección la composición coprecipitada a aproximadamente 40°C durante aproximadamente 18 horas. En otra realización más, la etapa de secado de la composición coprecipitada incluye secar con humedad a aproximadamente 60°C a aproximadamente 40,0 % de humedad relativa durante aproximadamente 2,5 horas y luego a aproximadamente 60°C sin humedad durante aproximadamente 1 hora.
En realizaciones, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de aproximadamente el 20 % o menos en peso del producto de goma gellan. Por ejemplo, en una realización, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de menos de aproximadamente el 18 % en peso del producto de goma gellan. En otra realización, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de menos de aproximadamente el 15 % en peso del producto de goma gellan. En otra realización más, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de menos de aproximadamente el 10 % en peso del producto de goma gellan seco. En una realización adicional, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de menos de aproximadamente el 5 % en peso del producto de goma gellan. En otra realización, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de aproximadamente el 0,01 % a aproximadamente el 20 % en peso del producto de goma gellan. En otra realización más, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de aproximadamente el 0,01 % a aproximadamente el 10 % en peso del producto de goma gellan. En otras realizaciones, el producto de goma gellan comprende agua en una cantidad de aproximadamente el 0 % a aproximadamente el 20 % en peso del producto de goma gellan o del 0 % a aproximadamente el 20 % en peso del producto de goma gellan.
En algunas realizaciones donde el método incluye el secado de la composición coprecipitada, el método también puede incluir la deslicuefacción de la composición coprecipitada antes del secado.
En algunas realizaciones, el método también incluye moler la composición coprecipitada después de la etapa de secado. Ejemplos no limitantes de molienda de la composición coprecipitada incluyen el uso de molinos de bolas, molinos de chorro, molinos de bolas pequeños, molinos de martillos, molinos de corte, y molinos de discos.
En algunas realizaciones, el producto de goma gellan tiene una distribución de tamaño de partícula en la que aproximadamente del 95 % a aproximadamente el 100 % de las partículas sólidas presentes en el producto de goma gellan, en volumen, pasan a través de un tamiz de malla de aproximadamente 20 a aproximadamente 325. En una
realización, el producto de goma gellan tiene una distribución de tamaño de partícula en la que aproximadamente del 95 % a aproximadamente el 100 % de las partículas sólidas presentes en el producto de goma gellan, en volumen, pasan a través de un tamiz de malla 28. En otra realización, el producto de goma gellan tiene una distribución de tamaño de partícula en la que aproximadamente del 95 % a aproximadamente el 100 % de las partículas sólidas presentes en el producto de goma gellan, en volumen, pasan a través de un tamiz de malla 42. En otras realizaciones, del 95 % al 100 % aproximadamente de la partícula sólida presente en el producto de goma gellan, en volumen, pasan a través de un tamiz de malla de 20, o de 24, o de 28, o de 32, o de 35, o de 42, o de 48, o de 60, o de 65, o de 80, o de 100, o de 115, o de 150, o de 170, o de 200, o de 250, o de 270, o de 325.
En una realización particular, el método para preparar un producto de goma gellan con una densidad aparente mejorada comprende coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar una composición coprecipitada, en donde la etapa de coprecipitación incluye tratar la disolución acuosa de goma gellan con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos, combinar el agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan para formar una mezcla, pasteurizar la mezcla y precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada; deslicuefactar la composición coprecipitada; secar la composición coprecipitada; y moler la composición coprecipitada para formar el producto de goma gellan, en donde el producto de goma gellan, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que la densidad aparente de la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación.
En otra realización particular, el método para preparar un producto de goma gellan con una densidad aparente comprende coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar una composición coprecipitada, en donde la etapa de coprecipitación incluye combinar el agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan para formar una mezcla, tratar la mezcla con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos, pasteurizar la mezcla y precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada; deslicuefactar la composición coprecipitada; secar la composición coprecipitada; y moler la composición coprecipitada para formar el producto de goma gellan, en donde el producto de goma gellan, después del secado y la molienda, tiene una densidad aparente mayor que la densidad aparente de la disolución acuosa de goma gellan precipitada, seca y molida sin el agente de coprecipitación.
Los productos y métodos de goma gellan se pueden entender mejor con los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplo 1: Preparación de un producto de goma gellan HA con mayor densidad aparente usando almidón
Se preparó una suspensión de un agente de coprecipitación que comprendía almidón (almidón AMIOCA™ (Ingredion, West Chester, IL)) en agua destilada a una concentración del 20,0 % (p/p) a temperatura ambiente. Después de lo cual, se añadieron 5,0 g de la suspensión a una taza caliente de 400,0 g de caldo de fermentación (caldo de fermentación de goma gellan HA tratado con enzima) y se mezclaron mecánicamente mediante agitación a temperatura ambiente hasta que fue uniforme. Posteriormente, la mezcla de la suspensión de almidón y caldo se pasteurizó a aproximadamente 95°C durante 5 minutos. La mezcla calentada se transfirió luego a una licuadora que contenía 1.000 ml de una mezcla alcohol-agua al 85,0 % (en volumen) de IPA y 15,0 % de agua del grifo y se mezcló durante aproximadamente de 10 a aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 1.800 rpm para precipitar una composición de coprecipitación. La composición coprecipitada se recogió luego en un tamiz de malla fina, se prensó, se secó y luego se molió para producir un producto de goma gellan que pasa por la malla 40.
Ejemplo 2: Preparación de un producto de goma gellan HA con mayor densidad aparente usando dextrina
Se preparó una suspensión de un agente de coprecipitación que comprendía dextrina (dextrina PenCling® 720B (Penford Food Ingredients, Centennial, CO)) en agua destilada a la concentración del 33,0 % (p/p) a temperatura ambiente. Después de lo cual, se añadieron 2,6 g de la suspensión a una taza caliente de 400,0 g de caldo de fermentación (caldo de fermentación de goma gellan HA tratado con enzima) y se mezclaron mecánicamente mediante agitación a temperatura ambiente hasta que fue uniforme. Posteriormente, la mezcla se pasteurizó a aproximadamente 95°C durante 5 minutos. La mezcla calentada se transfirió luego a una licuadora que contenía 1.000 ml de una mezcla alcohol-agua al 85,0 % (en volumen) de IPA y 15,0 % de agua del grifo y se mezcló durante aproximadamente de 10 a aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 1.800 rpm para precipitar una composición de coprecipitación. La composición coprecipitada se recogió luego en un tamiz de malla fina, se prensó, se secó y luego se molió para producir un producto de goma gellan que pasa por la malla 40.
Ejemplo 3: Preparación de un producto de goma gellan LA que incluye una etapa de coprecipitación
Primero se trató un caldo de fermentación (caldo de fermentación de goma gellan HA tratado con enzima) con álcali para convertir la goma gellan HA en goma gellan LA. Se preparó una suspensión de un agente de coprecipitación que comprendía dextrina en agua destilada a la concentración del 33,0 % (p/p) a temperatura ambiente. Después de lo cual, se añadieron 1,8 g de la suspensión de dextrina a una taza caliente de 400,0 g del caldo de fermentación tratado con álcali y se mezclaron mecánicamente mediante agitación a temperatura ambiente hasta que fue uniforme. Posteriormente, la mezcla se pasteurizó a aproximadamente 95°C durante 5 minutos. La mezcla calentada se transfirió
luego a una licuadora que contenía 1.000 ml de una mezcla alcohol-agua al 85,0 % (en volumen) de IPA y 15,0 % de agua del grifo y se mezcló durante aproximadamente de 10 a aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 1.800 rpm para precipitar una composición de coprecipitación. La composición coprecipitada se recogió luego en un tamiz de malla fina, se prensó, se secó y luego se molió para producir un producto de goma gellan que pasa por la malla 40.
Ejemplo 4. Densidades aparentes comparativas de productos de goma gellan HA
Se prepararon tres conjuntos de productos de goma gellan en los que cada producto de goma gellan de cada conjunto se preparó de una manera similar al Ejemplo 1, excepto que el primer y tercer conjunto incluían diferentes agentes de coprecipitación, y cada conjunto incluía productos de goma gellan con proporciones en peso iguales y diferentes de suspensión de agente de coprecipitación a caldo como en el Ejemplo 1. Los agentes de coprecipitación añadidos al caldo de fermentación para los tres conjuntos de goma gellan fueron almidón HYLON® VII (Ingredion, West Chester, IL), almidón AMIOCA™ (Ingredion, West Chester, IL) y almidón MELOJEL® (Ingredion, West Chester, IL), respectivamente. Se prepararon dos conjuntos de productos de goma gellan en los que cada producto de goma gellan se preparó de una manera similar al Ejemplo 2, excepto que el primer conjunto incluía un agente de coprecipitación diferente, y cada conjunto incluía productos de goma gellan con diferentes proporciones de peso de suspensión del agente de coprecipitación a caldo de fermentación como en el Ejemplo 2. El agente de coprecipitación añadido al caldo de fermentación para los dos conjuntos de goma gellan fueron maltodextrina MALTRIN® M040 (Grain Processing Corporation, Muscatine, IA) y dextrina PenCling® 720B (Penford Food Ingredients, Centennial, CO), respectivamente.
La densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan de estos cinco conjuntos de productos de goma gellan se midió usando el método de densidad aparente como se describe en la presente invención. Las mediciones de la densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1. Mediciones de la densidad aparente de productos de goma gellan con diferentes agentes de coprecipitación a cantidades variables.
* Control: no incluye agente de coprecipitación
Como se ilustra en la Tabla 1, la tendencia general fue que cuanto más agente de coprecipitación se añadía al caldo de fermentación, mayor era la densidad aparente. Sin ningún agente de coprecipitación, la densidad aparente del producto de goma gellan promedió 0,33 g/ml. En base a esto, en cualquier proporción de adición de agente de coprecipitación al caldo de fermentación, todos los agentes de coprecipitación pudieron aumentar la densidad aparente en diversos grados. Por ejemplo, en la proporción más baja (1:80), el almidón AMIOCA™ proporcionó la densidad aparente más alta, 0,56 g/ml, que es aproximadamente un 70,0 % de aumento sobre la del control. En principio, un menor uso de almidón AMIOCA™ también puede aumentar significativamente la densidad aparente del gellan.
Ejemplo 5. Densidades aparentes de productos de goma gellan LA coprecipitados
Se preparó un conjunto de productos de goma gellan que incluía un producto de goma gellan preparado exactamente como en el Ejemplo 3 y un producto de goma gellan adicional preparado similar al Ejemplo 3, excepto con una proporción en peso diferente de suspensión de agente de coprecipitación a caldo. El agente de coprecipitación añadido al caldo de fermentación para el conjunto de goma gellan fue dextrina PenCling® 720B.
La densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan del conjunto de productos de goma gellan se midió usando el método de densidad aparente como se describe en la presente invención. Las mediciones de la densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2. Mediciones de la densidad aparente de productos de goma gellan con cantidades variables de agente de coprecipitación.
* Control: no incluye agente de coprecipitación
Como se ilustra en la Tabla 2, cuanto más agente de coprecipitación se añada al caldo de fermentación, mayor será la densidad aparente, que es similar a la tendencia general que se muestra en el Ejemplo 4. Sin agente de coprecipitación alguno, la densidad aparente del producto de goma gellan promedió 0,32 g/ml. Por tanto, de forma similar al Ejemplo 4, la adición de agente de coprecipitación al caldo de fermentación en cualquier proporción da como resultado un aumento de la densidad aparente.
Además, el grado del aumento de la densidad aparente también depende de la dosis. Como se muestra en la Tabla 2, a una relación en peso de 1:444, la densidad aparente aumentó a 0,41 g/ml, que es aproximadamente un aumento del 28 % sobre la del control, mientras que a una relación en peso de 1:222, la densidad aparente aumentó a 0,51, que es aproximadamente un aumento del 59,0 % sobre la del control.
Ejemplo 6: Densidades aparentes comparativas de productos de goma gellan coprecipitados frente a productos de goma gellan mezclados en seco
Se prepararon dos muestras de producto de goma gellan coprecipitada. La primera muestra coprecipitada se preparó añadiendo 0,84 g de polvo de almidón AMIOCA™ a una taza caliente de 400,0 g de caldo de fermentación (caldo de fermentación de goma gellan HA tratado con enzima) y se mezclaron mecánicamente mediante agitación a temperatura ambiente hasta que fue uniforme. Luego, la mezcla se pasteurizó a aproximadamente 95°C durante 5 minutos y luego se transfirió a una licuadora que contenía 1.000 ml de una mezcla alcohol-agua al 85,0 % (en volumen) de IPA y 15,0 % de agua del grifo y se mezcló durante aproximadamente de 10 a aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 1.800 rpm para precipitar la composición de coprecipitación. La composición coprecipitada se recogió luego en un tamiz de malla fina, se prensó, se secó y luego se molió para producir el primer producto de goma gellan coprecipitado. La segunda muestra de producto de goma gellan coprecipitada se preparó de forma similar a la primera muestra precipitada excepto que se añadieron 0,84 g de dextrina PenCling® 720B a 400,0 g de caldo.
También se prepararon dos muestras de producto de goma gellan mezclada en seco. El primer producto de goma de mezcla seca se preparó añadiendo 2,0 g de polvo de almidón AMIOCA™ a 16,0 g de goma de gellan en polvo y se mezclaron manualmente para producir el primer producto de goma de mezcla seca. La segunda muestra de producto de goma gellan mezclada en seco se preparó de forma similar excepto que se añadieron 2,0 g de polvo de dextrina PenCling® 720B a 16,0 g de goma gellan.
La densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan se midió usando el método de la densidad aparente como se describe en la presente invención. La medición de la densidad aparente de cada muestra de producto de goma gellan se resume en la Tabla 3.
Tabla 3. Mediciones de la densidad aparente de productos de goma gellan coprecipitados y mezclados en seco
Como se ilustra en la Tabla 3, sin coprecipitación o mezcla en seco, la densidad aparente del producto de goma gellan promedió 0,33 g/ml. Después de la mezcla en seco con almidón AMIOCA™, la densidad aparente del producto de goma gellan mezclado en seco aumentó a 0,37 g/ml, una mejora del 12,0 % con respecto a la del control. Después de la mezcla en seco con dextrina PenCling® 720B, la densidad aparente del producto de goma gellan mezclado en seco aumentó a 0,38 g/ml, una mejora del 15,0 % con respecto a la del control. Por el contrario, después de la coprecipitación con almidón AMIOCA™, la densidad aparente del producto de goma gellan coprecipitada aumentó a 0,46 g/ml, y la densidad aparente del producto de goma gellan coprecipitado con dextrina PenCling® 720B aumentó a 0,52 g/ml, lo que representa una mejora del 39,0 % y del 58,0 %, respectivamente, con respecto a la del control.
Estos resultados demuestran no solo el efecto que tiene la coprecipitación sobre el aumento de la densidad aparente de los productos de goma gellan, sino también que se pueden obtener densidades aparentes más altas mediante la coprecipitación de la mezcla en seco.
Claims (15)
1. Un método para preparar un producto de goma gellan, que comprende:
coprecipitar una disolución acuosa de goma gellan con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero para formar un producto de goma gellan que comprende una composición coprecipitada.
2. El método de la reivindicación 1, que comprende además secar la composición coprecipitada.
3. El método de la reivindicación 2, que comprende además moler la composición coprecipitada después de la etapa de secado.
4. El método de la reivindicación 1, que comprende además deslicuefactar la composición coprecipitada.
5. El método de la reivindicación 4, en donde la etapa de deslicuefacción comprende prensar la composición coprecipitada, centrifugar la composición coprecipitada o una combinación de prensar y centrifugar la composición coprecipitada.
6. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de coprecipitación comprende
combinar el agente de coprecipitación con la disolución de goma gellan para formar una mezcla; y precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada.
7. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de coprecipitación comprende precipitar una mezcla de la disolución acuosa de goma gellan y del agente de coprecipitación para formar la composición coprecipitada añadiendo una cantidad eficaz de un antidisolvente a la mezcla.
8. El método de la reivindicación 7, en donde
a) el antidisolvente comprende uno o más alcoholes; o
b) el antidisolvente es una mezcla alcohol-agua que comprende un alcohol en una cantidad de aproximadamente el 80,0 % a aproximadamente el 99,0 % basado en el volumen de la mezcla alcohol-agua.
9. El método de la reivindicación 1, que comprende además tratar la disolución acuosa de goma gellan con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos.
10. El método de la reivindicación 6, en donde la etapa de coprecipitación comprende además pasteurizar la mezcla.
11. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de coprecipitación comprende:
a) tratar una mezcla de la disolución acuosa de goma gellan y del agente de coprecipitación con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos; y precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada; o
b) tratar la disolución acuosa de goma gellan con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos;
combinar el agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan para formar una mezcla; pasteurizar la mezcla; y
precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada; o
c) combinar el agente de coprecipitación con la disolución acuosa de goma gellan para formar una mezcla; tratar la mezcla con una o más enzimas, uno o más tensioactivos, o una combinación de una o más enzimas y uno o más tensioactivos;
pasteurizar la mezcla; y
precipitar la mezcla para formar la composición coprecipitada.
12. El método de la reivindicación 2 o 3, en donde la densidad aparente del producto de goma gellan es:
a) aproximadamente 0,30 g/ml o más; b) o de aproximadamente 0,30 g/ml a aproximadamente 1,00 g/ml; o c) de aproximadamente 0,40 g/ml a aproximadamente 0,85 g/ml.
13. Un producto de goma gellan que comprende:
una composición coprecipitada que comprende una goma gellan coprecipitada con un agente de coprecipitación que comprende un biopolímero,
en donde el agente de coprecipitación y la goma gellan están presentes en la composición coprecipitada en una proporción en peso de 1:100 a 10:1 en peso del producto coprecipitado.
14. El método de la reivindicación 1 o el producto de goma gellan de la reivindicación 13, en donde la goma gellan es una goma gellan con alto contenido en acilo, goma gellan con bajo contenido en acilo o una combinación de las mismas.
15. El producto de goma gellan de la reivindicación 13, en donde después del secado y la molienda, la densidad aparente del producto de goma gellan es aproximadamente 0,30 g/ml o mayor.
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