DESCRIPCION

La presente intervención se relaciona con un procedimiento para la producción de membrana interna de la cáscara de huevo micronizada soluble. La presente intervención se relaciona con innovaciones introducidas en molturados de la membrana interna de la cáscara de huevo previamente extraída y pasteurizado de! producto obtenido.

Por tanto, la invención se podría encuadrar en el campo dei procesado de alimentos para la extracción de productos beneficiosos para la salud.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Ya se conoce la producción de membrana de cáscara de huevo mediante la extracción por un sistema mecánico, limpieza, secado y molienda del producto (ES2327087), pero existen ciertos problemas debido a que el producto obtenido debido a su compleja composición no es soluble en agua.

También se conocen diversas técnicas de hidroiización para obtener el producto soluble en agua (ES218158Q), pero sufren ciertas desventajas debido a que se debe emplear en todas ellas tratamientos químicos y temperatura que hacen que los rendimientos obtenidos sean bajos y el producto obtenido es de calidad desigual, empeorándose la composición nutricional y los beneficios.

Hasta el presente existen procedimientos para la membrana hidrolizada cuyos fundamentos están basados en someter a ¡a membrana de huevo en polvo a una extracción sólido-líquido de la proteína presente en la membrana incubándola en una disolución química aplicando temperatura durante un tiempo determinado, con el objetivo de obtener la mayor cantidad de proteína posible en una solución acuosa. Tras la extracción, se ajusta el pH hasta alcanzar el pH neutro (pH 7,00), se centrifuga y se filtra el extracto neutralizado con membranas con tamaño de corte adecuado para que se queden retenidas en la solución la parte proteica es decir las partículas de alto peso molecular, mientras que las partículas de bajo peso molecular atraviesan la membrana. Sin embrago, cuando se somete a la membrana a una extracción proteica mediante tratamiento químico y temperatura se obtiene una solución proteica con muy bajo rendimiento (aproximadamente la mitad) y además se empeora la composición nutricional, decreciendo notablemente ei contenido proteico. Además, ai tener que utilizar durante los procesos algunas disoluciones de productos químicos, la presencia de éstos puede permanecer en el producto final, por io que puede tener repercusiones para la salud del consumidor.

DESCRIPCIÓN PE LA INVENCIÓN

Los inventores han desarrollado un procedimiento innovador y único, que evita ios inconvenientes antes mencionados y que en líneas generales comprende la micronización hasta un tamaño de entre 0,5 pm y 100 p de la membrana inferna de la cáscara de huevo y un pretratamiento que comprende distintas etapas fisicoquímicas, para eliminar la cáscara, ciara de huevo y otras impurezas que pueda arrastrar ei producto. Además, se realiza un proceso de oxidación prolongada en agua con unos ciclos de temperatura y tiempo de retención, con objeto abiandar ei producto, preparándolo para las fases posteriores, y se realiza un secado a baja temperatura en un sistema de lecho fluido a temperatura inferior a 40°C, lo que en conjunto permite aumentar la solubilidad del producto en agua sólo mediante estos tratamientos fisicoquímicos.

Este procedimiento se impíementa en aparatos con un sistema combinado con aire y efecto mecánico que se convierte en una técnica ideal para la molienda de productos duros y sensibles ai calor, en ei que se evita la hidrolización de la membrana para que pueda ser soluble en agua y poder mantener así intactas sus propiedades y beneficios.

Ei campo de aplicación del producto obtenido por el procedimiento de la invención es muy amplio, desde ofrecer el producto en ampollas u otros dispositivos para ser bebido, hasta aplicaciones en alimentación como base o añadido en bebidas, yogures bebibles, etc. y en productos cosméticos y de tratamiento dermatológico. E¡ procedimiento de ¡a invención permite obtener membrana de huevo micronizada en la que no se han alterado las cualidades ni ia composición original, y por tanto ios componentes beneficiosos para la salud se mantienen. Además, no se añade ninguna sustancia química para su producción, con lo que se obtiene un producto 100% natural tanto en su contenido, como en su base y en el proceso de fabricación.

El objeto de la invención es el desarrollo de una técnica para ia obtención de la membrana soluble. El fundamento de esta técnica está basado en someter la membrana de huevo a un procedimiento que comprende las siguientes fases

- Molturado mecánico en ei que se combina un molino mecánico con un clasificador dinámico por aire integrado acoplado a un ciclón que permite ia separación y extracción del material que haya llegado a nivel de tamaño de partícula adecuado para que esa partícula sea soluble sin alterar la composición; y

que además comprende un pretratamiento que comprende las siguientes etapas

- Separación, de ios componentes líquidos

~ Limpieza cáscara por vía seca y vía húmeda

- Limpieza de ciara y otros

- Abíandado

- Secado

Además, comprende un tratamiento térmico posterior a la molienda o molturado.

Por tanto, en un primer aspecto, ia presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de membrana de huevo soluble que comprende una etapa de reducción del tamaño de partícula de la membrana de huevo de partida por medios mecánicos a un tamaño de entre 0,5 pm y 100 pm.

En ia presente invención se entiende por“huevo” a todos los huevos procedentes de la puesta de gallinas ( Gallas gallas domesticas) tanto si han sido objeto de un proceso industrial como si no han tenido un procesado industrial previo.

La solubilidad obtenida para partículas de membrana de huevo realizadas por un proceso diferente al establecido, inferiores a 0,5 pm no permite solubiiizar ia membrana en agua y tampoco se consigue una solución homogénea tras ia agitación quedan partículas en suspensión. Además, tras un tiempo de reposo, ei sólido precipita. Ei contenido de colágeno de esta membrana micronizada a tamaños inferiores a 0,5 pm también disminuye de 34,08% a 8,25%. Esto es porque al disminuir tanto el tamaño de partícula, también se rompen las moléculas de colágeno. Por otro lado, en partículas de mayor tamaño a 100 pm no permite solubilizar la membrana en agua y tampoco se consigue una solución homogénea tras la agitación. Por tanto, fuera del rango indicado no se consigue la solubilidad adecuada.

En otra realización preferida del procedimiento, además comprende una etapa previa a la reducción de tamaño que comprende las siguientes subetapas:

a) procesar ai menos un huevo, mediante una fase de ruptura y mezcla de todos ios componentes y centrifugación posterior para la separación de ios componentes líquidos;

b) triturar el producto sólido obtenido en la etapa (a);

c) separar la cáscara y membrana mediante al menos un cribado vía seca del producto triturado de la etapa (b);

d) separar la cáscara y membrana mediante al menos cribado vía húmeda del producto obtenido de la etapa (c);

e) introducir la membrana obtenida en ¡a etapa (d) en un recipiente con agua en una cantidad de entre 10 veces y 15 veces el volumen de membrana, a una temperatura de entre 15 °C y 20 °C y con agitación durante un tiempo de entre 1.5 h y 2 5 h;

f) separar ios restos de cáscara, ciara y yema de ia membrana obtenida en ia etapa (e); y

g) centrifugar el producto obtenido en la etapa (f) y secar posteriormente a una temperatura de entre 50 °C y 60 °C.

En otra realización preferida del procedimiento, en ia etapa (b) se realiza un pretriturado, mediante un sistema de laminado con rodillos. Dicho sistema tiene por objeto de romper al máximo la cáscara sin romper la membrana y facilitar su separación. El tamaño de las partículas trituradas sera de a! menos 3 mm.

En otra realización preferida del procedimiento, la criba por vía seca de ia etapa (c) se realiza mediante un método seleccionado de entre criba centrífuga con una iuz de 3 mm, criba vibrante con una luz de 1 mm y combinación de los anteriores, y donde si se realiza más de una criba por vía seca siempre se realiza un triturado del producto obtenido previamente a cada nueva criba por vía seca. Mediante la criba de centrífuga se segregan las partículas de más densidad y menor tamaño. Medíante la criba vibrante se elimina ei 90% de la cáscara presente en el proceso.

En otra realización preferida del procedimiento, la criba por vía húmeda de la etapa (d) se realiza mediante criba de resonancia. En una realización más preferida la criba de resonancia por un sistema de cuba de lavado con agitación mecánica. En dicha criba por resonancia se utiliza agua residual de procesos posteriores logrando un prelavado de la clara y otros restos de que presenta la membrana. La criba de resonancia tiene una malla de inoxidable de 0.8 mm de luz, y una red chorros de agua en toda su longitud en circuito abierto. De esta forma la membrana salta sobre la criba y el chorro de agua templada a unos 30°C facilita el arrastre de ios pequeños trozos de cáscara pegados en la membrana. El equipo tiene una longitud de 1.5 m de largo y 0.6 m de ancho con este sistema se logra disponer de una membrana libre de cáscara en un 96%.

En la etapa (e) se consigue una primera limpieza de la membrana de los restos clara, yema, y otros restos, que se encuentran en la membrana.

En otra realización preferida del procedimiento, la separación de la etapa (f) comprende una aireación mediante inyección de aire purificado en forma de microburbuja mediante aireadores situados sobre un fondo de parrilla y donde el volumen de la membrana y el agua durante esta aireación debe ser ai menos 1/15 de membrana respecto al agua. Este proceso, también conocido como ablandado, permite separar ¡os elementos de membrana de menor granulometría, separa de la membrana ios restos de clara y yema que quedan en contacto con la membrana, dejando la membrana más entera, gracias al movimiento generado por las propias microburbujas y aumentan así la superficie de contacto con más burbujas que siguen separando la membrana que con el movimiento de las membranas en continuo se exponen más a las microburbujas de oxígeno del aire, y se consigue una mayor apertura del poro de la membrana y un aumento de la superficie específica de la membrana obtenida; y también se obtiene con una superficie más limpia debido a la oxidación de la membrana expuesta con el O2 del aire de las microburbujas, ya que provoca una limpieza superficial de ¡a misma. De esta manera, este proceso sirve para preparar el producto para los procesos posteriores. Este proceso produce una limpieza en profundidad y la apertura de los poros para favorecer ¡os procesos posteriores de secado y de molienda. En esta fase se forman unos residuos flotantes, que son retirados de forma continua y una decantación de ¡os restos más pesados, estos caen bajo ¡a rejilla donde están situado los aireadores y se retiran del circuito. Además, ei agua residual generada en este proceso puede ser reutilizada en el proceso anterior.

El recipiente donde se desarrolla el proceso requiere unas paredes longitudinales de 70° para facilitar la labor de decantación y el reparto óptimo de las microburbujas que se requiere para un proceso óptimo.

En una realización más preferida del procedimiento, ¡a aireación además comprende dos subetapas

(f1) airear en primer lugar con agua a una temperatura de entre 33°C y 45 °C durante un tiempo de retención del producto de entre 35 min y 50 min; y (f2) airear en segundo lugar con agua a una temperatura de entre 1 °C y 15 °C durante un tiempo de retención del producto de entre 105 min y 150 min.

En otra realización preferida del procedimiento, el aire utilizado para el micro burbujeo es generado por una bomba de vacío y el aire es tratado con filtros de carbón activo.

En otra realización preferida del procedimiento, en el secado de la etapa (g) se realiza en un sistema continuo de lecho fluido. De esta forma el producto está en movimiento mientras circula el aire. En una realización más preferida del procedimiento, para ei secado se dispone de un sistema de recircuiación controlado por ¡a humedad de salida del aire.

En otra realización preferida del procedimiento, donde ei tamaño de partícula se reduce entre 40 y 60 pm.

Para la reducción del tamaño de partícula se implementa en aparatos con un sistema combinado con aire y efecto mecánico que se convierte en una técnica ideal para la molienda de productos duros y sensibles al calor. El fundamento de esta técnica está basado en someter la membrana de huevo a un procedimiento mecánico de molturado en el que se combina un molino mecánico con un clasificador dinámico por aire integrado acopiado a un ciclón que permite la separación y extracción del material que haya llegado a nivel de tamaño de partícula adecuado para que esa partícula sea soluble y no se altere la composición.

Cualquier molino diseñado para reducir el tamaño de partícula puede ser empleado en el procedimiento de la invención, aunque preferiblemente el molino empleado está formado por una parte estática y otra dinámica, es decir, por dos cámaras de molienda.

La parte estática se trata de una pista de molienda periférica que conecta ia alimentación con ia parte dinámica, en este compartimento “estático” las partículas inician su molturación gracias al impacto entre un disco estático de nervaduras (periférico) y ios martillos (palas) que se encuentran en un disco de rotación inferior del compartimiento (horizontal). Estos martillos facilitan al mismo tiempo el paso a ia zona dinámica de molturación. El movimiento de las partículas se acelera gracias a ia acción del aire que se introduce en paralelo a ia alimentación dei sólido, que de esta forma el impacto permite una reducción mayor del tamaño de partícula. Por otro lado, en la parte dinámica el sólido proveniente de la parte estática entra ai compartimiento dinámico, donde se encuentra con una rueda horizontal giratoria con zapatas o palas. Ai ser horizontal permite un trabajo más uniforme y simétrico comparado con ias típicas ruedas verticales usadas en otros sistemas de molienda. El movimiento giratorio de la rueda a alta velocidad permite la clasificación de las partículas más ligeras que se encuentran formando una nube de polvo en ei centro de la rueda.

Una vez micronizado ei producto, la separación de ias partículas se realiza con un ciclón inoxidable que esté está compuesto básicamente por un cilindro vertical dotado de una entrada tangencial, como intermedio de aceleración y cono inferior de decantación de producto con la granulometría deseada.

En otra realización preferida del procedimiento, además comprende un tratamiento térmico posterior a la etapa de reducción para la eliminación de patógenos. En una realización más preferida el tratamiento térmico es una pasteurización de entre 3 horas y 8 horas, preferiblemente de entre 60 y 70°C, con el objetivo de la eliminación de agentes patógenos como enterobacterias y reducir los aerobios mesófilos con las condiciones higiénico-sanitarias aptas para ser destinado al consumo humano.

Como antes se ha mencionado, es un proceso en el que no se emplea ni un tratamiento químico, por lo que no se altera la composición del producto inicial. El contenido proteico es similar a! de la membrana de huevo antes del procesado, que está entorno al 90-95% en peso. Además, tampoco se reduce el contenido de aminoácidos, por lo que el producto final mantiene la misma cantidad de colágeno, ácido hialurónico y sulfato de condroitina que son los componentes de membrana de mayor interés, ya que dichos componentes tienen múltiples beneficios para la salud.

Otro aspecto de la invención es una membrana de huevo micronizada obtenida según el procedimiento descrito anteriormente. Dicha membrana es soluble en agua y en las condiciones requeridas por el mercado manteniendo intactas sus propiedades y beneficios, y además se evita realizar un proceso de hidroiización de la membrana para que pueda ser soluble en agua.

Otro aspecto de ¡a invención se refiere a! uso de esta membrana micronizada para obtener colágeno y otras proteínas de interés contenidas en el mismo, o el uso directo para productos alimentarios, complementos nutricionaíes o productos cosméticos.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones ¡a palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para ios expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.

EJEMPLOS

A continuación, se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del procedimiento descrito. El procedimiento de obtención de membrana soluble consiste en la eliminación de las impurezas que arrastra la membrana a la salida del proceso industrial, preparación del producto para la molienda y su pasteurización, para ser usado en diferentes aplicaciones.

A partir de la entrada de la cáscara y membrana se alimenta mediante un sistema neumático al sistema de laminado, el producto obtenido a la salida llega mediante un sistema mecánico de sinfín a una criba centrifuga, el producto resultante es la membrana con una parte de cáscara de huevo adherida, este es recogido en una tolva y conducido a un sistema de laminado gemelo al sistema de laminado. La salida de este se conduce a una criba vibrante. La membrana obtenida en este proceso está libre de cáscara en 90%. Este producto se almacena a temperatura controlada 4 °C, para su posterior procesado en un periodo de tiempo no superior a 48 h.

El proceso de tratamiento de la membrana se inicia con la carga del producto obtenido en la fase anterior en una tolva dosificadora que alimente a la criba de resonancia, que con un sistema de aspersores riegan el producto a medida que va avanzando a lo largo de la criba logrando arrastrar la cáscara en forma de“arenillas“, que lleva pegada la membrana. Tras este proceso de cribado, el producto pasa desde la tolva a un recipiente con agitación mecánica con un importante volumen de agua para que la membrana se suelte y se lave.

Es necesario realizar el lavado en varias fases para logar una optimización de los equipos y de ios consumos de agua. La realización en varias fases y con técnicas diferentes, permite que los equipos sean más pequeños y que ei consumo de agua y energía este optimizado.

Ei producto resultante pasa mediante una cinta de transporte metálica a las bañeras de aireación, fase caliente, para permaneces durante 40 min., y posteriormente se traslada con bomba a ia siguiente bañera fría durante 2 h. Al finalizar este proceso la membrana está preparada paras secarse.

El secado comienza con ei proceso de centrifugado, el producto liega mediante bombeo del agua que posteriormente se recupera para ia fase anterior de limpieza. Ei producto pasa de! equipo de centrifugado al proceso de secado térmico en un horno se lecho fluido a baja temperatura, 50-80°C, tras este proceso de secado, el producto alcanza una humedad inferior ai 3%, y la membrana queda lista para el proceso de molienda. A continuación, se realiza una molienda con molino de cuchillas cúter y posteriormente se utiliza un molino micronizador separador en acero inoxidable usado para la industria de alimentación. Este sistema de molienda se basa en la micronización por impacto de las partículas sobre las superficies giratorias, además dispone de gran velocidad de rotor, que permite alcanzar la velocidad lineal de hasta 120m/s. En el molino se depositaron 5 Kg de membrana de cáscara de huevo en polvo con un tamaño entre 300- 600 pm sobre el que se inicia la molienda y el producto obtenido es membrana micronizada con un tamaño entre 40~60pm. El tamaño final obtenido permite que la membrana sea soluble en agua y obtener así un producto que es de solución homogénea tras la agitación.

Tras la molienda se pasteuriza durante de 6 horas aplicando temperatura de 65-69°C.

En este proceso se obtuvieron 4,7 Kg, con lo que el rendimiento fue superior al 90%.

Una pequeña cantidad del producto obtenido (1 gr) se disolvió mediante agitación en 20 i de agua desmineralizada y se obtuvo una solución estable. Tras analizar esta muestra del producto obtenido, es destacable que el contenido de proteínas (analizado mediante el método Kjeldahl) es superior a 90% (exactamente 90, 18%), de entre las cuales un 34,08% es colágeno (determinado por cuantificación de hidroxiprolina mediante HPLC). Respecto al a inogra a (cromatrograma de aminoácidos primarios y secundarios determinados por HPLC), se obtienen los mismos aminoácidos que están presentes en la membrana sin procesar en proporciones muy similares, tal y como se muestra en la tabla 1 , por lo que estos resultados confirman que en el procedimiento de la invención no se altera la composición del producto, ya que son ios valores que se obtienen al analizar la membrana de la cáscara de huevo.

Tabla 1 : aminograma.

Respecto al otro procedimiento que habitualmente se emplea para procesar la membrana de cáscara de huevo, al aplicar hidrólisis a la membrana y con ello emplear disoluciones de ciertos productos químicos, se obtienen contenidos finales de proteína inferiores al 80%, lo que indica que el contenido final de colágeno y aminoácidos es inferior a los que presenta ia membrana de la cáscara de huevo sin procesar, tal y como muestra la tabla 2.

Tabla 2 Comparativa de los resultados de Proteína y Colágeno

Por tanto, tras ia hidroíización de la membrana se obtiene un producto de peor calidad y que no es 100% natural ya que puede contener trazas de los químicos empleados durante el proceso.

Ejemplo 2

En este proceso se sigue el ejemplo 1 hasta la molienda, donde se depositan 15 Kg de membrana de cáscara de huevo en polvo con un tamaño entre 300-600 pm sobre el que se inicia la molienda y el producto obtenido es membrana micronizada con un tamaño entre 40~60pm. El tamaño final obtenido permite que la membrana sea soluble en agua y obtener un producto que es de solución homogénea tras la agitación.

Tras la molienda se pasteuriza durante de 6 horas aplicando temperatura de 65-69°C.

La cantidad de producto fina! obtenida fue de 1 1 ,8 Kg, por lo que en este procedimiento se volvió a obtener un rendimiento superior ai 90%.

Una pequeña cantidad del producto obtenido 1 gr se disolvió 20 mi de agua desmineralizada y se obtuvo al agitar una solución estable. Tras analizar el producto obtenido, el contenido en proteínas es superior a 90%, exactamente 91 , 14%, de las cuales 34,86% es colágeno. Respecto al aminograma se obtienen los mismos aminoácidos que presenta la membrana de huevo sin procesar, por lo que estos resultados vuelven confirmar que en el procedimiento de la invención no se altera la composición natural de! producto.

Ejemplos

En este proceso se sigue el ejemplo 1 pero en la molienda se utiliza un molino de púas con velocidad a 14000 rpm. En el molino se depositaron 5 kg de membrana de cáscara de huevo en polvo con un tamaño entre 300-600 pm sobre el que se inicia la molienda y el producto obtenido es membrana con un tamaño entre 150-200 pm. El tamaño final obtenido no fue ei deseado ya que no permitió solubilizar ¡a membrana en agua y tampoco se consiguió una solución homogénea tras la agitación.

Ejemplo 4

Si ei micronizado se realiza en un molino en vía húmeda hasta un tamaño de partícula de entre 40 nm y 70 nm, mediante una molienda de entre 10 minutos y 30 minutos a 250rpm, se comprueba que la superficie específica del producto final obtenido es de entre 30 m2/g y 45 m2/g. Sin embargo, la solubilidad obtenida de este material es inferior a la de la obtenida por ios materiales obtenidos según los ejemplos 1 a 3, no permitió solubilizar la membrana en agua y tampoco se consiguió una solución homogénea tras ia agitación quedan partículas en suspensión. Tras un tiempo de reposo, el sólido precipita. Además, el contenido de colágeno disminuye de 34,08% a 8,25%. Esto es porque al disminuir tanto el tamaño de partícula, también se rompen las moléculas de colágeno.