BR112018069577B1 - Método para produzir um gel reticulado - Google Patents

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Abstract

Trata-se de um método para produzir um gel reticulado. O método compreende as etapas de: (a) combinar (i) água, (ii) ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos, (iii) carboximetilcelulose, (iv) um sal de cálcio, magnésio ou zinco, (v) um tensoativo não iônico e (vi) fragrância para formar um gel que tem uma superfície; e (b) colocar uma solução aquosa adicional de um sal de cálcio, magnésio ou zinco em contato com a superfície do dito gel.

Description

[0001] Esta invenção refere-se a um método para produzir um gel reticulado que compreende uma fragrância.
[0002] Géis consistem em uma rede tridimensional sólida que abrange o volume de um meio líquido e enreda o mesmo através de efeitos de tensão de superfície. Essa estrutura em rede interna pode resultar de ligações físicas (géis físicos) ou ligações químicas (géis químicos), assim como cristalitos ou outras junções que permanecem intactas dentro do fluido de extensão. Géis têm sido usados como veículos para entrega de fragrância, como, por exemplo, no documento no US2015/0231295. Entretanto, essa referência não sugere o método descrito no presente documento.
[0003] O problema resolvido por esta invenção é a necessidade de liberação controlada e aperfeiçoada de fragrâncias.
Declaração da invenção
[0004] A presente invenção fornece um método para produzir um gel reticulado; em que o dito método compreende as etapas de: (a) combinar (i) água, (ii) ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos, (iii) carboximetilcelulose, (iv) um sal de cálcio, magnésio ou zinco, (v) um tensoativo não iônico e (vi) a fragrância para formar um gel que tem uma superfície; e (b) colocar a superfície do dito gel em contato com uma solução aquosa de um sal de cálcio, magnésio ou zinco. Descrição detalhada
[0005] Porcentagens são porcentagens em peso (% em peso) e temperaturas estão em °C, a menos que especificado de outro modo. As operações foram realizadas em temperatura ambiente (20 a 25 °C), a menos que especificado de outro modo. As porcentagens de componentes em gel são baseadas no peso total do gel. Um "gel" é uma mistura de ingredientes que formarão espontaneamente um gel ou o gel formado.
[0006] Uma "fragrância" inclui qualquer componente hidrofóbico que fornece um odor agradável. Exemplos incluem odores que são florais, de âmbar, amadeirados, de couro, de chipre, de fougère, de almíscar, de baunilha, frutados e/ou cítricos. Óleos de fragrância são obtidos por meio de extração de substâncias naturais ou sinteticamente produzidos. As fragrâncias produzidas podem ser simples (uma essência) ou complexas (uma mistura de essências). Normalmente, os óleos de fragrância são acompanhados por materiais auxiliares, tais como fixadores, extensores, estabilizantes e solventes.
[0007] Preferencialmente, a carboximetilcelulose tem um grau molar de substituição MScarbóxi de 0,3 a 1,8, preferencialmente pelo menos 0,5, preferencialmente pelo menos 0,6; preferencialmente não mais que 1,6, preferencialmente não mais que 1,5, preferencialmente não mais que 1,4. Tipicamente, viscosidades de 1% em peso de soluções de carboximetilcelulose aquosas a 20 °C, determinadas com um viscosímetro de Brookfield, na faixa de 20 a 50.000 mPa-s, preferencialmente, de 500 a 2.000 mPa-s e, mais preferencialmente, de 2.000 a 10.000 mPa-s. Exemplos de carboximetilcelulose comercialmente disponível que são úteis na presente invenção incluem WALOCELTM CRT 50000 PA (MScarbóxi = 0,7, 1% em peso de viscosidade de Brookfield = 7.000 mPa-s) e, mais preferencialmente, WALOCELTM CRT 30000 (MScarbóxi =0,9, 1% em peso de viscosidade de Brookfield = 3.500 mPa-s), disponível junto à The Dow Chemical Company, Midland, EUA. Preferencialmente, carboximetilcelulose é usada na forma do sal de sódio.
[0008] Preferencialmente, a composição é substancialmente livre de qualquer derivado de celulose diferente de carboximetilcelulose, isto é, a quantidade total de outros derivados de celulose não é maior que 5% em peso do peso total de derivados de celulose, preferencialmente não mais que 2% em peso, preferencialmente não mais que 1% em peso, preferencialmente não mais que 0,5% em peso.
[0009] Preferencialmente, o gel compreende ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos. Ácido algínico é um copolímero linear de ácido e-D-manurônico (1- 4)-ligado (unidade M) e ácido a-L-gulurônico (unidade G), em que as unidades são ligadas em conjunto em sequências ou blocos diferentes. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos de unidades G consecutivas (blocos G), unidades M consecutivas (blocos M), alternando unidades M e G (blocos MG) ou blocos aleatoriamente organizados. Alginato é o sal de Ácido algínico, por exemplo, alginato de sódio e/ou cálcio. Ácido algínico/alginato é extraído a partir de algas, tais como alga marinha gigante (Macrocystis pyrifera).
[0010] O gel contém o sal de um cátion divalente, Ca2+, Mg2+ e/ou Zn2+, preferencialmente Ca2+. Exemplos de sais de promoção de gel adequados incluem carbonato de cálcio, fosfato de cálcio, fosfato de hidrogênio de cálcio e misturas dos mesmos. Mais de um sal de um cátion divalente pode estar presente.
[0011] Preferencialmente, o gel compreende de 86 a 96% em peso de água; preferencialmente pelo menos 87% em peso, preferencialmente pelo menos 88% em peso, preferencialmente pelo menos 89% em peso, preferencialmente pelo menos 90% em peso, preferencialmente pelo menos 91% em peso, preferencialmente não mais que 95% em peso, preferencialmente não mais que 94% em peso. Preferencialmente, o gel compreende de 0,3 a 2,5% em peso de carboximetilcelulose; preferencialmente pelo menos 0,5% em peso, preferencialmente pelo menos 0,6% em peso, preferencialmente pelo menos 0,7% em peso, preferencialmente pelo menos 0,8% em peso, preferencialmente não mais que 2% em peso, preferencialmente não mais que 1,5% em peso, preferencialmente não mais que 1,3% em peso. Preferencialmente, o gel compreende de 0,3 a 2,5% em peso de ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos; preferencialmente pelo menos 0,5% em peso, preferencialmente pelo menos 0,6% em peso, preferencialmente pelo menos 0,7% em peso, preferencialmente pelo menos 0,8% em peso, preferencialmente não mais que 2% em peso, preferencialmente não mais que 1,5% em peso, preferencialmente não mais que 1,3% em peso. Preferencialmente, o gel compreende de 0,1 a 1% em peso de um sal de cálcio, magnésio ou zinco, ou uma combinação dos mesmos; preferencialmente pelo menos 0,15% em peso, preferencialmente pelo menos 0,2% em peso, preferencialmente pelo menos 0,25% em peso, preferencialmente não mais que 0,8% em peso, preferencialmente não mais que 0,7% em peso, preferencialmente não mais que 0,6% em peso, preferencialmente não mais que 0,5% em peso, preferencialmente não mais que 0,4% em peso. Preferencialmente, o sal é um sal de cálcio.
[0012] Preferencialmente, o gel compreende de 1 a 6% em peso de uma ou mais fragrâncias; preferencialmente pelo menos 1,5% em peso, preferencialmente pelo menos 2% em peso, preferencialmente não mais que 5% em peso, preferencialmente não mais que 4,5% em peso, preferencialmente não mais que 4% em peso. Preferencialmente, a fragrância é adicionada ao gel a uma temperatura de 15 a 60 °C, preferencialmente de 15 a 50 °C, preferencialmente de 15 a 45 °C.
[0013] Preferencialmente, o gel compreende de 0,2 a 2% em peso de um tensoativo não iônico; preferencialmente pelo menos 0,4% em peso, preferencialmente pelo menos 0,5% em peso, preferencialmente pelo menos 0,6% em peso, preferencialmente pelo menos 0,7% em peso, preferencialmente não mais que 1,8% em peso, preferencialmente não mais que 1,6% em peso, preferencialmente não mais que 1,4% em peso. Mais de um tensoativo não iônico pode estar presente. Preferencialmente, o tensoativo não iônico (i) tem a estrutura RaO-(AO)z-H, em que Ra é arila (por exemplo, fenila) ou C6-C24 alquila linear ou ramificada, AO em que a ocorrência é, independentemente, etilenóxi, propilenóxi, butilenóxi ou misturas aleatórias ou em bloco dos mesmos, e z é de 1 a 50; (ii) é um poliglicosídeo de alquila da fórmula:
Figure img0001
em que m é de 1 a 10 e n é de 3 a 20; ou (iii) é um polietilenoglicol HO -[- CH2CH2O-]n -derivado de óleo de rícino hidrogenado, em que n é de 20 a 60. O componente primário de óleo de rícino, o triglicerídeo ricinoleato, é etoxilado. Preferencialmente, AO é etilenóxi ou propilenóxi. Preferencialmente, o tensoativo não iônico compreende um grupo C6-C18 alquila, uma média de 2 a 8 mols de unidades polimerizadas de óxido de propileno e uma média de 3 a 15 mols de unidades polimerizadas de óxido de etileno. Em uma modalidade preferencial, o tensoativo não iônico tem a seguinte estrutura: RO (CH2CH (CH3)O)x(CH2CH2O)yH em que R é um grupo C6-C12 alquila, x é de 3 a 7 e y é de 5 a 12. Os números x e y são valores médios derivados a partir de uma mistura de compostos. Preferencialmente, R é um grupo C6-C10 alquila, preferencialmente grupo C7-C9 alquila, preferencialmente um grupo C8 alquila, preferencialmente um grupo 2- etilexila. Preferencialmente, R é um grupo alquila ramificado. Preferencialmente, x é 4 a 6, preferencialmente cerca de 5. Preferencialmente, y é 5 a 10, preferencialmente 6 a 10, preferencialmente 6 a 9, preferencialmente 8 a 10, preferencialmente cerca de 9.
[0014] Preferencialmente, o gel compreende adicionalmente de 0,1 a 1% em peso glucono-delta-lactona; preferencialmente pelo menos 0,2% em peso, preferencialmente pelo menos 0,25% em peso, preferencialmente pelo menos 0,3% em peso, preferencialmente pelo menos 0,35% em peso, preferencialmente não mais que 0,9% em peso, preferencialmente não mais que 0,8% em peso, preferencialmente não mais que 0,7% em peso.
[0015] Preferencialmente, a solução aquosa de um sal de cálcio, magnésio ou zinco que é aplicada à superfície do dito gel tem uma concentração do sal de cálcio, magnésio ou zinco de 2 a 20% em peso, preferencialmente pelo menos 3% em peso, preferencialmente pelo menos 4% em peso, preferencialmente pelo menos 5% em peso, preferencialmente pelo menos 6% em peso, preferencialmente pelo menos 7% em peso, preferencialmente não mais que 16% em peso, preferencialmente não mais que 14% em peso, preferencialmente não mais que 13% em peso. Preferencialmente, a quantidade da solução aquosa aplicada à superfície é de 0,1 a 1% em peso, preferencialmente pelo menos 0,15% em peso, preferencialmente pelo menos 0,2% em peso, preferencialmente pelo menos 0,25% em peso, preferencialmente não mais que 0,8% em peso, preferencialmente não mais que 0,6% em peso, preferencialmente não mais que 0,5% em peso, preferencialmente não mais que 0,4% em peso. Em uma modalidade preferencial da invenção, a solução aquosa adicional de um sal de cálcio, magnésio ou zinco é revestida no interior do molde antes da adição da mistura de ingredientes, o que formará o gel (precursor de gel); se o molde não é fechado, e parte da superfície de gel não está em contato com o molde, a solução aquosa adicional de um sal de cálcio, magnésio ou zinco é aplicada àquela parte da superfície de gel (por exemplo, aspergindo-se, escovando-se, laminando-se, etc.), preferencialmente a uma temperatura de 15 a 40 °C, preferencialmente de 15 a 30 °C. Em outra modalidade preferencial da invenção, o gel formado é removido do molde e toda a superfície é, então, revestida com a solução aquosa de um sal de cálcio, magnésio ou zinco. Nessa modalidade, preferencialmente, a solução não é aplicada ao molde.
[0016] Preferencialmente, parte da carboximetilcelulose, alginato e sal metálico bivalente são dissolvidos em água para formar uma primeira solução e parte da carboximetilcelulose e a gluco-delta-lactona são dissolvidas em água para formar uma segunda solução. As soluções são combinadas, preferencialmente adicionando-se a primeira solução à segunda solução. Preferencialmente, as soluções são formadas a uma temperatura de 20 a 85 °C; preferencialmente pelo menos 30 °C, preferencialmente pelo menos 40 °C, preferencialmente pelo menos 50 °C, preferencialmente pelo menos 60 °C; preferencialmente não mais que 80 °C, preferencialmente não mais que 75 °C. Preferencialmente, tensoativo e fragrância são adicionados às soluções aquosas combinadas a uma temperatura de 15 a 60 °C, preferencialmente de 15 a 50 °C, preferencialmente de 15 a 45 °C. Preferencialmente, o gel é colocado em contato com um sal de cálcio, magnésio ou zinco a uma temperatura de 15 a 40 °C, preferencialmente de 15 a 35 °C, preferencialmente de 15 a 30 °C.
[0017] Sem ser ligado por teoria, acredita-se que o método desta invenção produz um gel que tem um grau maior de reticulação próxima à superfície.
Exemplos Métodos: Analisador de textura TA
[0018] O Analisador de Textura TA foi usado para realizar testes tanto de tensão quanto de compressão para ciclagem, flexão, tensão constante e relaxamento de estresse em tais produtos como alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos, embalagem, couro e adesivos. O mesmo tem muitos procedimentos de teste embutidos para cumprir com a maioria das exigências de teste de produto e padrões de teste de materiais
Rigidez:
[0019] O valor de Rigidez é a força de pico que ocorre durante a primeira compressão. A rigidez não precisa ocorrer no ponto de compressão mais profundo, embora ocorra tipicamente para a maioria dos produtos.
[0020] Método para Procedimento Normal para Preparação de Aerogel (Tabela 1 a 3) unidades em gramas: 1. Pré-mesclar ingredientes de Fase A agitando-se em conjunto sal de Ca; Alginato de Na e carboximetilcelulose (CMC) 2. Preparar a Fase A por meio de pré-aquecimento de água desionizada a 70 °C, com agitação adicionada em toda a fase A em vórtice e continuar a agitação até que seja uniforme. 3. Pré-mesclar a carboximetilcelulose e gluco-d-Lactona da Fase B 4. Preparar a fase B aquecendo-se água desionizada a 70 °C, com agitação adicionada em toda a fase B em vórtice e contiguar agitação até que seja uniforme. 5. Mesclar a Fase B na Fase A. Permitir gradualmente o resfriamento a cerca de 30 °C (Aproximadamente 60 min) 6. Adicionar tensoativo e óleo de fragrância da Fase C com agitação na fase A/B. 7. Resfriar gradualmente para Temperatura Ambiente e despejar em recipiente apropriado para estabelecimento de gel final. Tabela 1: Estudo de Íon de Cálcio: A solidificação do aerogel é dependente do sal de íon de cálcio escolhido. Para evitar CaHPO4, devido à legislação que bane sais de fosfato, um sal alternativo com eficácia igual é CaCO3. Fragrâncias usadas incluíram jasmim cítrico e lírio chinês.
Figure img0002
Tensoativo A é 2-etilexila com média de 5 unidades de PO coberta com média de 9 unidades de EO Tabela 1 continuada: Continuação de estudo de íon de calico
Figure img0003
Tabela 2: Modificações são feitas com auxílios de processo e emulsificadores. A força do gel foi alterada e o tempo de estabelecimento durante o tempo de preparação durante o processamento foi estendido. A maior parte das mudanças interferiram com a estruturação de gelificação fazendo com que os géis se tornassem mais fracos.
Figure img0004
A retificação externa intensificou a força do gel total em comparação a géis não revestidos. Tabela 3: O nível de carboximetilcelulose e o grau de variantes de substituição estão na Tabela abaixo. O grau maior de substituição intensificou a estruturação e força do gel.
Figure img0005
[0021] Variantes de processo podem alterar de modo significativo a força do gel.
[0022] Modificação ao Procedimento para Preparação de Aerogel, unidades em gramas.:
[0023] Variação de Procedimento (Tabela de Amostras 4 a 5) a. Para a amostra JT22, o procedimento normal foi separado em cada "sólido" individual que tem sua própria solução de água. Portanto, carboximetilcelulose MScarbóxi =0,5 a 1, Alginato, Tensoativo. A, e GDL, todos foram soluções separadas. Isso permitiu misturar cada uma até que 100% de dissolução tenha sido alcançado, visto que cada produto tem tempo de dissolução muito diferente. b. As amostras JT23-JT24-JT25 na Tabela 4 foram variações da primeira. Essa série de amostra teve tempos de mistura variáveis para testar quando a ruptura de retificação se tornou um problema significativo em formulações. Todos os sólidos separados foram misturados até ficarem homogêneos. Então as soluções "A" foram combinadas, e as soluções "B" foram combinadas. Essas fases foram, então, misturadas separadamente em tempos variáveis na suposição que foi esse estágio de formação de retificação que foi a fase de reação significativa para dureza de produto final. Como tal, a misturação de A+C (fragrância/mistura de tensoativo), e AC+B foi mantida constante. c. Amostra JT23: a fase A e a fase B foram misturadas separadamente por 10 minutos. Então, A & C combinadas e misturadas por 5 minutos. Então, A (+C) & B combinadas e misturadas por 5 minutos.
[0024] Amostra JT24: a fase A e a fase B foram misturadas separadamente por 30 minutos. Então, A & C combinadas e misturadas por 5 minutos. Então, A (+C) & B combinadas e misturadas por 5 minutos.
[0025] Amostra JT25: a fase A e a fase B foram misturadas separadamente por 60 minutos. Então, A & C combinadas e misturadas por 5 minutos. Então, A (+C) & B combinadas e misturadas por 5 minutos.Tabela 4: Variantes de processo:
Figure img0006
Tabela 5: Carboximetilcelulose, peso molecular e grau de substituição aumentados.
Figure img0007
Tabela 6: (Amostra id ag-ai referenciada na tabela 3), unidades em grama:
[0026] Testagem de estabilidade em várias condições e temperaturas:
[0027] Congelamento-Degelo repetidos 5 vezes colocando-se as amostras no freezer a -10 °C por toda a noite, removendo de manhã, descongelação durante o dia e colocando de volta no freezer na próxima noite.
[0028] % de perda em peso determinada com base no peso inicial da amostra.
Figure img0008
[0029] A longevidade da fragrância foi rastreada em relação ao tempo de utilização de quatro rastreadores de fragrância do perfume. Os rastreadores de fragrância escolhidos: Butirato etílico, 2-metilbutirato etílico, di-idromircenol e linalol. Dois foram pontos altos com alta volatilidade e dois foram pontos mais baixos com baixa volatilidade. Esses foram rastreados por dois meses. Os resultados indicam que todos os quatros rastreadores de fragrância ainda estavam disponíveis a partir do aerogel, com a volatilidade mais baixa sendo predominantemente inalterada de seus valores iniciais. Isso é significativamente melhor que aerogéis comerciais atualmente no mercado que duram de 2 a 3 semanas. Consultar os gráficos abaixo. O último gráfico indica a perda de fragrância em envelhecimento de 2 semanas e 4 semanas das amostras tratadas externamente com CaHPO4 vs as amostras que não foram tratadas externamente com CaHPO4. Especificamente, as amostras com tratamento externo parecem aguentar ou conter a fragrância por mais tempo que as amostras sem o mesmo.
[0030] Rastreadores de fragrância monitorados com tempo nas Tabelas 7 a 11.
[0031] Procedimento para rastreadores de fragrância que usam GC-MS:
[0032] Uma mistura padrão de 1% dos rastreadores de fragrância foi preparada em tolueno. A mistura padrão foi diluída em tolueno para fazer as seguintes concentrações: 10.000 e 1.000, 500, 100, 10 e 1 ppm. Cada padrão foi injetado em um microfrasco em um TDU (tubo de dessorção térmica) diretamente dentro do TDU. Uma curva de calibração foi feita para cada padrão.
[0033] Tamanho de amostra: 5 gramas
Análise por espaço vazio GC-MS
[0034] Aquecer a 33 °C por 0,5 minuto de aquecimento antes da introdução no GC-MS (para compreender VOCs que possam contribuir ao odor.
[0035] Usar coluna: DB-Wax (30 m x 0,25 mm x 0,50 μm)
Análise por GC-MS-olfativo
[0036] VOCs foram coletados inserindo-se uma fibra de SPME através do septo de um frasco de espaço vazio de 22 ml que contém os aerogéis. Coletar SPME (microextração de fase sólida), 1 a 4 horas em temperatura ambiente, SPME injetado dentro da porta de injeção quente do GC-MS-O. Analistas inalaram o efluente de GC à medida que o mesmo eluiu a partir da coluna de GC e gravou o tempo de retenção dos marcadores de odor. A coluna: Rtx-5MS (30 m x 0,25 mm x 0,25 μm). Unidades são ppm, vol/vol Tabela 7: Níveis de butirato etílico ao longo do tempo
Figure img0009
Tabela 8: Níveis de 2-metilbutirato etílico ao longo do tempo
Figure img0010
Tabela 9: Níveis de di-idromircenol ao longo do tempo
Figure img0011
Tabela 10: Níveis de linalol ao longo a tempo
Figure img0012
Tabela 11: Efeito de CaCl? externo em rastreadores de fragrância, com o tempo
Figure img0013

Claims (5)

1. Método para produzir um gel reticulado, compreendendo as etapas de: - combinar (i) água, (ii) ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos, (iii) carboximetilcelulose, (iv) um sal de cálcio, magnésio ou zinco, (v) um tensoativo não iônico e (vi) fragrância para formar uma combinação; - introduzir a combinação em um molde para formar um gel tendo uma superfície; - remolver o gel formado tendo uma superfície a partir do molde; e - contatar, em seguida, a superfície do citado gel com uma solução aquosa adicional de um sal de cálcio, magnésio ou zinco, o citado método sendo caracterizado pelo fato de o gel compreender a partir de 86 a 96% em peso de água, a partir de 0,3 a 2,5% em peso de carboximetilcelulose; a partir de 0,3 a 2,5% em peso de ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos; a partir de 0,1 a 1% em peso de um sal de cálcio, magnésio ou zinco, ou uma combinação dos mesmos; a partir de 0,2 a 2% em peso de tensoativo não iônico e a partir de 1 a 6% em peso de uma ou mais fragrâncias; e sendo que a solução aquosa adicional é adicionada em uma quantidade a partir de 0,1 a 1% em peso e sendo que a solução aquosa adicional compreende a partir de 2 a 20% em peso de um sal de cálcio, magnésio ou zinco.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sal ser um sal de cálcio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a carboximetilcelulose ter um grau molar de substituição MScarbóxi de a partir de 0,3 a 1,8.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o gel compreender a partir de 90 a 95% em peso de água, a partir de 0,6 a 1,5% em peso de carboximetilcelulose; a partir de 0,6 a 1,5% em peso de ácido algínico, alginatos ou misturas dos mesmos; a partir de 0,2 a 0,7% em peso de um sal de cálcio; a partir de 0,4 a 1,8% em peso de tensoativo não iônico e a partir de 1,5 a 6% em peso de uma ou mais fragrâncias; e sendo que a dita solução aquosa adicional é adicionada em uma quantidade a partir de 00,15 a 0,5% em peso e sendo que a dita solução aquosa adicional compreende a partir de 3 a 14% em peso de um sal de cálcio, magnésio ou zinco.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a superfície do gel ser contatada com a solução aquosa adicional em uma temperatura a partir de 15 a 35 °C, sendo que a solução aquosa adicional compreende um sal de cálcio.
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