ES2205162T5 - Aditivo para materiales de construccion basado en amilopectina. - Google Patents
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Abstract
EL OBJETO DE LA INVENCION ES UN AGENTE DE ADICION DE MATERIALES DE CONSTRUCCION PARA SU UTILIZACION CON AGLOMERANTES HIDRAULICOS U ORGANICOPOLIMEROS, ASI COMO LAS MEZCLAS DE LOS MISMOS EN SISTEMAS ACUOSOS, QUE CONTIENE ALMIDON DE PATATA NATIVO O DERIVADO. AL RESPECTO, EL ALMIDON DE PATATA CONTIENE MENOS DE UN 20 % DE AMILOSA.
Description
Aditivo para materiales de construcción basado
en amilopectina.
La presente invención trata de una composición
que comprende aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o
mezclas de los mismos, que contiene almidón de patata nativo o
modificado.
En la industria de la construcción, el almidón y
los derivados de almidón basados en las materias primas más
diversas, se usan como aditivos tanto para aglutinantes hidráulicos
como polímeros orgánicos en sistemas acuosos. El almidón o los
derivados de almidón influyen en gran medida en la reología de los
sistemas acuosos. Especialmente, actúan como eficaces espesantes,
agentes para mejorar la retención de agua y coadyuvantes de
procesamiento.
Los sistemas en los que se usan el almidón y los
derivados de almidón van desde morteros y masas de hormigón de la
más diversa índole que sirven para fabricar cuerpos en la
construcción, hasta masas de enlucido, adhesivos y pinturas que se
aplican superficialmente.
Por aglutinantes hidráulicos se entienden los
aglutinantes inorgánicos a base de cemento, cal y yeso. Últimamente,
éstos se usan a menudo mezclados con aglutinantes polímeros
orgánicos. Estos aglutinantes polímeros orgánicos están a
disposición para el uso práctico en forma de emulsiones acuosas o
dispersiones. En algunos casos, pueden usarse también como
aglutinantes únicos.
El almidón es un producto vegetal natural. Se
compone esencialmente de un polímero de glucosa que contiene una
pequeña cantidad de ácido fosfórico unida por enlace éster.
Dependiendo de la planta de procedencia, el almidón representa una
composición de dos componentes en distintas cantidades
proporcionales: amilosa y amilopectina. La amilosa y la
amilopectina tampoco son sustancias homogéneas, sino mezclas de
polímeros con diferentes pesos moleculares. La amilosa se compone
principalmente de polisacáridos no ramificados que contienen glucosa
unida por enlace 1,4. En los granos naturales de almidón, la
amilosa se encuentra normalmente en el interior del grano.
Alrededor de este núcleo de amilosa, se agrupa la amilopectina. Se
trata de un polímero de glucosa altamente ramificado que contiene
unidades de glucosa en los puntos de ramificación unidas por enlaces
1,6.
Los almidones naturales suelen presentar un
contenido de amilosa de 15% a 25%, independientemente del tipo de
planta del que son obtenidos. Sólo una única variedad de maíz
conocida proporciona un almidón que casi exclusivamente contiene
amilopectina. El ámbito de aplicación de este almidón, el denominado
almidón de maíz céreo, se limita casi exclusivamente al sector de
los alimentos. Aquí, se valora como propiedad especial el hecho de
que este almidón exento de amilosa, al transformarse en engrudo,
forma hilos en mucho menor grado que un almidón rico en amilosa. De
esta forma, en los alimentos producidos con almidón de maíz céreo,
se obtiene una mejor sensación en la boca en comparación con
productos con almidón convencional. En el ámbito técnico, el
almidón de maíz céreo, debido a su precio relativamente elevado, ha
tenido aún dificultades para implantarse.
Se conocen procedimientos para reducir
químicamente el contenido de amilosa en el almidón. Sin embargo, son
muy costosos y sólo pueden aplicarse cuando los criterios
económicos lo permiten.
Para evitar los procedimientos químicos para
separar la amilosa y la amilopectina, últimamente se han hecho
intensos esfuerzos para modificar la planta de la patata de tal
forma que el almidón producido por estas plantas tenga un mayor
contenido de amilopectina comparado con el almidón de patata
convencional. Efectivamente, mediante inhibición "antisense"
de un gen GBSS (almidón sintasa unida a gránula) se ha conseguido
tal modificación en el genoma de la patata, que el almidón generado
prácticamente ya no contiene amilosa. Este procedimiento de
modificación de la patata mediante tecnología genética se describe
por primera vez en el documento WO 92/11376
(amilo-genes). El almidón obtenido se compone
prácticamente en su totalidad de amilopectina. Un almidón con un
contenido de amilosa reducido en comparación con el almidón
convencional, se denomina almidón de amilopectina. La modificación
de un almidón de este tipo se realiza según unos procedimientos
principalmente conocidos.
Además de la inhibición "antisense"
mencionada, son posibles otros procedimientos de biología molecular
para modificar la planta de la patata dirigidos hacia la producción
de un almidón que reduzca la amilosa.
En el documento EP-A1 0703314
(AVEBE) se propone el uso de almidón de patata de amilopectina en
forma catiónica como almidón en masa para la fabricación de papel.
Para ello, el almidón de amilopectina se obtiene preferentemente de
patatas modificadas genéticamente. Exceptuando este sector de la
fabricación de papel, en el sector de
no-alimentación no se conoce ningún uso del almidón
de amilopectina basado en transformación genética.
En el documento WO95/15849 a se menciona la
amilopectina como componente adicional en composiciones de fraguado
hidráulico.
En el documento Us 5 366 550 se mencionan
ésteres y éteres de almidón en composiciones de cemento.
En el documento Us 4 287 103 se describe
amilopectina hidroxipropilada como componente de una material de
juntas.
Como derivados de almidón, se usan en la
industria de la construcción éteres de almidón y ésteres de almidón.
La forma de modificación y la materia prima base del almidón usado
(patata, maíz) depende muy estrechamente del ámbito de aplicación
específico de cada producto.
Un ámbito de aplicación especial para el almidón
de patata lo constituye ahora el sector de los enlucidos aplicados
por proyección, en el cual la reología de las masas proyectadas es
muy importante. El almidón de patata y sus derivados son
especialmente apropiados para influir en la procesabilidad de
enlucidos aplicados por proyección.
La reología de las masas de enlucido está
estrechamente relacionada con la sensibilidad al cizallamiento de
los productos de almidón empleados bajo las condiciones de
procesamiento ampliamente conocidos por los expertos en la materia.
Por ello, el almidón se suele modificar para aumentar la estabilidad
al cizallamiento, especialmente, se reticula en la mayoría de los
casos, para presentar mayor resistencia a las condiciones de
acizallamiento que se ocasionen. Los procedimientos pertinentes son
conocidos.
Los derivados de almidón para la industria de
materiales de construcción se suelen preparar de tal forma que sean
solubles en agua fría. Los procedimientos que se usan con este fin
también son conocidos. Se trata, entre otros, de la transformación
en engrudo y el secado por laminación en capa fina. Durante el
secado por laminación, mediante la influencia de la temperatura y
de las fuerzas de cizallamiento, o bien se desintegra el almidón
granular mismo, o bien se seca un engrudo desintegrado con
anterioridad. En ambos casos, el secado por laminación provoca una
desintegración de las estructuras nativas del almidón. Para que las
propiedades de los derivados de almidón puedan desplegarse de modo
óptimo para el sector de la construcción, el grado de desintegración
correcto reviste gran importancia.
Las investigaciones en este ámbito han revelado
ahora que, sorprendentemente, los granos de almidón de amilopectina
del almidón de patata, en comparación con los granos de almidón de
amilosa, tienen mayor estabilidad de lo que se podía esperar. Las
propiedades físicas de la amilopectina, como por ejemplo, claridad y
viscosidad del engrudo obtenido de ella, son extraordinariamente
beneficiosas y muestran igualmente una estabilidad inesperadamente
elevada. Durante el almacenamiento a temperatura ambiente, a los 7
días la viscosidad de un engrudo de almidón de amilopectina sólo
aumenta como máximo en 10%.
La presente invención se refiere a un nuevo
ámbito de aplicación para el almidón de patata de amilopectina, en
el cual las propiedades beneficiosas de este almidón brindan
ventajas especiales al producto.
Según la invención, la composición mencionada al
principio se caracteriza porque el almidón de patata presenta un
contenido de amilosa menor de 20%. Particularmente, el almidón de
patata presenta un contenido de amilosa de 0% a 8%, preferentemente
de 0% a 5%.
Una composición con un contenido de almidón o
sus derivados obtenida de patatas modificadas por tecnología
genética es una forma de realización especialmente ventajosa de la
presente invención. Sin embargo, cualquier forma del almidón de
amilopectina obtenida de otras modificaciones de plantas para
suprimir la formación de amilosa puede emplearse igualmente.
El almidón en composiciones se emplea
preferentemente en forma modificada. Durante la modificación del
almidón, la mayor estabilidad del grano de la amilopectina
mencionada permite simplificar la tecnología de fabricación. La
amilopectina presenta menos sensibilidad al álcali y a la
temperatura que la amilosa. De este modo, las reacciones de
modificación convencionales, por ejemplo, las reacciones de
eterificación y esterificación, que se emplean preferentemente para
modificar el almidón, pueden intensificarse durante tiempos de
reacción reducidos y el empleo de sales protectoras de la
transformación en engrudo puede reducirse sensiblemente. El ahorro
en el tiempo de reacción y la reducción sensible de agentes químicos
de aplicación no se manifiesta tan sólo económicamente en la
reducción de los costes de fabricación, sino también desde el punto
de vista ecológico. Por un lado, se reducen sensiblemente las
cargas de sal y de DQO en las aguas residuales de reacción y, por
el otro lado, puede prescindirse completamente del empleo de
reactivos reticulantes ecológicamente críticos, como por ejemplo la
epiclorhidrina.
Preferentemente, el almidón se presentará como
éter metílico, etílico, hidroxietílico, hidroxipropílico,
hidroxibutílico, carboximetílico, cianoetílico, de carbamoilo o
mezcla de los mismos.
La mayor estabilidad de los granos de almidón de
patata de amilopectina proporciona numerosas ventajas para las
propiedades de sustancia de los productos que pueden fabricarse, por
ejemplo, mayor viscosidad y mayor efecto de espesamiento
específico. De esta forma, la cantidad de espesante empleada en las
masas de material de construcción en la nueva composición, por
ejemplo en enlucidos mecánicos o adhesivos de baldosas, puede
reducirse sensiblemente frente a espesantes convencionales a base de
almidón de patata convencional. Esta reducción puede alcanzar
cantidades de más de la mitad empleada hasta la actualidad. Ahora
bien, una reducción de la cantidad empleada de esta magnitud, por
ejemplo, del 50% significa un adelanto de los productos en cuanto a
la calidad que actualmente no puede ser alcanzado por ningún otro
sistema de espesamiento. Por lo tanto, es una característica
especialmente ventajosa de la presente invención el que las nuevas
composiciones presentan una cantidad empleada de almidón de
amilopectina reducida en aproximadamente 50% en relación con el
almidón de patata convencional.
Es beneficioso que el almidón, en la nueva
composición, se presente en forma hinchable o soluble en agua
fría.
La mayor estabilidad frente al cizallamiento de
las masas de material de construcción fabricadas con las nuevas
composiciones da lugar a excelentes propiedades de tecnología de
aplicación. Entre ellas se encuentran la suavidad en el
procesamiento, la muy elevada resistencia a la fluidez, el gran
rendimiento y el comportamiento reológico.
De este modo, se emplea almidón de patata nativo
o modificado con un contenido de amilosa de menos de 20%, como
espesante, agente para mejorar la retención de agua o coadyuvante de
procesamiento, conjuntamente con aglutinantes hidráulicos o
polímeros orgánicos o mezclas de los mismos.
Adicionalmente al almidón de patata de
amilopectina, la nueva composición puede contener también almidones
nativos o modificados de otras fuentes vegetales, celulosa y/o
derivados de celulosa y/u otros hidrocoloides.
La composición según la invención permite al
procesador un manejo sencillo. Para el sector de los enlucidos
finales, pueden introducirse también cargas, colorantes y otros
aditivos en la proporción deseada, de modo que se obtienen
enlucidos de una calidad constante y reproducible y que el
procedimiento no presenta problemas y se simplifica al máximo.
Los dos ejemplos siguientes muestran claramente
las mejoras obtenidas con la composición según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
- Éter de almidón:
- 2-hidroxipropilalmidón
- Base:
- Almidón de patata convencional
- Grado de substitución:
- 0,5
- Viscosidad:
- 375 mPa\cdots Brookfield RVT,
- \quad
- 20°C, 100 rpm, solución a 5%
- Efecto de espesamiento:
- a) enlucido de cal/yeso,
- \quad
- Wf=0,32
- \quad
- 0,04% cantidad empleada
- \quad
- 16,5 cm medida de expansión
- Efecto de espesamiento:
- b) enlucido para extender de yeso/cal,
- \quad
- Wf=0,40
- \quad
- 0,07% cantidad empleada
- \quad
- 17,0 cm medida de expansión
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
- Éter de almidón:
- 2-hidroxipropilalmidón
- Base:
- Almidón de patata de amilopectina
- Grado de substitución:
- 0,5
- Viscosidad:
- 3440 mPa\cdots Brookfield RVT,
- \quad
- 20°C, 100 rpm, solución a 5%
- Efecto de espesamiento:
- a) enlucido de cal/yeso,
- \quad
- Wf=0,32
- \quad
- 0,02% cantidad empleada
- \quad
- 15,3 cm medida de expansión
- Efecto de espesamiento:
- b) enlucido para extender de yeso/cal,
- \quad
- Wf=0,40
- \quad
- 0,04% cantidad empleada
- \quad
- 16,8 cm medida de expansión
De estos ejemplos, se desprende que al usar el
almidón de patata de amilopectina, con la mitad de la cantidad
empleada, se puede conseguir la misma medida de expansión.
Claims (12)
1. Composición que comprende aglutinantes
hidráulicos o polímeros orgánicos o mezclas de los mismos en
sistemas acuosos y almidón de patata nativo o modificado con un
contenido de amilosa de menos de 20%, caracterizado porque
el almidón de patata es del tipo obtenido de patatas modificadas por
procedimientos de biología molecular.
2. Composición según la reivindicación 1,
caracterizada porque el almidón de patata presenta un
contenido de amilosa de 0% a 8%.
3. Composición según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el almidón de patata tiene un contenido
de amilosa de 0% a 5%.
4. Composición según la reivindicación 3,
caracterizada porque el almidón de patata es del tipo
obtenido de patatas modificadas por tecnología genética mediante la
inhibición "antisense" de un gen GBSS.
5. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizada porque el almidón de patata se presenta
en forma hinchable o soluble en frío.
6. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizada porque el almidón de patata se presenta
en forma modificada.
7. Composición según la reivindicación 6,
caracterizada porque el almidón de patata porta grupos éster
y/o éter.
8. Composición según la reivindicación 7,
caracterizada porque el almidón de patata se presenta como
éter metílico, etílico, hidroxietílico, hidroxipropílico,
hidroxibutílico, carboximetílico, cianoetílico, de carbamoilo o
mezcla de los mismos.
9. Composición según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizada porque adicionalmente al almidón de
patata de amilopectina, contiene también almidones nativos o
modificados de otras fuentes vegetales, celulosa y/o derivados de
celulosa y/u otros hidrocoloides o sus derivados.
10. Composición según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende además
cargas, colorantes y otros aditivos conocidos habituales en masas
de este tipo.
11. Uso de una composición según una de las
reivindicaciones 1 a 10 como masa de enlucido final.
12. Uso de almidón de patata de amilopectina
dado el caso o modificado, obtenido de patatas modificadas por
procedimientos de biología molecular como espesante, agente para
mejorar la retención de agua o coadyuvante de procesamiento,
conjuntamente con aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o
mezclas de los mismos.
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