ES2219506T3 - Biopolimero dispersable y de hidratacion rapida. - Google Patents
Biopolimero dispersable y de hidratacion rapida.Info
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Abstract
Biopolímero en forma seca, dispersable y de hidratación rápida, caracterizado porque al menos 75% en peso de las partículas de dicho biopolímero presentan un diámetro comprendido entre 60 y 250 micrómetros y un diámetro medio (d50) comprendido entre 100 y 250 micrómetros, la notación d50 representa el reparto del tamaño de las partículas tal que el 50% en volumen de las partículas tienen un tamaño inferior o igual a dicho tamaño.
Description
Biopolímero dispersable y de hidratación
rápida.
La presente invención tiene por objeto
biopolímeros, en forma seca, dispersables y de hidratación rápida, y
su utilización como agentes espesantes, emulsionantes y/o
estabilizantes para la preparación de formulaciones industriales
(como por ejemplo las industrias de la construcción, de la pintura,
del papel, del sector textil, de los fitosanitarios, del
tratamiento de aguas, industria petrolífera), alimentarias,
cosméticas, agroquímicas y farmacéuticas.
Los biopolímeros de peso molecular elevado, que
son, en el marco de la presente invención polisacáridos, se utilizan
de manera creciente en numerosas aplicaciones industriales por sus
propiedades espesantes o viscosantes, emulsionantes y/o
estabilizantes en los medios especialmente acuosos. Así, la goma
xantán, en razón de sus propiedades reológicas excepcionales, se
utiliza en campos tan variados como la construcción, la pintura, el
papel, el sector textil, los cosméticos, la alimentación, la
agricultura, el tratamiento de aguas, la perforación y la
recuperación del petróleo.
Para numerosas aplicaciones, cuando el
biopolímero está en forma seca, es necesario ponerlo en solución
acuosa. Ahora bien, el mayor inconveniente de estos polvos es su
dificultad para dispersarse e hidratarse rápidamente en un medio
acuoso dado. Frecuentemente la dispersión y/o la hidratación de
estos biopolímeros implica la formación de grumos, los cuales son
perjudiciales para la funcionalidad del medio.
En el caso de un biopolímero espesante como el
xantán, la mejora en términos de dispersión y de hidratación sin la
formación de grumos permite especialmente un mejor dominio de la
viscosidad del medio reaccionante.
Esta es la razón por la cual sería ventajoso
desarrollar un biopolímero, en forma seca, especialmente de tipo
goma xantán, que pueda ser fácilmente disperso y rápidamente
hidratado en medio acuoso todo ello disminuyendo incluso eliminando
la formación de grumos.
En la práctica, una de las soluciones
preconizadas para evitar la formación de grumos todo ello
manteniendo una buena dispersabilidad e hidratabilidad de los
polvos, consiste en modificar el polvo de polímero por el método
llamado de "granulación". Este método consiste en aglomerar el
polvo de biopolímero en medio ligeramente húmedo (técnica de
"lecho fluido") con el fin de suministrar gránulos cuyo tamaño
medio esté comprendido entre 300 y 1000 micrómetros (véase
FR-A-2600267).El mayor inconveniente
de este método reside en su elevado coste de puesta en práctica.
Otra solución consiste en añadir el biopolímero
con un compuesto de tipo tensioactivo (véase
EP-A-0658596). Sin embargo, la
adición de tales compuestos no corresponde con la tendencia actual
que es reducir el número de aditivos añadidos en una formulación
dada, en particular en el campo alimentario.
El objetivo de la presente invención es proponer
un polvo de biopolímero, que, en medio acuoso, sin tener que
recurrir a la adición de aditivo y/o a medios de agitación fuertes,
presente una dispersión mejorada y una hidratación rápida todo ello
disminuyendo incluso eliminando la formación de grumos.
A este efecto, la invención tiene por objeto un
biopolímero, en forma seca, dispersable y de hidratación rápida del
cual al menos 75% en peso de las partículas presentan un diámetro
comprendido entre 60 y 250 micrómetros y un diámetro medio
(d_{50}) comprendido entre 100 y 250 micrómetros.
De preferencia, al menos 75% en peso de las
partículas del biopolímero presentan un diámetro comprendido entre
100 y 200 micrómetros y un diámetro medio (d_{50}) comprendido
entre 100 y 200 micrómetros.
La selección adecuada de la distribución
granulométrica de los biopolímeros según la invención permite a la
vez controlar mejor la dispersión del polvo y favorecer su
hidratación todo ello reduciendo sensiblemente y la mayoría de las
veces suprimiendo totalmente la formación de grumos.
Los biopolímeros de la invención presentan,
además, la ventaja de ser sin polvo y fácilmente fundible.
Otras ventajas y características de la presente
invención aparecerán claramente con la lectura de la descripción,
los ejemplos y las figuras que van a seguir.
En la presente descripción, la notación d_{50}
representa el reparto del tamaño de las partículas tal que el 50%
en volumen de las partículas tienen un tamaño inferior o igual a
dicho tamaño. Por ejemplo, un d_{50} de 100 micrómetros significa
que el 50% en volumen de las partículas tienen un tamaño inferior o
igual a 100 micrómetros.
La granulometría está determinada por
espectroscopía láser con un aparato de tipo "Coulter LS 230"
configuración vía seca.
En el marco de la presente invención, el término
"biopolímero" designa más particularmente polisacáridos de
pesos moleculares elevados, la mayoría de las veces superiores a
1.10^{6} g/mol (medidos por filtración sobre gel), y que están
constituidos de unidades de glucosa, manosa, galactosa, ramnosa,
ácido glucurónico, ácido mannurónico, ácido gulurónico, con
eventualmente derivados acetato y piruvato. Su estructura
particular y sus propiedades están descritas por ejemplo en la obra
Industrial Gums – Whistler - 2^{nd} Edition - Chapters
XXI-XXIII (1973).
Estos biopolímeros están producidos
ventajosamente por cultivo aeróbio de microorganismos en un medio
nutritivo acuoso.
Numerosos microorganismos tales como bacterias,
levaduras, hongos y algas son capaces de producir estos
biopolímeros. Se pueden citar entre otros:
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Xanthomonas y más particularmente a las especies descritas en Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (8^{e} édition-1974-Williams N. Wilkins Co. Baltimore) tales como Xanthomonas begoniae, Xanthomonas campestris, Xanthomonas carotae, Xanthomonas hederae, Xanthomonas incanae, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas papavericola, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas pisi, Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonas vitians, Xanthomonas pelargonii;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Arthrobacter y más particularmente las especies Arthrobacter stabilis, Arthrobacter viscosus;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Erwinina;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Azotobacter y más particularmente la especie Azotobacter indicus;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Agrobacterium y más particularmente las especies Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhizogenes, Agrobacterium tumefaciens;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Alcaligenes y más particularmente Alcaligenes faecalis;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Pseudomonas y más particularmente Pseudomonas methanica;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Corynebacterium;
- \sqbullet
- bacterias que pertenecen al genero Bacillus y más particularmente Bacillus polymyxa;
- \sqbullet
- hongos que pertenecen al genero Sclerotium y más particularmente a las especies Sclerotium glucanicum, Sclerotium rolfsii o Plectania occidentalis;
- \sqbullet
- hongos que pertenecen al genero Aspergillus y más particularmente a las especies Aspergillus itaconicus, Aspergillus terreus;
- \sqbullet
- levaduras que pertenecen al genero Hansenula como la especie Hansenula capsulata.
En un modo preferido de la invención, el
microorganismo es una bacteria del genero Xanthomonas, más
particularmente de la especie Xanthomonas campestris, y el
biopolímero es la goma xantán.
Los biopolímeros según la invención pueden
obtenerse por cualquier procedimiento que permita controlar el
reparto granulométrico de un polvo. Como ejemplo, se puede citar el
tamizado.
Como ya se ha indicado, los biopolímeros según la
presente invención se dispersan fácilmente en medio acuoso y no
requieren medios de cizallamiento importantes. La dispersabilidad
del polvo de biopolímero se evalúa por el recuento de los grumos
formados cuando el biopolímero se pone en solución acuosa. Cuantos
más grumos formados haya, menos buena será la dispersabilidad.
La velocidad de hidratación puede ser determinada
por ejemplo, midiendo la viscosidad desarrollada en el curso del
tiempo en condiciones de agitación suave. Como indicativo, una
agitación suave puede corresponder a una agitación con una pala de
floculación con una velocidad que puede estar comprendida entre 400
y 600 v/min.
Estas características permiten incorporar los
biopolímeros según la invención en numerosas formulaciones, como
agente espesante o viscosante, emulsionante y/o estabilizante.
La invención cubre, además, la utilización de un
biopolímero tal como está definido anteriormente como agente
espesante o viscosante, emulsionante, y/o estabilizante, en las
formulaciones:
- -
- para la perforación, la recuperación asistida del petróleo, el tratamiento de las aguas;
- -
- para el papel, la construcción, el sector textil;
- -
- alimentarias, cosméticas, agroquímicas, farmacéuticas;
- -
- para la limpieza industrial y del hogar.
así como dichas formulaciones que contienen tal
biopolímero.
Los ejemplos presentados a continuación se dan a
título ilustrativo y no limitativo de la presente invención.
La figura 1 representa el reparto granulométrico
de las muestras: productos A, B y C, obtenida con la ayuda de un
granulómetro Coulter LS230 de configuración vía seca.
La figura 2 representa la velocidad de
hidratación de las muestras A, B, y C, en agua destilada. Esta
velocidad se determinó por la medida de la viscosidad desarrollada
en el curso del tiempo en las condiciones del ejemplo
1 - Ensayo de hidratación en agua destilada.
1 - Ensayo de hidratación en agua destilada.
La figura 3 representa la velocidad de
hidratación de las muestras A, B, y C, en un medio con 40% de
sacarosa. Esta velocidad se determinó por la medida de la viscosidad
desarrollada en el curso del tiempo en las condiciones del ejemplo
2.
Producto
A
El producto A es un polvo de goma xantán
comercial estándar vendido bajo el nombre de Rhodigel© por la
sociedad Rhodia.
Producto
B
El producto B es según la invención.
Se trata de una goma xantán cuyo tamaño de las
partículas está comprendido entre 180 \mum y superior a 125
\mum. Este producto se obtuvo por dos tamizados simultáneos: un
tamizado a través de un tamiz de 180 \mum de abertura de mallas y
de un tamizado a través de un tamiz de 125 \mum.
Producto
C
El producto C es un polvo de goma xantán, que ha
sufrido una granulación por la técnica llamada "de lecho
fluido" según el ejemplo 1 de la patente FR 2600267.
La figura 1 representa el reparto granulométrico
de las muestras A, B y C.
Las propiedades de dispersión de un hidrocoloide
pueden ser evaluadas por un ensayo que permita el descuento del
número de grumos presentes en un disolución después de la
dispersión.
Se prepararon disoluciones de goma xantán al 0,3%
en agua destilada. Esta puesta en disolución se realizó sobre una
cantidad de 500 ml de agua destilada, en un cubilete de 1000 ml de
forma baja, con una pala de floculación de 65 mm de diámetro, con
una velocidad de 400 v/min durante 15 minutos.
Dicha disolución se filtró sobre un tamiz de 1 mm
de abertura de mallas y se midió el número de grumos presentes sobre
el tamiz después de la filtración.
Los resultados están recapitulados en la tabla
2.
| Producto | Número de grumos |
| Producto A | 55 |
| Producto B | 0 |
| Producto C | 0 |
Un producto se considera como
- "MUY BUENO" si el número de grumos es
inferior a 5;
- "BUENO" si el número de grumos es inferior
a 10;
- "MALO" si el número de grumos es superior
a 10.
Este ensayo permite evaluar la velocidad de
hidratación de un polvo de biopolímero en medio acuoso.
Se puso en disolución 0,3 % de polvo de goma de
xantán (productos A, B, C) en agua destilada. Esta puesta en
disolución se realizó sobre una cantidad de 500 ml de agua
destilada, en un cubilete de 1000 ml de forma baja, con una pala de
floculación de 65 mm de diámetro, con una velocidad de 400 v/min
durante 15 minutos. Se midió la viscosidad de dicha disolución en
cuatro momentos diferentes, con la ayuda de un viscosímetro
Brookfield modelo LVT, aguja nº 2, regulado a 12 v/min, Estos
cuatro momentos fueron a 1, 2, 5 y 15 minutos.
Los valores de viscosidad figuran en la tabla 3
siguiente:
La figura 2 representa la velocidad de
hidratación de las muestras A, B y C en agua destilada. Esta
velocidad se determinó por la medida de la viscosidad desarrollada
en el curso del tiempo.
Este ensayo permite evaluar la velocidad de
hidratación de un polvo de biopolímero en medio acuoso
azucarado.
Se puso en disolución 0,3% de polvo de goma de
xantán (productos A, B, C) en una disolución que contenía 40% de
sacarosa. Esta puesta en disolución se realizó sobre una cantidad
de 500 g de disolución con 40% de azúcar, en un cubilete de 1000 ml
de forma baja, con una pala de floculación de 65 mm de diámetro, con
una velocidad de 400 v/min durante 30 minutos. Se midió la
viscosidad de dicha disolución en tres momentos diferentes, con la
ayuda de un viscosímetro Brookfield modelo LVT, aguja nº 2,
regulado a 12 v/min. Estos tres momentos fueron a 5,15 y 30
minutos.
Los valores de viscosidad figuran en la tabla
4:
La figura 3 representa la velocidad de
hidratación de las muestras A, B y C, en un medio con 40% de
sacarosa. Esta velocidad se determinó por la medida de la
viscosidad desarrollada en el curso del tiempo
Claims (9)
1. Biopolímero en forma seca, dispersable y de
hidratación rápida, caracterizado porque al menos 75% en
peso de las partículas de dicho biopolímero presentan un diámetro
comprendido entre 60 y 250 micrómetros y un diámetro medio
(d_{50}) comprendido entre 100 y 250 micrómetros, la notación
d_{50} representa el reparto del tamaño de las partículas tal que
el 50% en volumen de las partículas tienen un tamaño inferior o
igual a dicho tamaño.
2. Biopolímero según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos 75% en peso de las partículas
de dicho biopolímero presentan un diámetro comprendido entre 100 y
200 micrómetros y un diámetro medio (d_{50}) comprendido entre 100
y 200 micrómetros.
3. Biopolímero según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque dicho biopolímero es una goma
xantán.
4. Utilización de un biopolímero según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o
viscosante, emulsionante, y/o estabilizante.
5. Utilización de un biopolímero según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o
viscosante, emulsionante, y/o estabilizante en las formulaciones
para la perforación, la recuperación asistida del petróleo y el
tratamiento de aguas.
6. Utilización de un biopolímero según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o
viscosante, emulsionante, y/o estabilizante en formulaciones
alimentarias, cosméticas, farmacéuticas y agroquímicas.
7. Utilización de un biopolímero según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o
viscosante, emulsionante, y/o estabilizante en formulaciones para
la limpieza industrial y del hogar.
8. Utilización de un biopolímero según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o
viscosante, emulsionante, y/o estabilizante en formulaciones para
el papel, la construcción y el sector textil.
9. Formulación para la perforación, la
recuperación asistida del petróleo, el tratamiento de aguas,
alimentaria, cosmética, farmacéutica, agroquímica, para la limpieza
industrial y del hogar, para el papel, la construcción y el sector
textil, utilizando un biopolímero según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, como agente espesante o viscosante,
emulsionante, y/o estabilizante.
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