ES2227188T3 - Procedimiento de preparacion de una emulsion doble mondispersa. - Google Patents
Procedimiento de preparacion de una emulsion doble mondispersa.Info
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Abstract
Procedimiento de preparación de una emulsión doble monodispersa, de tipo agua en aceite en agua, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en: a) someter una emulsión de tipo agua en aceite, polidispersa, que comprende de 50 a 99% en peso de una fase acuosa, a un cizallamiento controlado de tal manera que un mismo cizallamiento máximo se aplique al conjunto de la emulsión, de tal modo que se obtenga la emulsión inversa monodispersa correspondiente; b) añadir a dicha emulsión, sin inversión de fase, la cantidad necesaria de una fase aceitosa de dilución de tal manera que la fase acuosa de la emulsión resultante represente menos del 50% en peso del peso total de la emulsión; y c) introducir la emulsión resultante en un homogeneizador de alta presión, junto con una fase acuosa continua, siendo las cantidades respectivas de dicha emulsión y de dicha fase acuosa continua de tal manera que la emulsión doble resultante comprende hasta el 50% en peso de gotitas de emulsión inversacon respecto al peso total de la emulsión, comprendiendo dicha fase acuosa continua una concentración en tensioactivo hidrófilo inferior o igual a 0, 02 veces la concentración micelar crítica.
Description
Procedimiento de preparación de una emulsión
doble monodispersa.
La invención se refiere a un procedimiento de
preparación de emulsiones dobles monodispersas, de tipo agua en
aceite en agua, mediante el empleo de un homogeneizador de alta
presión.
El interés de las emulsiones dobles se reconoce
ampliamente en ámbitos tan distintos como los ámbitos farmacéuticos,
cosméticos, fitosanitarios, alimentarios y/o de revestimientos de
tipo pinturas.
Las emulsiones dobles de tipo agua en aceite en
agua permiten, en particular, la encapsulación de sustancias activas
variadas en la fase acuosa interna. En condiciones bien
determinadas, es en efecto posible provocar la liberación de las
sustancias activas, encapsuladas controlando al mismo tiempo su
cinética de liberación.
En la técnica, las emulsiones dobles
monodispersas se buscan particularmente debido a su homogeneidad:
permiten, en particular, una liberación regular y controlable de las
materias activas.
Se conocen distintos procedimientos de
preparación de emulsiones monodispersas: un primer procedimiento es
el descrito en las patentes europeas nº EP-442831 y
EP-517 987. Este procedimiento implica el
fraccionamiento de una emulsión primaria de partida, polidispersa,
por flotación sucesiva. Es largo y fastidioso y no fácilmente
aplicable a una escala industrial. Se describe un segundo
procedimiento en la solicitud de patente francesa nº
FR-9.700.690. Consiste en someter una emulsión
primaria de partida viscoelástica, a un cizallamiento controlado de
tal manera que un mismo cizallamiento máximo se aplique al conjunto
de la emulsión. Este procedimiento presente distintas ventajas y
especialmente permite un control del tamaño de las gotitas de la
emulsión monodispersa obtenida.
Cuando se aplica uno u otro de estos
procedimientos a una emulsión doble, es esencial no inducir la
destrucción de la emulsión doble, causando por ejemplo la fusión de
las gotitas que forman la emulsión o la fuga prematura del principio
activo.
En estas condiciones, se comprende que la puesta
a punto de un procedimiento de preparación de una emulsión doble de
tipo agua en aceite en agua monodispersa, que no consiste
simplemente en aplicar uno u otro de los procedimientos del estado
de la técnica anterior a la emulsión doble polidispersa
correspondiente es lo más deseable.
La invención tiene por objeto solucionar, este
problema proporcionando un procedimiento original de preparación de
una emulsión doble monodispersa por utilización de un homogeneizador
de alta presión.
En el contexto de la presente descripción, la
emulsión doble de tipo agua en aceite en agua está constituida por
gotitas (o glóbulos) de una emulsión inversa, monodispersa,
dispersadas en una fase continua acuosa (o fase acuosa externa),
estando la emulsión inversa misma constituida de gotitas de una fase
acuosa interna dispersadas en una fase aceitosa.
Según la invención, el término monodispersa
caracteriza las emulsiones para las cuales la distribución
granulométrica de las gotitas de fase dispersada es muy
estrecha.
Se considera que la distribución es muy estrecha
cuando la polidispersidad es inferior o igual a 30%, y
preferentemente del orden de 5 a 25%, por ejemplo entre 10 y
20%.
En el marco de la invención, la polidispersidad
se define como la relación entre la desviación estándar de la curva,
que representa la variación del volumen ocupado por la materia
dispersada en función del diámetro de las gotitas, y el diámetro
medio de las gotitas.
Por "emulsión inversa", se entiende, de
manera general, la dispersión de una fase acuosa en una fase
aceitosa.
La expresión "emulsión directa" designa, por
su parte, la dispersión de una fase aceitosa en una fase acuosa.
Así, la expresión "emulsión inversa
monodispersa" designa una emulsión de tipo agua en aceite
constituida de gotitas de una fase acuosa dispersadas en una fase
aceitosa, para la cual la distribución de granulometría de las
gotitas de fase acuosa es muy estrecha (polidispersidad inferior a
30%).
El procedimiento de la invención conduce a una
emulsión doble monodispersa, es decir, a una emulsión doble en la
cual la distribución granulométrica de los glóbulos es también muy
estrecha (polidispersidad inferior al 30%).
Más concretamente, la invención se refiere a un
procedimiento de preparación de una emulsión doble monodispersa de
tipo agua en aceite en agua que comprende las etapas que consisten
en:
- a)
- someter una emulsión Ei de tipo agua en aceite, polidispersa, que comprende de 50 a 99% en peso de una fase acuosa, a un cizallamiento controlado de tal manera que un mismo cizallamiento máximo se aplique al conjunto de la emulsión, de tal modo que se obtenga la emulsión inversa monodispersa correspondiente;
- b)
- añadir a dicha emulsión, sin inversión de fase, la cantidad necesaria de una fase aceitosa de dilución de tal manera que la fase acuosa de la emulsión resultante represente menos del 50% en peso del peso total de la emulsión; y
- c)
- introducir la emulsión resultante en un homogeneizador de alta presión, junto con una fase acuosa continua, siendo las cantidades respectivas de dicha emulsión y de dicha fase acuosa continua de tal manera que la emulsión doble monodispersa resultante comprende hasta el 50% en peso de gotitas de emulsión inversa (o glóbulos) con respecto al peso total de la emulsión, comprendiendo dicha fase acuosa continua una concentración en tensioactivo hidrófilo inferior o igual a 0,02 veces la concentración micelar crítica.
Este procedimiento conduce a una emulsión doble
monodispersa constituida de glóbulos de una emulsión de aceite en
agua dispersados en una fase acuosa externa, representando los
glóbulos a lo sumo el 50% del peso total de la emulsión doble. En la
emulsión doble obtenida, los glóbulos están constituidos por gotitas
de una fase acuosa dispersada en una fase aceitosa, representando la
fase acuosa total contenida en los glóbulos a lo sumo el 50% del
peso total de todos los glóbulos.
Se emplea el procedimiento de la invención al
principio de una emulsión Ei, inversa, polidispersa, preparada de
manera convencional según uno cualquiera de los procedimientos
conocidos del estado de la técnica.
La emulsión Ei inicial comprende de 50 a 99% en
peso de una fase acuosa, mejor aún de 70 a 95%, por ejemplo de 80 al
90% en peso, con respecto al peso total de la emulsión Ei.
La fase aceitosa no es miscible en agua.
Comprende unos o varios aceites distintos, cuya naturaleza no es
crítica de por sí.
Por aceite, se entiende según la invención,
cualquier sustancia liquida hidrófoba o muy poco soluble en agua,
susceptible de ser puesta en emulsión acuosa en presencia, o no, de
uno o más tensioactivos apropiados.
Dicha sustancia hidrófoba e insoluble puede ser
por ejemplo un polímero orgánico tal como un poliorganosiloxano, un
aceite mineral tal como el hexadecano, un aceite vegetal tal como el
aceite de soja o de cacahuete o cristales líquidos (liotrópicos o
termotrópicos).
De manera preferida, la fase aceitosa contiene un
hidrocarburo en C_{5}-C_{30} alifático, cíclico
y/o aromático. Como ejemplo, la fase aceitosa comprende
dodecano.
La emulsión Ei comprende un tensioactivo lipófilo
que presenta una relación lipófilo/hidrófilo (valor de HLB) inferior
a 10.
El término HLB (acrónimo de la expresión inglesa
Hydrophilic-Lipophilic Balance) designa la relación
entre la hidrofilia de los grupos polares de las moléculas de
tensioactivos y la hidrofobia de su parte lipófila. Se recogen los
valores de HLB, en particular, en distintos manuales de base tales
como el "Handbook des excipients pharmaceutiques, The
Pharmaceutical Press, London, 1994".
En el marco de la invención, la naturaleza del
tensioactivo utilizable para la estabilización de la emulsión se
elige más particularmente de tal modo que se pueda garantizar una
buena estabilidad de la emulsión.
Como ejemplo de tensioactivos apropiados, se
pueden citar los ésteres de ácido graso, preferentemente en
C_{8}-C_{22}, del sorbitol tal como el span 80.
Otro tipo de tensioactivo apropiado es el poliricinoleato de
poliglicerol.
El span 80 es una mezcla molecular derivada del
sorbitol cuyo constituyente principal es el monooleato de
sorbitano.
El poliricinoleato de poliglicerol responde a la
fórmula siguiente:
(II)R_{1}O-(CH_{2}-CH(OR_{2})-CH_{2}O)_{n}-R_{3}
donde:
n es un número entero que vale entre 2 y 12;
R_{1}, R_{2} y R_{3} representan cada uno,
independientemente, H o un radical derivado del ácido ricinoleico de
fórmula (III), representando uno al menos a este derivado:
(III)H-[O-CH((CH_{2})_{5}CH_{3})-CH_{2}-CH=CH-(CH_{2})_{7}-CO]m-
donde:
m es un número entero que vale entre 2 y 10.
Preferentemente, n = 2-10 y m =
2-10; más preferentemente, n = 2-5 y
m = 4-10.
Los ejemplos de poliricinoleato de poliglicerol
del comercio son Admul Wol 1403 (Quest), Radiamuls Poly 2253 (Fina)
y Grindsted PGPR 90 (Danisco).
Los poliricinoleatos de poliglicerol
preferentemente utilizados según la invención son aquellos para los
cuales n varía entre 2 y 5 (y vale por ejemplo 3) y m varía entre 5
y 10 (y vale por ejemplo 7).
Cuando el poliricinoleato de poliglicerol se
utiliza como tensioactivo, la concentración en tensioactivo de la
fase aceitosa de Ei varía entre 60 y 99% en peso.
En algunos casos, la fase aceitosa puede estar
constituida solamente de tensioactivo lipófilo.
En la etapa a) la emulsión inversa polidispersa,
Ei, se transforma en emulsión inversa monodispersa, La técnica
utilizada para ello es la descrita en la solicitud de patente
internacional PCT nº WO 97/38787.
Se recuerda a continuación:
Un medio para someter el conjunto de la emulsión
a un mismo cizallamiento máximo consiste en someter el conjunto de
la emulsión a una tasa de cizallamiento constante.
Sin embargo, la invención no se propone limitarse
a este modo de realización particular.
De hecho, la tasa de cizallamiento puede ser
distinta, a un tiempo dado, para dos puntos de la emulsión.
Como variante la geometría del dispositivo
utilizado para generar las fuerzas de cizallamiento, es posible
modular la tasa de cizallamiento aplicado a la emulsión en el tiempo
y/o en el espacio.
Siempre que la emulsión esté fluyendo cuando se
somete al cizallamiento, cada parte de la emulsión se puede así
someter a una tasa de cizallamiento que varía en el tiempo. Se dice
que el cizallamiento es controlado cuando cualquiera que sea la
variación en el tiempo de la tasa de cizallamiento, ésta pasa por un
valor máximo que es el mismo para todas las partes de la emulsión,
en un momento dado que puede diferir de un lugar a otro de la
emulsión.
emulsión.
De manera preferida, de tal modo que controle el
cizallamiento, se introduce la emulsión doble polidispersa en un
dispositivo apropiado.
Se describen algunos dispositivos apropiados en
la solicitud de patente francesa nº FR-9.700.690 o
en la solicitud de patente internacional PCT nº WO 97/38787.
Brevemente, un dispositivo apropiado es una
célula de Couette en la cual el cizallamiento es constante, estando
la célula de Couette constituida de dos cilindros concéntricos en
rotación uno con respecto al otro.
Un segundo dispositivo es una célula constituida
de dos placas paralelas en movimiento que oscila una con respecto a
la otra y entre las cuales se fuerza la emulsión inversa
polidispersa.
Otro dispositivo es una célula constituida de dos
discos concéntricos en rotación uno con respecto al otro y entre los
cuales circula la emulsión inversa polidispersa.
Estas células se utilizan generalmente en
aparatos comerciales, en particular, en los reómetros que permiten
medir las propiedades viscoelásticas de líquidos (por ejemplo:
CARRIMED o RHEOMETRICS).
El valor máximo de la tasa de cizallamiento al
cual se somete la emulsión primaria depende de la frecuencia de
rotación, de la frecuencia de oscilación y/o de la amplitud de
oscilación del movimiento de las placas, cilindros y discos de los
dispositivos anteriormente mencionados.
De manera general, se constató que un elevado
valor de la tasa máxima de cizallamiento conduce a la formación de
emulsiones constituidas de gotitas de emulsión Ei de muy pequeña
dimensión y que presenta una distribución de granulometría muy
estrecha.
De tal modo que aumente el valor de la tasa de
cizallamiento máxima, el experto en la técnica puede actuar sobre
varios parámetros, a saber, la frecuencia de rotación, la frecuencia
de oscilación y/o la amplitud de oscilación del movimiento de las
placas, cilindros y discos de los dispositivos anteriormente
mencionados, así como sobre la dimensión de los recintos respectivos
de estos distintos dispositivos en la dirección perpendicular en el
sentido del flujo impuesto por el movimiento de la superficie.
Se apreciará que la tasa máxima de cizallamiento
varía de manera lineal con la amplitud de oscilación y/o con la
frecuencia del movimiento y de manera inversamente proporcional con
la dimensión del recinto en una dirección perpendicular al
flujo.
Se prefiere, que la tasa máxima de cizallamiento
esté comprendida entre 1 y 1.10^{5} s^{-1}, preferentemente
entre 100 y 5000 s^{-1}, por ejemplo entre 500 y 5000
s^{-1}.
Es importante, según la invención, que el flujo
de la emulsión inversa, polidispersa, de partida sea homogéneo
(ausencia de fracturas) durante su paso por uno cualquiera de los
dispositivos anteriormente mencionados.
Más precisamente, cuando el cizallamiento
controlado es realizado por puesta en contacto de dicha emulsión con
una superficie sólida en movimiento, un flujo homogéneo es
caracterizado por un gradiente de velocidad constante en una
dirección perpendicular a la superficie sólida en movimiento.
Un medio de controlar el flujo consiste en actuar
sobre la dimensión d de los recintos en la dirección perpendicular
en el sentido del flujo impuesto por el movimiento de la
superficie.
Se apreciará que, en el caso del dispositivo de
Couette, esta dimensión d es definida por la diferencia
(R_{3}-R_{2}) donde R_{2} y R_{3} son
respectivamente los radios de los cilindros interno y externo del
dispositivo de Couette.
En el caso de la célula constituida de dos placas
paralelas en movimiento que oscila una con respecto a la otra, esta
dimensión d se define por la distancia que separa las dos placas en
una dirección que es perpendicular a las mismas.
En el caso de la célula constituida de dos discos
concéntricos en rotación uno con respecto al otro, esta dimensión es
definida por la distancia que separa los dos discos en la dirección
del eje de rotación del disco en movimiento.
De manera general, un flujo heterogéneo se puede
hacer homogéneo por reducción del tamaño del recinto y más
particularmente por reducción de su dimensión en la dirección
perpendicular en el sentido del flujo.
Así en el caso de los tres dispositivos
anteriormente mencionados, la dimensión d se mantiene
preferentemente por debajo de 200 \mum, por ejemplo entre 50 y 200
\mum, en particular, alrededor de 100 \mum.
Al final de la etapa a), se obtiene generalmente
una emulsión inversa cuyo tamaño de las gotitas de fase acuosa en
dispersión está comprendido entre 0,05 \mum y 50 \mum,
preferentemente entre 0,1 \mum y 10 \mum.
En la etapa b), la emulsión inversa monodispersa
obtenida en la etapa a) se diluye por adición de una fase aceitosa
de dilución.
Para ello, se puede utilizar una fase aceitosa e
incluso una composición como la que constituye la emulsión Ei (lo
que se prefiere), o una fase aceitosa de diferente composición. La
naturaleza exacta de la fase aceitosa de dilución no es, sin
embargo, crucial según la invención.
De manera general, la fase aceitosa de dilución
es tal como se define anteriormente para la fase aceitosa de la
emulsión Ei.
La adición de la fase aceitosa de dilución se
realiza de manera convencional sin inversión de fase. Un método
simple consiste en añadir, gota a gota, dicha fase aceitosa de
adición a la emulsión inversa monodispersa mantenida bajo agitación
moderada. A tal efecto, un cizallamiento inferior a 100 s^{-1} es
generalmente apropiado. Según la formulación de la emulsión inversa
y, en particular, según la cantidad de tensioactivo presente, se
podrán prever otros métodos de adición tal como, por ejemplo, la
adición en una única vez de la fase aceitosa de dilución, a la
emulsión mantenida bajo agitación.
Después de la dilución, es importante que la
fracción en peso de fase acuosa (relación entre el peso de la fase
acuosa y el peso total de la emulsión) sea inferior a 0,5,
preferentemente inferior a 0,35 y mejor aún inferior a 0,20.
Según un modo de realización preferido de la
invención, la viscosidad de la emulsión inversa, tal como se mide a
25ºC, es inferior a 0,1 Pa.s, preferentemente inferior a 0,01
Pa.s.
En la etapa c), se trata la emulsión resultante
de la etapa b), que es una emulsión inversa monodispersa, en un
homogeneizador de alta presión.
El homogeneizador de alta presión utilizable
según la invención es del tipo comúnmente utilizado para la
preparación de emulsiones estables a partir de una fase acuosa y de
una fase aceitosa.
Tales homogeneizadores son especialmente tales
como se describen por W. a Clayton en The Theory of emulsions and
their technical treatment, 5^{th} edición, Churchill Livingstone,
London, 1954; o por L. W. Phipps en The high pressure dairy
homogenizer, the National Institute for research in dairying, 1985;
o por H. Mulder y P. Walstra en The milk fat globule, Centre for
agricultural publishing and documentation, Wegeningen, the
Netherlands, 1974; o bien también por P. Walstra en Formation of
emulsions, Encyclopedia of emulsion technology, Paul Becher, vol. 1,
p. 57-127, Marcel Dekker Ed., Nueva York, 1983.
En este tipo de homogeneizador, se fuerzan los
líquidos a muy alta presión (algunos centenares de bares, por
ejemplo de 100 a 400 bares) a pasar a través de una apertura muy
estrecha de tamaño milimétrico o micrométrico. Esta apertura se
coloca generalmente en un sistema de válvula pero se puede tratar de
una hendidura o de un simple orificio circular. La apertura presenta
generalmente un diámetro comprendido entre 10 \mum y 1 mm. De paso
a través de esta estrecha apertura, la emulsión se somete a una
aceleración violenta incluso a una caída súbita de presión (la
presión aguas abajo de la apertura es del orden de 1 bar). Las
fuerzas de cavitación, de cizallamiento y las turbulencias
resultantes garantizan la emulsificación.
Según la invención, se fuerza, en la válvula de
homogeneización o en el orificio, la emulsión inversa obtenida al
final de la etapa b) y una fase acuosa, denominada continua. Dicha
fase acuosa continua constituirá la fase acuosa externa de la
emulsión doble que sale del homogeneizador de alta presión. Debe
quedarse bien entendido que la fase acuosa continua es una solución
acuosa.
Un ejemplo de homogeneizador apropiado es un
homogeneizador de tipo Gaulin tal como el modelo comercializado por
LabPlant Limited. De manera preferida, este modelo no requiere
mezcla previa de las fases. La emulsión inversa obtenida al final de
la etapa b) y la fase acuosa están contenidas inicialmente en los
dos tanques cilíndricos distintos que están por encima de dos
pistones, situados aguas abajo de una cámara de homogeneización. Al
empujar sobre los pistones, una prensa fuerza los dos líquidos a
penetrar simultáneamente en la cámara de homogeneización antes de
hacerlos pasar a través del orificio circular de salida.
En este tipo particular de homogeneizador, las
condiciones operativas ventajosas son:
- -
- una velocidad de inyección de la fase acuosa y de la emulsión inversa monodispersa que varía entre 100 y 500 m/s, mejor aún entre 150 y 350 m/s;
- -
- una presión en la cámara donde se efectúa el contacto de la emulsión inversa y la fase acuosa continua comprendida entre 100 y 400 bares (de 0,1.10^{8} Pa a 0,4.10^{8} Pa);
- -
- un orificio circular en la salida de la cámara de homogeneización de 0,1 a 1 mm.
Es la sección relativa de los tanques cilíndricos
dispuestos aguas arriba de la cámara de homogeneización que
determina la fracción de glóbulos en la emulsión doble final.
En la salida del homogeneizador de alta presión,
se recupera una emulsión doble monodispersa de tipo agua en aceite
en agua.
Esta emulsión se caracteriza por:
- -
- el hecho de que los glóbulos (o gotitas de emulsión inversa monodispersa) representan a lo sumo un 50% del peso total de la emulsión;
- -
- la fase acuosa total contenida en los glóbulos representa a lo sumo un 50% del peso total de todos los glóbulos.
De manera ventajosa, la fase acuosa continua
utilizada en la etapa c) no comprende espesante. Puede contener uno
o varios tensioactivos hidrófilos.
La emulsión final se produce después de un único
paso por el homogeneizador de alta presión.
Un segundo paso correría el riesgo de causar una
disminución considerable del número de gotitas internas contenidas
en los glóbulos (por coalescencia). Se puede producir una fuga
prematura del principio activo en la fase acuosa externa.
Así, es muy desaconsejable un segundo paso por el
homogeneizador de alta presión.
La concentración en tensioactivo hidrófilo de la
fase acuosa continua de la etapa c) es inferior a 0,02 veces la
concentración micelar crítica; preferentemente, es inferior a 0,01
veces la concentración micelar crítica.
La concentración micelar crítica (CMC) se define
como la concentración más allá de la cual las moléculas
tensioactivas se asocian para formar montones esféricos llamados
micelas (véase por ejemplo "Galenica 5, agentes de superficie y
emulsiones", vol. 5.1, página 101, editor: Técnicas y
Documentación (Lavoisier)).
En el marco de la invención, la concentración en
tensioactivo hidrófilo de la fase acuosa continua puede ser nula. En
este caso, es muy deseable añadir a la emulsión doble monodispersa
que sale del homogeneizador de alta presión, como estabilizador, un
tensioactivo adicional y ventajosamente, lo más rápido posible a la
salida del homogeneizador de alta presión.
El tensioactivo adicional utilizable, como
estabilizador de la emulsión doble monodispersa, es del mismo tipo
que el eventualmente presente en la fase acuosa de dilución; es un
tensioactivo hidrófilo.
Este tensioactivo adicional, así como el
eventualmente presente en la fase acuosa de dilución de la etapa c)
puede ser no iónico, iónico, de ion híbrido o anfótero.
El tensioactivo hidrófilo de la fase acuosa de
dilución de la etapa c) presenta ventajosamente una relación
lipófilo-hidrófilo (valor de HLB) superior a 20,
preferentemente superior a 30.
De manera preferida, el valor de HLB es de
aproximadamente 40.
El tensioactivo adicional por su parte presenta
preferentemente un valor de HLB superior a 12.
Como tensioactivo no iónico hidrófilo, se puede
mencionar:
- -
- el producto de condensación de un alcohol graso alifático, preferentemente en C_{8}-C_{22}, con un óxido de alquileno en C_{2}-C_{3}. El óxido de alquileno en C_{2}-C_{3} puede ser el óxido de etileno, el óxido de propileno, o bien una mezcla de óxido de etileno y de óxido de propileno en proporciones cualesquiera. Un ejemplo de tales tensioactivos es el producto de condensación del alcohol laurílico (o alcohol n-dodecílico) con 30 moles de óxido de etileno;
- -
- el producto de condensación de un alquilfenol en el cual la cadena alquilo es en C_{8}-C_{22} con un óxido de alquileno en C_{2}-C_{3}. Allí también, los productos de condensación con el óxido de etileno, el óxido de propileno o bien una mezcla de óxido de etileno y de óxido de propileno en proporciones cualesquiera son también ventajosos. Como ejemplo de tales tensioactivos, se puede citar el producto de condensación del n-nonilfenol con 10 moles de óxido de etileno;
- -
- el producto de condensación de un ácido graso preferentemente en C_{8}-C_{22} con un óxido de alquileno en C_{2}-C_{3}, por ejemplo el óxido de etileno o el óxido de propileno o bien una mezcla de óxido de etileno y de óxido de propileno en proporciones cualesquiera. Estos productos de condensación presentan una cadena alcoxilada a nivel de la función hidróxilo del grupo carboxílico. Los tensioactivos preferidos de este grupo son los productos de condensación obtenidos a partir del ácido oleico, el ácido palmítico y el ácido esteárico;
- -
- el producto de condensación de un glicérido de ácido graso en C_{8}-C_{22} con un óxido de alquileno en C_{2}-C_{3} tal como el óxido de etileno y/o el óxido de propileno. Entre éstos, se prefiere el palmitato de glicerol etoxilado;
- -
- el producto de condensación de un éster de ácido graso en C_{8}-C_{22} del sorbitol con un óxido de alquileno en C_{2}-C_{3} que puede ser el óxido de etileno, el óxido de propileno o sus mezclas. Estos compuestos son polisorbatos. Se vende un ejemplo preferido bajo la denominación comercial Tween 80;
- -
- un poliacrilonitrilo;
- -
- un polilalquilenglicol, preferentemente un polialquilenglicol en el cual la parte oxialquileno es en C_{2}-C_{3};
- -
- un copolímero secuenciado hidrosoluble de óxido de etileno y óxido de propileno. Preferentemente, un copolímero que responde a la fórmula (I):
(I)H-(OCH_{2}CH_{2})_{a}-(O-CH(CH_{3})-CH_{2})_{b}-(OCH_{2}CH2)a-OH
en la
cual:
a es un número entero que está comprendido entre
50 y 120, preferentemente entre 70 y 110; y
b es un número entero que está comprendido entre
20 y 100, preferentemente entre 30 y 70.
Dichos polímeros se comercializan por la Sociedad
ICI bajo la marca Synperonic PE®.
Entre éstos, se seleccionarán ventajosamente los
que presentan un peso molar comprendido entre 2000 y 15000 g/mol,
preferentemente entre 5000 y 14000 g/mol, aún más preferentemente
entre 8000 y 12000 g/mol.
La viscosidad cinemática de los polímeros de tipo
Synperonic PE® está comprendida preferentemente entre 150 y 1200
mm^{2}.s^{-1} a 100ºC, mejor aún entre 500 y 1100
mm^{2}.s^{-1}.
Se prefiere más particularmente el Poloxamer 188
de fórmula (I) citada anteriormente en la cual a = 75 y b = 30.
Ejemplos apropiados de tensioactivos aniónicos
hidrófilos son:
- -
- los alquilésteres de sulfonatos de fórmula R-CH(SO_{3}M)-COOR', donde R representa un radical alquilo en C_{8}-C_{20}, preferentemente en C_{10}-C_{16}, R' un radical alquilo en C_{1}-C_{6}, preferentemente en C_{1}-C_{3} y M un catión alcalino (sodio, potasio y litio), amonio sustituido o no sustituido (metil-, dimetil-, trimetil- tetrametilamonio, dimetilpiperidinio, ...) o derivado de una alcanolamina (monoetanolamina, dietanolamina trietanolamina, ...). Se pueden citar muy particularmente los sulfonatos de metil éster cuyo radical R está en C_{14}-C_{16};
- -
- los alquilsulfatos de fórmula ROSO_{3}M, donde R representa un radical alquilo o hidroxialquilo en C_{10}-C_{24}, preferentemente en C_{12}-C_{20} y muy particularmente en C_{12}-C_{18}, Representando M un átomo de hidrógeno o un catión con la mismo definición que la citada anteriormente, así como sus derivados etoxilenados (OE) y/o propoxilenados (OP), presentando por término medio de 0,5 a 6 restos, preferentemente de 0,5 a 3 restos OE y/o OP; entre éstos se prefiere el dodecilsulfato de sodio;
- -
- los sulfatos de alquilamidas de fórmula RCONHR'OSO_{3}M donde R representa un radical alquilo en C_{2}-C_{22}, preferentemente en C_{6}-C_{20}, R' un radical alquilo en C_{2}-C_{3}, representando M un átomo de hidrógeno o un catión con la misma definición que la citada anteriormente, así como sus derivados etoxilenados (OE) y/o propoxilenados (OP), presentando por término medio de 0,5 a 60 restos OE y/o OP;
- -
- las sales de ácidos grasos saturados o insaturados en C_{8}-C_{24}, preferentemente en C_{14}-C_{20}, los sulfonatos de alquilbenceno en C_{9}-C_{20}, los alquilsulfonatos primarios o secundarios en C_{8}-C_{22}, los sulfonatos de alquilglicerol, los ácidos policarboxílicos sulfonados descritos en la solicitud de patente inglesa GB-A-1.082.179, los sulfonatos de parafina, los N-acil N-alquiltauratos, los alquilfosfatos, los alquilisetionatos, los alquilsuccinamatos, los alquilsulfosuccinatos, los monoésteres o diésteres de sulfosuccinatos, los N-acil sarcosinatos, los sulfatos de alquilglicosidos, los polietoxicarboxilatos, siendo el catión un metal alcalino (sodio, potasio o litio), un resto de amonio sustituido o no sustituido (metil-, dimetil-, trimetil-, tetrametilamonio, dimetilpiperidinio, ...);
- -
- los fosfatos o alquilfosfatos ésteres; y
- -
- los aliginatos.
Como tensioactivo catiónico hidrófilo, se pueden
utilizar:
- -
- las sales de amonio cuaternario como el bromuro de tetradeciltrimetilamonio y
- -
- las sales de adición de aminas grasas con ácidos. Por amina grasa, se entiende las aminas de largas cadenas hidrocarbonadas, es decir, que comprenden de 8 a 24 átomos de carbono. Un ejemplo de amina grasa preferida es la dodecilamina.
Otros tensioactivos son los tensioactivos
hidrófilos anfóteros y de ion híbrido:
- -
- los de tipo betaína como las betaínas, las sulfo-betaínas, las amidoalquilbetaínas, las sulfo-betaínas, las alquilsultaínas y las alquiltrimetilsulfobetaínas,
- -
- los productos de condensación de ácidos grasos y hidrolizados de proteinas,
- -
- los alquilamfo -propionatos o -dipropionatos,
- -
- los derivados anfóteros de los alquilpoliaminas tal como el AMPHIONIC XL comercializado por RHONE-POULENC, AMPHOLAC 7T/X y AMFOLAC 7C/X comercializados por BEROL NOBEL,
- -
- los cocoamfoacetatos y cocoamfodiacetatos.
De manera particularmente ventajosa, el
tensioactivo presente en la fase acuosa continua de la etapa c) se
elige entre un éster de ácido graso del sorbitol; el producto de
condensación de un éster de ácido graso del sorbitol con un óxido de
alquileno; un alquilsulfato o un derivado etoxilenado y/o
propoxilenado de éste; una sal de amonio cuaternario; y sus
mezclas.
Por otra parte, se prefiere que el tensioactivo
hidrófilo adicional añadido a la emulsión doble final que sale del
homogeneizador se elija entre un éster de ácido graso del sorbitol;
el producto de condensación de un éster de ácido graso del sorbitol
con un óxido de alquileno; un copolímero secuenciado hidrosoluble de
óxido de etileno y de óxido de propileno y sus mezclas.
La concentración en tensioactivo adicional se
debe ajustar por el experto en la técnica de tal modo que garantice
la encapsulación del principio activo y evitar la ruptura de la
emulsión. A título orientativo, si el HLB del tensioactivo hidrófilo
es superior a 30, entonces la concentración de dicho tensioactivo
será inferior preferentemente a 1 vez su CMC. Si el HLB del
tensioactivo hidrófilo es inferior a 20, entonces la concentración
de dicho tensioactivo será inferior preferentemente a 100 veces su
CMC.
Según un modo de realización especialmente
preferido de la invención, la fase acuosa de la emulsión inicial Ei
comprende al menos una sustancia activa hidrosoluble.
Tales sustancias activas están preferentemente
bajo la forma de sales o de polímeros hidrosolubles.
Sin embargo, se puede tratar de cualquier tipo de
sustancia activa generalmente utilizada en uno o varios de los
ámbitos farmacéuticos, cosméticos, fitosanitarios, alimentarios y/o
de las pinturas.
Así, se puede elegir entre las vitaminas (E y C),
enzimas, insulina, agentes analgésicos, antimitóticos,
antiinflamatorios o antiglaucomatosos, vacunas, agentes
anti-cancerígenos, antagonistas narcóticos, agentes
de desintoxicación (salicilatos y barbituratos), agentes
depilatorios, agentes correctores o enmascaradores de sabor, sales
hidrosolubles, ácidos, bases, vinagre, glucosa, colorantes,
conservantes o sus mezclas.
Cuando la sustancia activa no está en forma de
sal orgánica o mineral o de polímero hidrosoluble, es ventajoso
añadir a dicha fase acuosa interna una sal tal como un cloruro de
metal alcalino (NaCl o KCl) o un polímero hidrosoluble tal como un
aliginato, de la hidroxietilcelulosa, de la carboximetilcelulosa o
un ácido poli-(acrílico) o bien también un glúcido monosarídico tal
como la fructosa, la lixosa, la arabinosa, la ribosa, la xilosa, la
glucosa, la altrosa, la manosa, la idosa, la galactosa, la eritrosa,
la treosa, la sorbosa, la fucosa o la ramnosa, siendo la glucosa
claramente la preferida.
La concentración en sustancia activa depende de
la naturaleza de la sustancia activa y de la aplicación
considerada.
Cuando la emulsión Ei comprende a dicha sustancia
activa, es deseable que la fase acuosa continua de la etapa c)
comprenda uno o varios agentes de equilibrio de la presión
osmótica.
Como agentes de equilibrio utilizables según la
invención, el experto en la técnica podrá emplear uno cualquiera de
los agentes de equilibrio generalmente utilizados en la técnica.
Ejemplos particularmente preferidos son el
sorbitol, el glicerol y las sales minerales tal como las sales de
amonio y las sales de metales alcalinos o
alcalino-térreos.
Según un modo de realización preferido de la
invención, se utiliza un glúcido monosacarídico, tal como la
fructosa, la lixosa, la arabinosa, la ribosa, la xilosa, la glucosa,
la altrosa, la manosa, la idosa, la galactosa, la eritrosa, la
treosa, la sorbosa, la fucosa o la ramnosa, siendo la glucosa
claramente la preferida.
El experto en la técnica fijará fácilmente la
concentración en agente de equilibrio de la presión osmótica en
función de la concentración en sustancia activa presente en la fase
acuosa interna.
Más precisamente, la concentración en agente de
equilibrio será determinada de tal modo que garantice el equilibrio
osmótico entre la fase acuosa interna de la emulsión doble final y
la fase acuosa continua externa de la emulsión doble. Depende de la
osmolalidad de la o de las sustancias activas hidrófilos (presentes
en la fase acuosa interna) así como de la osmolalidad de dicho
agente de equilibrio en la fase acuosa continua.
El procedimiento de la invención permite preparar
emulsiones dobles cuyo tamaño de los glóbulos varía entre 1 y 50
\mum, en particular, en el intervalo de 2 y 20 \mum, mejor aún
entre 2 y 10 \mum.
El valor del diámetro de las gotitas de la
emulsión Ei se puede medir mediante el empleo de uno cualquiera de
los métodos conocidos por el estado de la técnica anterior: dos de
estos métodos se utilizan generalmente en la técnica.
El primero es la microscopía de contraste de
fase, el segundo es la granulometría láser. Un tercer método
apropiado en el caso de emulsiones constituidas de al menos un 65%
en peso de fase dispersada consiste en llenar con la emulsión doble
una célula que permite la transmisión de al menos un 80% de la luz
incidente. Al enviar un haz láser a través de la célula y al colocar
una pantalla sobre el trayecto después de la célula, se observa un
anillo de difusión cuya posición da directamente el diámetro medio
2a de las gotitas utilizando la fórmula clásica:
2a =
\lambda.(n.sin\theta/2)^{-1}
\theta es el ángulo formado por la posición del
anillo y el haz inicial,
siendo \lambda la longitud de onda de la luz,
y
siendo n el índice de refracción del medio.
La concentración en tensioactivo presente en la
fase acuosa continua de la etapa c) determina el tamaño de los
glóbulos en la emulsión doble final.
Cuanto más elevada es esta concentración, más
bajo es el diámetro de los glóbulos de la emulsión doble final.
Otra manera de controlar el tamaño de los
glóbulos de la emulsión doble final pasa por el control de la
cantidad total de tensioactivo lipófilo presente en la fase aceitosa
de la emulsión inversa monodispersa preparada en la etapa b). Esta
cantidad no corresponde exactamente a la suma del tensioactivo
lipófilo inicialmente presente en la emulsión inversa Ei y del
tensioactivo lipófilo eventualmente presente en la fase aceitosa de
dilución añadida a la etapa b), sino es inferior a la misma.
De hecho, se adsorbe una parte del tensioactivo
en la interface aceite-agua, es decir, en la
superficie de las gotitas de fase acuosa.
Una buena aproximación de la cantidad de
tensioactivo residual (no adsorbido) que permanece en la fase
continua aceitosa de la emulsión inversa monodispersa obtenida al
final de la etapa b) se da por la ecuación:
C = C_{T} -
\frac{3 \theta}{a_{0} R(1 -
\theta)N_{a}}
en la
cual:
C es la concentración residual buscada del
tensioactivo;
C_{T} es la concentración total del
tensioactivo lipófilo en la emulsión inversa, a saber, la suma del
tensioactivo inicialmente presente en la emulsión Ei y del
tensioactivo lipófilo presente en la fase aceitosa de dilución
añadida en la etapa b);
\theta es la fracción volumétrica de las
gotitas de fase acuosa, a saber la relación entre el volumen de la
fase acuosa de la emulsión inversa y el volumen total de la emulsión
inversa;
R es el radio medio de las gotitas de agua;
Na es el número de Avogadro;
a_{0} es la superficie ocupada por el
tensioactivo adsorbido en la interface
aceite-agua;
a_{0} se puede obtener a partir de la curva que
da la evolución de la tensión interfacial agua/aceite en función de
la concentración del tensioactivo lipófilo utilizando la ecuación de
Gibbs (el método de cálculo se conoce bien en el estado de la
técnica; se describe, en particular, en Physical Chemistry, fifth
edición, P. W. Atkins, Oxford University Press, 1994).
Como variante, es posible ajustar,
experimentalmente y a posteriori, la cantidad de tensioactivo
que permanece en la fase aceitosa de la emulsión inversa: cantidad
que no tiene en cuenta el tensioactivo adsorbido en la interface
agua-aceite.
Con este fin, basta con intercambiar la fase
aceitosa de la emulsión inversa cuya concentración exacta en
tensioactivo lipófilo es desconocida con una fase aceitosa de
sustitución de concentración conocida en tensioactivo.
El experto en la técnica realiza este intercambio
simplemente, por ejemplo mediante el empleo de las etapas siguientes
de tratamiento:
- i)
- centrifugación de la emulsión inversa monodispersa a una fuerza centrífuga apropiada de tal modo que se evite cualquier coalescencia de las gotitas de fase acuosa y hasta la decantación de las fases. Preferentemente, la fuerza centrífuga se mantiene por debajo de 15000 g (donde g es la aceleración de la gravedad, a saber de aproximadamente 9,8 ms^{-2}). Habitualmente, se emplea esta centrifugación durante menos de 30 minutos. Al final de la centrifugación, se obtienen dos fases: una primera fase constituida de gotitas de fase acuosa y una fase aceitosa; en la mayoría de los casos, la fase aceitosa es la fase sobrenadante, estando la fase sedimentada constituida por gotitas de fase acuosa;
- ii)
- separación de la fase aceitosa de manera conocida de por sí y, por ejemplo, por extracción con una pipeta;
- iii)
- adición de una fase aceitosa de sustitución de formulación conocida y, en particular, cuya concentración en tensioactivo lipófilo se conoce;
- iv)
- redispersión de la emulsión bajo un cizallamiento apropiado de tal modo que se evite un fraccionamiento posterior de la emulsión inversa. Una agitación mecánica moderada es generalmente apropiada. Con este fin, se utilizará por ejemplo un vibrador mecánico. Como variante, se puede dejar la emulsión en reposo durante varias horas. Una simple agitación manual permite a continuación su redispersión.
De manera particularmente ventajosa, se reitera
varias veces y en el orden esta secuencia de tratamiento constituida
de las etapas i) a iv), siendo la fase aceitosa añadida a la etapa
iii) idéntica en cada secuencia.
Generalmente, esta secuencia se repite al menos
dos veces.
El conocimiento de la concentración exacta
(designada concentración real) en tensioactivo de la fase aceitosa
permite un control perfecto del tamaño de los glóbulos de la
emulsión doble final.
El procedimiento de la invención encuentra
aplicaciones en numerosos ámbitos tal como los ámbitos
farmacéuticos, cosméticos, el ámbito de los detergentes, el ámbito
de la visualización de cristal líquido, el ámbito del fitosanitario
y de las pinturas al agua. Las emulsiones de la invención son
también útiles en el tratamiento de las superficies.
Los ejemplos siguientes los cuales hacen
referencia a las figuras 1 a 4, ilustran mucho antes la
invención.
Para todos los ejemplos, el dispositivo utilizado
para la preparación de emulsiones inversas monodispersas a partir de
emulsiones correspondientes polidispersas es la célula de Couette
representada en la figura 1: ésta, está constituida por dos
cilindros concéntricos 2 y 3 en rotación constante uno con respecto
al otro. En la figura 1, el cilindro interno 2 es inmóvil mientras
que el cilindro externo 3 se alienta de un movimiento de rotación
uniforme con respecto a un eje de accionamiento 15. Los cilindros
concéntricos 2 y 3 delimitan un recinto 4 anular. En los extremos
superior e inferior del recinto 4 están dispuestos dos rodamientos
de bola estancos 5 y 6 anulares. Una tapa 7 cuyas dimensiones
corresponden a las del cilindro externo 3 cierra la parte superior
del dispositivo 1.
Los cilindros 2 y 3 concéntricos se desplazan uno
con respecto al otro en el sentido de la longitud de tal manera que
la parte inferior 8 del cilindro interno repose sobre el soporte
plano 9.
La célula de Couette 1 representada en la figura
1 comprende también un conducto de alimentación 10 de emulsión
polidispersa que atraviesa el soporte 9 y desemboca en la parte
superior 11 del recinto 4. el otro extremo del conducto de
alimentación se conecta a un tanque 12 que contiene la emulsión
polidispersa. El caudal de alimentación en emulsión polidispersa se
controla por un pistón 13. La parte inferior del recinto 4
diametralmente opuesta al punto 11 está provista de un conducto de
evacuación 14 de la emulsión monodispersa la cual atraviesa el
soporte plano 9.
El dispositivo de la figura 1 permite la
preparación en continuo de la emulsión monodispersa que actúa como
diana. Durante la producción, el recinto 4 es alimentado en continuo
de emulsión polidispersa por el conducto 10. La emulsión
polidispersa circula en el recinto 4 y se somete al mismo tiempo a
fuerzas de cizallamiento generadas por la rotación uniforme del
cilindro externo 3 sobre sí mismo.
En tal dispositivo la emulsión polidispersa se
somete a una tasa de cizallamiento constante, estando la tasa de
cizallamiento definida aquí como la relación entre la velocidad
lineal en el punto de contacto con la superficie del cilindro
externo 3 y la diferencia (R_{3}-R_{2}) donde
R_{2} y R_{3} son los radios respectivamente de los cilindros
interno 2 y externo 3.
El tamaño de las gotitas de emulsión Ei ha sido
determinado en todos los casos por microscopía de contraste de fase
y por granulometría láser.
En este ejemplo se simula la presencia de una
sustancia activa en la fase acuosa interna introduciendo en ésta
cloruro de sodio.
En un primer tiempo, se prepara una emulsión
inversa polidispersa, agua en monooleato de sorbitano (SPAN 80),
este constituyente desempeña a la vez la función del aceite y del
tensioactivo. Esta emulsión inversa se prepara introduciendo una
solución acuosa 0,4M de cloruro de sodio en una fase continua,
mantenida bajo agitación constante y constituido por monooleato de
sorbitano. La cantidad de solución acuosa añadida es tal que la fase
acuosa dispersada representa un 85% del peso total de la
emulsión.
A continuación, esta emulsión inversa se cizalla
a una tasa de cizallamiento de 1890 s^{-1} en un dispositivo de
Couette caracterizado por un entrehierro de 100 \mum. La emulsión
inversa obtenida Eiº es monodispersa, siendo el diámetro medio de
las gotitas de fase acuosa interna de 0,35 \mum.
A continuación, se diluye la emulsión inversa Eiº
en el dodecano, de tal modo que la fase acuosa dispersada representa
un 20% aproximadamente del peso total de la emulsión. Esta operación
de dilución consiste en añadir progresivamente el dodecano a la
emulsión inversa Eiº, manteniendo al mismo tiempo una agitación baja
y constante.
La emulsión inversa obtenida se "lava" de
tal manera para conocer la concentración en tensioactivo lipófilo en
la fase continua aceitosa. Se efectúan para eso tres ciclos de
centrifugación o se sustituye la fase aceitosa sobrenadante por una
solución constituida de dodecano y de 2% en peso de monooleato de
sorbitano.
La emulsión inversa diluida es estable y posee
las características siguientes:
- \bullet
- Composición de la fase continua: Dodecano y un 2% en peso de monooleato de sorbitano;
- \bullet
- Composición de la fase dispersada: Solución acuosa de cloruro de sodio a 0,4M;
- \bullet
- Relación entre el volumen de la fase dispersada acuosa y el volumen total de la emulsión inversa: alrededor del 20%;
- \bullet
- Diámetro medio de las gotas de solución acuosa: 0,35 \mum;
- \bullet
- Polidispersidad de la distribución volumétrica de los tamaños de las gotitas de solución acuosa: aproximadamente de 25%, estando la polidispersidad definida como la relación entre la desviación estándar de la curva que representa la variación del volumen ocupado por la materia dispersada en función del diámetro de las gotitas y el diámetro medio de las gotitas de fase acuosa.
La distribución granulométrica de la emulsión
inversa diluida está representada en la figura 2.
El homogeneizador de alta presión comprende 2
cubas para la introducción de una fase acuosa continua por una
parte, y de la emulsión inversa diluida por otra parte. La emulsión
inversa anterior se introduce en una de las cubas y la fase continua
acuosa de la emulsión doble final (fase acuosa continua) en la otra
cuba. La fase acuosa continua está constituida por agua, por 10,5%
en peso de glucosa (esta cantidad de glucosa se eligió para
equilibrar las presiones osmóticas con la fase dispersada acuosa de
la emulsión inversa, constituida por sal a 0,4M) y por
dodecilsulfato de sodio a 0,005 veces la concentración micelar
crítica. Los dos fluidos se emulsionan a continuación en la cámara
de mezcla del homogeneizador, a una presión de aproximadamente 300
bar. El diámetro del orificio de salida elegido es de 0,62 mm.
A la salida del dispositivo del homogeneizador de
alta presión, se añade inmediatamente el dodecilsulfato de sodio de
tal manera que se obtenga una concentración de 0,1 veces la
concentración micelar crítica en la fase continua acuosa de la
emulsión doble.
La emulsión doble final es estable y posee las
características siguientes:
- \bullet
- Composición de la fase continua acuosa: agua, un 10,5% en peso de glucosa y dodecilsulfato de sodio a 0,1 veces la CMC;
- \bullet
- Composición de la fase dispersada: composición de la emulsión inversa anterior;
- \bullet
- Relación entre el volumen de la fase dispersada de emulsión inversa y el volumen total de la emulsión doble: alrededor del 50%;
- \bullet
- Diámetro medio de los glóbulos de emulsión inversa: 3,5 \mum;
- \bullet
- Polidispersidad de la distribución volumétrica de los tamaños de los glóbulos de emulsión inversa: aproximadamente 25%, estando la polidispersidad definida como la relación entre la desviación estándar de la curva, que representa la variación del volumen ocupado por la materia dispersada en función del diámetro de los glóbulos, y el diámetro medio de los glóbulos de emulsión inversa.
La figura 3 representa la distribución
granulométrica de la emulsión doble final.
La emulsión inversa se lava operando como en el
ejemplo 1 con una fase continua constituida de dodecano y de
monooleato de sorbitano a 1% y 2% en peso. Se obtienen así dos
emulsiones inversas con dos concentraciones en monooleato de
sorbitano en la fase continua aceitosa.
Para cada una de estas emulsiones inversas, se
preparan 4 emulsiones dobles a partir de fases continuas acuosas de
distintas concentraciones en dodecilsulfato de sodio en la fase
continua acuosa: 0, 0,003, 0,005 y 0,02 veces la CMC. Para cada una
de las emulsiones dobles obtenidas se mide el diámetro medio de los
glóbulos. La figura 4 presenta la evolución de este diámetro en
función de la concentración en dodecilsulfato de sodio en la fase
continua acuosa de la emulsión doble para dos concentraciones en
monooleato de sorbitano en la fase continua aceitosa de la emulsión
inversa. Se tendrá en cuenta que la abscisa SDS/CMC representa la
relación entre la concentración en dodecilsulfato de sodio y la
concentración micelar crítica.
Se observa una disminución del tamaño de los
glóbulos de la emulsión doble con la concentración en dodecilsulfato
de sodio.
Por otra parte, para una concentración en
dodecilsulfato de sodio, se constata que el tamaño de los glóbulos
de la emulsión doble es tanto más pequeño cuanto más grande sea la
concentración en monooleato de sorbitano (véase figura 4).
Claims (20)
1. Procedimiento de preparación de una emulsión
doble monodispersa, de tipo agua en aceite en agua,
caracterizado porque comprende las etapas que consisten
en:
- a)
- someter una emulsión Ei de tipo agua en aceite, polidispersa, que comprende de 50 a 99% en peso de una fase acuosa, a un cizallamiento controlado de tal manera que un mismo cizallamiento máximo se aplique al conjunto de la emulsión, de tal modo que se obtenga la emulsión inversa monodispersa correspondiente;
- b)
- añadir a dicha emulsión, sin inversión de fase, la cantidad necesaria de una fase aceitosa de dilución de tal manera que la fase acuosa de la emulsión resultante represente menos del 50% en peso del peso total de la emulsión; y
- c)
- introducir la emulsión resultante en un homogeneizador de alta presión, junto con una fase acuosa continua, siendo las cantidades respectivas de dicha emulsión y de dicha fase acuosa continua de tal manera que la emulsión doble resultante comprende hasta el 50% en peso de gotitas de emulsión inversa con respecto al peso total de la emulsión, comprendiendo dicha fase acuosa continua una concentración en tensioactivo hidrófilo inferior o igual a 0,02 veces la concentración micelar crítica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cizallamiento controlado se realiza
por puesta en contacto de dicha emulsión Ei polidispersa con una
superficie sólida en movimiento, siendo el gradiente de velocidad
que caracteriza el flujo de la emulsión constante en una
dirección perpendicular a dicha superficie sólida en movimiento.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el cizallamiento
se realiza con la ayuda de una célula constituida de dos cilindros
concéntricos en rotación uno con respecto al otro.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el cizallamiento
se realiza con la ayuda de una célula constituida de dos placas
paralelas en movimiento que oscila una con respecto a la otra.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el cizallamiento
se realiza con la ayuda de una célula constituida de dos discos
concéntricos en rotación uno con respecto al otro.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor
máximo de la tasa de cizallamiento es de 1 a 1.10^{5} s^{-1},
preferentemente de 100 a 5000 s^{-1}.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la emulsión
Ei comprende de 70 a 95% en peso de fase acuosa, preferentemente de
80 a 90% en peso.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la etapa
b) la cantidad de fase aceitosa añadida es tal que la fase acuosa de
la emulsión resultante representa un 35% en peso o menos del peso
total de la emulsión, preferentemente 20% en peso o menos.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la etapa
c) la viscosidad de la emulsión introducida en el homogeneizador de
alta presión por una parte y la viscosidad de la fase acuosa
continua por otra parte son inferiores a 0,1 Pa.s, preferentemente
inferiores a 0,01 Pa.s.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
tensioactivo presente en la fase acuosa continua de la etapa c)
presenta una relación lipófilo-hidrófilo (valor de
HLB) superior a 20, preferentemente superior a 30.
11. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fase
acuosa continua de la etapa c) comprende como tensioactivo un éster
de ácido graso del sorbitol; el producto de condensación de un éster
de ácido graso del sorbitol con un óxido de alquileno; un
alquilsulfato o un derivado etoxilenado y/o propoxilenado de éste;
una sal de amonio cuaternario o sus mezclas.
12. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
concentración en tensioactivo de la fase acuosa continua de la etapa
c) es inferior a 0,01 veces la concentración micelar crítica.
13. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fase
acuosa de la emulsión Ei comprende una sustancia activa y la fase
acuosa continua de la etapa c) comprende un agente de equilibrio de
la presión osmótica.
14. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se añade a
la emulsión doble monodispersa resultante de la etapa c) un
tensioactivo adicional como estabilizador.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho tensioactivo presenta una relación
lipófilo-hidrófilo (valor de HLB) superior a 12.
16. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 y 15, caracterizado porque el
tensioactivo se elige entre un éster de ácido graso del sorbitol; el
producto de condensación de un éster de ácido graso del sorbitol con
un óxido de alquileno; un copolímero secuenciado hidrosoluble de
óxido de etileno y de óxido de propileno y sus mezclas.
17. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se ajusta
la concentración en tensioactivo hidrófilo en la fase acuosa
continua de la etapa c) para hacer variar el tamaño de las gotitas
de emulsión inversa en la emulsión doble final.
18. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque se ajusta la
concentración real del tensioactivo lipófilo presente en la fase
aceitosa de la emulsión inversa monodispersa obtenida al final de la
etapa b) para hacer variar el tamaño de las gotitas de emulsión
inversa en la emulsión doble final.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque se ajusta la concentración real del
tensioactivo lipófilo mediante el empleo, después de la etapa b) y
antes de la etapa c), de la secuencia de tratamiento constituida de
las etapas que consisten en:
- i)
- centrifugar la emulsión inversa procedente de la etapa b) sin causar la coalescencia de las gotitas de fase acuosa hasta la decantación de las fases;
- ii)
- separar la fase aceitosa de manera conocida de por sí;
- iii)
- añadir a la fase restante constituida de las gotitas de fases acuosas sedimentadas y estabilizadas por el tensioactivo lipófilo, una fase aceitosa de sustitución de concentración determinada en tensioactivo lipófilo;
- iv)
- redispersar la emulsión bajo cizallamiento apropiado de tal modo que se evite una fragmentación posterior de las gotitas de fase acuosa.
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque la emulsión inversa procedente de la
etapa b) se somete al menos por dos veces, y en el orden, a dicha
secuencia de tratamiento constituida de las etapas i) a iv), y esto,
antes de emplear la etapa c).
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