ES2231733T3 - Agentes tensioactivos de sacaridos hidrofobamente modificados. - Google Patents

Abstract

El uso de un agente tensioactivo para la preparación de una dispersión de un sistema multifásico que se comprende una fase acuosa continua, caracterizada porque dicha fase acuosa contiene uno o más electrolitos en una concentración total en escala de límite inferior de 0.1 a 1 mol por litro de fase acuosa, dependiendo de la naturaleza del(los) electrolito(s) y la temperatura de la dispersión, hasta el límite de la solubilidad del(los) electrolito(s) en agua a 25°C, y que dicho agente tensioactivo es un sacárido hidrófobamente modificado que es un sacárido polimérico sustituido de fórmula general (I) o (II) [A] n(-M) s (I) [B] m(-M) s¿ (II) en donde [A] n representa un sacárido de tipo fructano, representando [A] una unidad fructosilo o una unidad de terminal glucosilo y n representa el grado de polimerización (GP), siendo el número de unidades de fructosilo y glucosilo en dicha molécula de fructano- sacárido, [B] m representa un sacárido de tipo almidón, representando [B] una unidad glucosilo y m el número de unidades de glucosilo en dicha molécula de sacárido tipo almidón, seleccionado del grupo que consta de almidones modificados y de hidrolisatos de almidón con un equivalente de dextrosa (ED) en la escala de 2 a 47, (-M) representa un radical hidrófobo que sustituye un átomo de hidrógeno de un grupo hidroxilo de dichas unidades fructosilo o glucosilo, que se selecciona del grupo que consta de un radical alquilcarbamoílo de fórmula R-NH-CO- y un radical alquilcarbonilo de fórmula R-CO.

Description

Agentes tensioactivos de sacáridos hidrófobamente modificados.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al uso de un agente tensioactivo de sacáridos hidrófobamente modificados para la preparación y dispersiones de sistemas multifásicos, compuestos de uno o más líquidos, sólidos y/o gases, dispersados en una fase acuosa continua que contiene un electrolito a dichas dispersiones, así como un método para preparar y estabilizar dispersiones.

Antecedentes y técnica anterior

La industria se enfrenta a menudo a los problemas técnicos de hacer dispersiones a partir de una mezcla de dos o más fases que son no miscibles o miscibles en parte solamente una con otra. El término dispersión se refiere a una composición que consta de una fase continua que contiene dispersadas en la misma partículas pequeñas de una o más fases adicionales que forman una o más fases discontinuas. Las dispersiones que se encuentran con más frecuencia y, por consiguiente, que son de alto interés para la industria están compuestas de una fase acuosa continua y una o más fases no acuosas discontinuas.

El término dispersión se refiere en lo sucesivo a la presente a composiciones que constan de una fase acuosa continua que contiene dispersadas en la misma partículas de una o más fases adicionales que forman una o más fases discontinuas (denominadas también fases dispersas). Dependiendo de la naturaleza de las otras fases implicadas, las partículas pueden ser gotículas (en el caso de una fase líquida), partículas sólidas (en el caso de una fase sólida) o burbujas de gas (en el caso de una fase gaseosa). Se preparan las dispersiones comúnmente a partir de una mezcla o una premezcla de las fases componentes, mezclando las fases mezclando las fases perfectamente, por ejemplo por medio de un mezclador de alta velocidad o un homogeneizador en el caso de las fases líquidas, o por molienda por medio de un molino de glóbulos o un molino de coloide en el caso de la presencia de una fase sólida. Debido a la no-miscibilidad o miscibilidad parcial de las fases componentes, las dispersiones obtenidas son comúnmente inestables.

En sistemas con una fase no acuosa líquida discontinua, la inestabilidad está caracterizada por la coalescencia de las gotículas de la fase líquida dispersa. En sistemas con una fase sólida discontinua, la inestabilidad está caracterizada por la floculación, típicamente con la formación de agregados o terrones, de la fase sólida dispersa. En sistemas con una fase gaseosa discontinua, denominados comúnmente espumas, la inestabilidad está caracterizada por la fusión de las burbujas de gas, dando por resultado el debilitamiento de la espuma.

Como resultado de dicha coalescencia, floculación o debilitamiento de las gotículas, las partículas sólidas o las burbujas de gas, respectivamente, la dispersión puede separarse en un grado mayor o menor en fases separadas y puede separarse finalmente en fases separadas por completo, que es termodinámicamente el sistema más favorable.

Se ha sabido ya durante mucho tiempo que la adición de ciertos compuestos a una mezcla de fases no miscibles o parcialmente miscibles posibilita o facilita la formación de dispersiones y/o mejora la estabilidad de dichas dispersiones contra la coalescencia, floculación y/o debilitamiento, denominados en lo sucesivo en la presente estabilidad en forma corta. Como resultado de dicha estabilidad mejorada, se inhibe, demora o reduce en un grado mayor o menor la coalescencia, floculación y/o debilitamiento de la fase o las fases discontinuas, en comparación con los de las dispersiones preparadas en ausencias de dichos compuestos.

Típicamente, dichos compuestos son moléculas que cruzan de una porción hidrófila que interactúa con la fase continua acuosa de una porción hidrófoba que interactúa con la fase no acuosa. Reduce usualmente la tensión interfacial entre las fases líquidas, las fases sólidas/líquidas y/o las fases gaseosas/líquidas y, por consiguiente, se dice que presentan propiedades tensioactivas. Dicha reducción facilita la dispersión en la fase acuosa continua de un líquido o de agregados de partículas líquidas o sólidas a partículas únicas, mejoran la humectabilidad de dicha fase sólida por una fase líquida y hace posible la formación de una espuma. Como resultado de lo mismo, se mejora la estabilidad de las dispersiones y se reduce la tendencia de las dispersiones a separarse en fases separadas.

Los compuestos que posibilitan o facilitan la formación de una dispersión y/o mejoran la estabilidad de una dispersión contra la coalescencia, floculación y/o debilitamiento se les hace referencia comúnmente como surfactantes, agentes tensioactivos o agentes activos en la superficie. Después del descubrimiento del efecto de los agentes tensioactivos en las dispersiones, se ha hecho práctica común añadir un surfactante a una o más de las fases o a una mezcla de las fases de una composición para posibilitar o facilitar la preparación de una dispersión a partir de dichas fases y/o mejorar la estabilidad de la dispersión.

Existen varias clases de dispersiones, que son en realidad sistemas multifásicos, tales como sistemas bifásicos y sistemas trifásicos en que dos o más fases aparecen como una fase discontinua en forma de partículas líquidas, sólidas o gaseosas muy pequeñas, dispersadas en una fase acuosa continua. Los sistemas bifásicos incluyen sistemas compuestos de una fase gaseosa (burbujas de gas)/fase acuosa continua; una fase líquida (gotícula)/fase acuosa continua; o una fase sólida (partículas sólidas)/fase acuosa continua. Los sistemas trifásicos incluyen sistemas compuestos de una fase gaseosa/fase líquida/fase acuosa continua; una fase gaseosa/fase sólida/fase acuosa continua; o una fase sólida/fase líquida/fase acuosa continua.

Se clasifican convencionalmente las dispersiones de sistemas múltiples, en función de la naturaleza de las fases componentes, en cuatro grupos, como sigue:

(i) suspensiones: sistemas que constan de una fase sólida discontinua que está compuesta de uno o más compuestos sólidos en una forma finamente dividida, dispersada en una fase acuosa continua;

(ii) emulsiones: sistemas que constan de una fase líquida discontinua en forma finamente dividida, que está compuesta de uno o más líquidos miscibles, parcialmente miscibles o no miscibles, dispersados en una fase acuosa continua;

(iii) espumas: en sistemas trifásicos: que constan de una fase gaseosa discontinua compuesta de burbujas de un gas o mezcla de gases, dispersadas en una fase acuosa continua, el sistema trifásicos: que constan de una fase gaseosa discontinua compuestas de burbujas de un gas o mezcla de gases, dispersadas en dicha suspensión o en dicha emulsión;

(iv) suspensiones-emulsiones: sistemas trifásicos que constan de una fase sólida discontinua compuestas de partículas finamente divididas de uno o más sólidos y una fase líquida discontinua compuesta de uno o más líquidos miscibles, parcialmente miscibles o no miscibles, dispersados en una fase acuosa continua.

Además, existen todavía otras variaciones de sistemas multifásicos, por ejemplo un sistema que consta de una fase gaseosa, una fase sólida y dos fases líquidas.

Todos los dichos sistemas multifásicos están englobados en la presente por el término dispersión.

Se clasifican usualmente los agentes activos en la superficie, con base en su acción en las fases de una dispersión, entre otras como detergente, emulsionador, estabilizador de emulsión, agente humectante, estabilizador de suspensión, agente espumante o estabilizador de espuma.

La acción y el efecto del agente tensioactivo dependen de su estructura química y/o la naturaleza de los componentes de la dispersión. Por consiguiente, para la preparación de una dispersión, se selecciona comúnmente la clase de agente tensioactivo en función de los componentes del sistema multifásico implicado. Dicha selección es hecha menuda por el expertos en la técnica con base en experimentos de selección sistemática que se llevan a cabo habitualmente.

Los primeros agentes tensioactivos, usados típicamente como detergentes, en jabones alcalinos de ácidos grasos existentes en la naturaleza, denominados comúnmente jabones, tales como palmitato de sodio. Estos compuestos han sido reemplazados ahora en su mayor parte por agentes tensioactivos sintéticos más eficaces. Las clases típicas de agentes tensioactivos sintéticos que se usan en industria ahora incluyen agentes tensioactivos aniónicos, catiónicos, anfotéricos y no iónicos.

Los agentes tensioactivos aniónicos incluyen, a parte de dichos jabones, por ejemplo alquilbencensulfonatos (ABS). Se han sustituido su mayor parte hoy en día los agentes tensioactivos del tipo de ABS, que son deficientemente biodegradables, por alquilsulfonatos lineales (LAS) superiormente biodegradables.

Los agentes tensioactivos catiónicos incluyen típicamente sales de tetralquilamonio, tales como cloruro de dodeciltrimetilamonio.

Los agentes tensioactivos anfotéricos incluyen comúnmente compuestos del tipo zwitteriónico, tales como sulfonato de 3-[N,N-dimetil-N-dodecilamonio]1-propano.

Los agentes tensioactivos no iónicos pertenecen en su mayor parte a la clase de compuestos alcoxilados, típicamente compuestos etoxilados, tales como monoéter dodecilhexaoxietilenglicólico.

Los agentes tensioactivos mencionados anteriormente funcionan satisfactoriamente en muchos sistemas multifásicos, posibilitando la preparación de dispersiones de estabilidad industrialmente aceptable contra la coalescencia, floculación y/o debilitamiento.

La presencia de un electrolito en la fase acuosa de una dispersión desestabiliza usualmente la dispersión, a pesar de la presencia de un agente tensioactivo, y provoca una coalescencia considerable hasta completa de las fases líquidas discontinuas, floculación de las fases sólidas y/o debilitamiento de la espuma. Usualmente, mientras mayor sea la concentración de electrolito (hasta un nivel máximo) en la fase acuosa de una dispersión y mayor sea la temperatura, más pronunciada será la desestabilización de la dispersión.

Sin embargo, en la industria se tiene que preparar a menudo dispersiones de sistemas multifásicos, típicamente sistemas bifásicos y trifásicos, que comprenden una fase acuosa continua que contienen una concentración alta de uno o más electrolitos. En estos sistemas multifásicos particulares, la mayoría de los agentes tensioactivos conocidos no proveen dispersiones de estabilidad industrialmente aceptable.

Como resultado de ello, la industria se enfrenta a menudo al problema técnico de proveer dispersiones de sistemas multifásicos que comprenden una fase acuosa continua que contiene uno o más electrolitos, los cuales presentan una estabilidad industrialmente aceptable contra la coalescencia, floculación y/o debilitamiento, particularmente cuando el electrolito esta presente a una concentración alta y/o la dispersión esta a una temperatura superior a la temperatura ambiente.

Objetivo de la invención

La presente invención se propone proveer una solución a uno o más de dichos problemas técnicos así como otros.

Descripción de la invención

En búsqueda de agente tensioactivos mejorados y/o alternativos, los inventores han hallado inesperadamente que el uso como agente tensioactivos de una clase particular de sacáridos hidrófobamente modificados posibilita resolver uno o más de dichos problemas técnicos.

Por consiguiente, en un aspecto la presente invención se refiere a un método de uso como agente tensioactivo de sacáridos hidrófobamente modificados para la preparación de dispersiones estables o dispersiones de estabilidad mejorada a partir de sistemas multifásicos que comprenden una fase acuosa continua que contiene una concentración alta de 1 o más electrolitos.

En un aspecto, la presente invención se refiere a un método para la preparación de dispersiones estables o dispersiones de estabilidad mejorada a partir de sistemas multifásicos que comprenden una fase acuosa continua que contiene una concentración alta de uno o más electrolitos, usando un sacárido hidrófobamente modificado como agente tensioactivo.

En un aspecto adicional todavía, la presente invención se refiere a dispersiones estables o dispersiones de estabilidad mejorada de sistemas multifásicos que comprenden una fase acuosa continua que contiene una concentración alta de uno o más electrolitos y un sacárido hidrófobamente modificado como agente tensioactivo.

Por dispersión se da entender en lo sucesivo en la presente todos los sistemas multifásicos compuestos de dos fases por lo menos, de las cuales una fase es una fase acuosa continua y la otra o las otras fases son fases discontinuas que están en forma de partículas líquidas, sólidas y/o gaseosas muy pequeñas que están dispersas en dicha fase acuosa continua. Dichas fases continuas se denominan también fases dispersas. El término dispersión se refiere preferiblemente a sistemas bifásicos y sistemas trifásicos e incluye suspensiones, emulsiones, espumas y suspensiones-emulsiones.

Por dispersión estable se da entender en la presente una dispersión de estabilidad industrial industrialmente aceptable, lo cual significa que en el transcurso de un periodo en un intervalo de temperaturas, bien establecidos, que sean adecuados para la aplicación industrial deseada, (i) en el caso de una emulsión: las fases líquidas discontinuas presentan una estabilidad industrialmente aceptable contra la coalesencia, (ii) en el caso de una suspensión: las partículas sólidas de las fases discontinuas presentan una estabilidad industrialmente aceptable contra la floculación, (iii) en el caso de una espuma: las burbujas de gas presentan una estabilidad industrialmente aceptable contra el debilitamiento, y (iv) en el caso de una suspensión-emulsión: cualesquiera de las fases discontinuas presentan una estabilidad industrialmente aceptable contra la coalesencia y/o floculación.

Por dispersión con estabilidad mejorada se da entender en la presente una dispersión que presenta una estabilidad mejorada contra la coalesenica, floculación y/o debilitamiento, en comparación con las dispersiones conocidas en la técnica.

Un fenómeno que se encuentra a menudo con las dispersiones, típicamente en las emulsiones, suspensiones y suspensiones-emusiones, es que las partículas dispersas de las fases discontinuas, siendo gotículas y/o partículas sólidas, por el reposo, convergen sin caolescerse o flocularse ya sea |n el límite superior o el inferior de la fase acuosa continua. Este fenómeno se debe a la diferencia de densidad entre la fase acuosa continua y las fases dispersas, ya sea parecer incluso una parte de la fase acuosa continua aproximadamente libre de partículas dispersas. En el caso de una emulsión, este fenómeno se denomina comúnmente cremación. Se hace énfasis en que no se estima dicho fenómeno como inestabilidad y que se considera en la presente una dispersión que presenta cremación como una dispersión estable todavía.

Por electrolitos se da entender en la presente que una sal que esta disuelta en agua o en contacto con agua o en un medio acuoso proveerá conductividad iónica como resultado de su insolación parcial o completa en cationes y aniones.

La clase de sacáridos hidrófobamente modificada de acuerdo con la presente invención consta de polisacáridos poliméricos sustituidos correspondientes a la fórmula (I) o (II)

(I)[A] n (-M)s

(II)[B] m (-M)s'

en que

[A] n representa un sacárido del tipo de fructano, representando [A] una unidad fructosilo y una unidad fructosilo terminal representando n el número de unidades fructosilo y glucosilo en dicha molécula de sacárido, denominándose n grado de polimerización (GP),

[B] m representa un sacárido del tipo de almidón, representado [B] una unidad de glucosilo y representando n el número de unidades de glucosilo en dicha molécula de sacárido, denominándose m grado de polimerización [GP].

(-M) representa una porción hidrófoba que sustituye un átomo de hidrógeno y un grupo hidroxilo de dichas unidades fructosilo o glucosilo seleccionándose dicha porción del grupo que consta de un radical alquilcarbamoílo de la fórmula R-NH-CO- y un radical alquilcarbonilo de la formula R-CO-, en que R representa un grupo alquilo lineal o ramificado, saturado o insaturado, con 4 a 32 átomos de carbono, y s y s', que pueden tener el mismo valor o no, representan el número de porciones hidrófobas que sustituyen la unidad fructosilo o glucosilo, expresado como grado medio (número) de sustitución (GS medio).

Los sacáridos piliméricos sustituidos de las fórmulas (I) y (II) de acuerdo con la presente invención se deriven por sustitución apropiada a partir de sacáridos del tipo de fructano homodispersos o polidispersos, lineales o ramificados, los cuales se seleccionan del grupo que consta de inulina, oligofructosa, fructo-oligosacárido, inulina parcialmente hidrolizada, levano y levano parcialmente hidrolizado, o sacáridos del tipo de almidón los cuales seleccionan del grupo que consta de almidones modificados e hidrolizatos de almidón, a saber por la sustitución del átomo de hidrógeno de uno o más de los grupos hidroxilo de las unidades fructosilo y/o glucosilo por una porción hidrófoba (-M), definida anteriormente.

La inulina es un fructano compuesto de moléculas que constan principalmente de unidades fructosilo que están enlazadas una a otra por enlaces \beta-(2-1)-fructosilo-fructosilo y que tiene posiblemente una unidad glucosilo terminal. Es sintetizada por varias plantas como un carbohidrato de reserva, por ciertas bacterias y puede obtenerse sintéticamente también mediante un procedimiento enzimático a partir de azúcares que contienen unidades fructosa, tales como sucrosa. Muy adecuada de acuerdo con la presente invención es la inulina lineal polidispersa o la inulina ligeramente ramificada (típicamente inulina que tiene una ramificación que es inferior al 20%, preferiblemente inferior al 10%) de origen vegetal con un grado de polimerización (GP) que varía de 3 a aproximadamente 100.

Una inulina muy adecuada es la inulina de achicoria que tiene un GP que varía de 3 aproximadamente 70 y un GP medio \geq10. Más adecuado aún es la inulina de achicoria que sea tratado para eliminar los productos secundarios más monoméricos y diméricos de sacárido y que se puede tratar también opcionalmente para eliminar las moléculas de inulina con un GP inferior, típicamente un GP de 3 a aproximadamente 9.

Se pueden obtener dichos grados de inulina de achicoria a partir de raíces de achicoria por procedimientos convencionales de extracción, purificación y fraccionamiento, como se expone por ejemplo en los documentos US 4,285,735 en EP 0 670 850 y en EP 0 769 026. Son comercialmente obtenibles por ejemplo de ORAFTI, Bélgica como RAFTILINE® ST (inulina de achicoria de clase estándar con un GP medio de 10-13), RAFTILINE® LS (inulina de achicoria de grado estándar con un GP medio de 10-13, y en total con menos del 0.5% en peso (en sustancia seca) de sacáridos monoméricos y diméricos) y RAFTILINE® HP (inulina de achicoria de clase de alto rendimiento, con un GP medio de aproximadamente 23 que contiene solamente cantidades menores de sacáridos monoméricos, sacáridos diméricos y moléculas de inulina con un GP de 3 a aproximadamente 9).

Otros sacáridos adecuados del tipo de fructano incluyen inulina parcialmente hidrolizada y moléculas de inulina con un GP que varía de 3 a aproximadamente 9, a saber oligofructosa y fructo-oligosacárido (es decir moléculas de oligofructosa con una unidad glucosilo terminal adicional). Se conoce en la técnica dicho sacáridos. Se obtienen productos típicamente adecuados por hidrólisis enzimática parcial de inulina de achicoria, por ejemplo como se expone en el documento EP 0917 588. Son comercialmente obtenibles, por ejemplo como RAFTILOSE® P95 de ORAFTI, Bélgica.

Otros sacáridos adecuados del tipo de fructano son los levanos y los levanos parcialmente hidrolizados, moléculas que constan principalmente de unidades de fructosilo que están enlazadas una a otra por enlaces \beta-(2-6)-fructosilo-frutosilo y pueden tener una unidad glucosilo terminal. Se conocen en la técnica los levanos y los levanos parcialmente hidrolizados.

Los almidones modificados y los hidrolizatos de almidón son sacáridos poliméricos del tipo de almidón, que constan de unidades D-glucosilo que están enlazadas una a otra. En el almidón, las unidades glucosilo están enlazadas típicamente por enlaces \alpha-1,4-glucosilo-glucosilo, formando moléculas lineales, llamadas amilosas, o por enlaces \alpha-1,4- y \alpha-1,6-glucosilo-glucosilo, formando moléculas ramificadas, llamadas amilopectina. El almidón esta presente en varias plantas con un carbohidrato de reserva y se fabrica a escala industrial a partir de fuentes vegetales mediante procedimientos convencionales.

Los enlaces entre las unidades de glucosilo en las moléculas del tipo de almidón son sensibles a la descomposición. Se explota industrialmente este fenómeno para preparar almidones modificados e hidrolizatos de almidón a partir de almidón mediante un tratamiento térmico comúnmente en presencia de un catalizador, por hidrólisis ácida, hidrólisis enzimática o esfuerzo cortante, o mediante combinaciones de tales tratamientos. Dependiendo de la fuente del almidón y las condiciones de reacción, se puede preparar una extensa variedad de almidones modificados e hidrolizatos de almidón a escala industrial por métodos convencionales. Se conocen en la técnica almidones modificados (denominados comúnmente dextrinas) e hidrolizatos de almidón.

Los hidrolizatos de almidón se refieren convencionalmente a mezclas polidispersas compuestos de D-glucosa, moléculas oligoméricas (GP 2 a 10) y/o póliméricas (GP > 10) compuestos de cadenas de D-glucosilo. La D-glucosa (dextrosa) presenta fuerte energía reductora y dichas moléculas oligoméricas y poliméricas presentan también energía reductora que resulta de la presencia de unidades de azúcar reductor (las cuales son esencialmente unidades glucosilo terminales). Por consiguiente, partiendo de un almidón dado, mientras más allá avanzado la hidrólisis, más moléculas (moléculas de D-glucosa monoméricas, oligoméricas y poliméricas) estarán presentes en el hidrolizato y por lo tanto más alta será la energía reductora del hidrolizato. La energía reductora se ha convertido en la característica de elección de la industria parta diferenciar varios hidrolizatos de almidón. De expresan equivalentes de dextrosa (E.D.) que corresponde formalmente a los gramos de D-glucosa (dextrosa) por cada 100 gramos de sustancia seca. Al perder la D-glucosa por definición un E.D. de 100, el E.D. indica la cantidad de D-glucosa y unidades de azúcar reductor (expresadas como dextrosa) en un producto dado sobre la base de un seco. El E.D. es de hecho una medición del grado de la hidrólisis del almidón y también una indicación relativa del peso molecular medio de las moléculas del sacárido del tipo de almidón en el hidrolizato. Los hidrolizatos de almidón pueden variar de un producto compuesto esencialmente de glucosa, a través de productos con un E.D. mayor que 20 (denominados comúnmente jarabes de glucosa), a productos con un E.D. de 20 o menos (denominados comúnmente maltodextrinas). Tales hidrolizatos de almidón están definidos típicamente por su valor de E.D. La industria a menudo define adicionalmente los hidrolizatos de almidón por la fuente del almidón y/o su método de elaboración.

Los hidrolizatos de almidón que son sacáridos muy adecuados para la preparación de sacáridos hidrófobamente modificados de la fórmula II anterior, tienen E.D. que varía de 2 a 47. Pueden obtenerse por procedimientos convencionales a partir de varias fuentes de almidón, tales como por ejemplo almidón de maíz, papa, tapioca, arroz, sorgo y trigo.

Los hidrolizatos de almidón son comercialmente obtenibles.

Por ejemplo, en el folleto de la compañía Roquette "folleto" 8/09.98'', se describen con detalle maltodextrinas y jarabes de glucosa y se ofrecen a la venta varias clases.

En una modalidad preferida de la invención, los sacáridos del tipo de fructano y los sacáridos del tipo de almidón definidos anteriormente son sustituidos por dos o más porciones de alquilcarbamoílo de la fórmula R-NH-CO- en que el grupo R puede ser igual o diferente.

En otra modalidad preferida de la invención, los sacáridos del tipo de fructano y los sacáridos del tipo de almidón definidos anteriormente son sustituidos por dos o más porciones de alquilcarbonilo de la fórmula R-CO- en que el grupo R puede ser igual o diferente.

En otra modalidad preferida de la invención todavía, los sacáridos del tipo de fructano y los sacáridos del tipo de almidón definidos anteriormente son sustituidos por dos o más porciones hidrófobas definidas anteriormente, que son de naturaleza diferente. Por consiguiente, el sacárido puede ser sustituido por una o más porciones de alquilcarbamoílo y por una o más porciones de alquilcarbonilo.

En dichas porciones de alquilcarbamoílo y alquilcarbonilo, el grupo alquilo (R) es un radical lineal o ramificado de 4 a 32 átomos de carbono. Preferiblemente es un radical lineal con 6 a 20 átomos de carbono, más preferiblemente con 6 a 18 átomos de carbono, muy preferiblemente con 8 a 12 átomos de carbono. Dicho radical alquilo puede ser un radical alquilo saturado así como un radical alquilo insaturado, típicamente un radical alquilo insaturado con uno o dos enlaces dobles o triples de carbono-carbono.

En una modalidad preferida, dicho grupo alquilo (R-) es un radical alquilo lineal, saturado o monoinsaturado con 6 a 18 átomos de carbono.

Las porciones hidrófobas altamente preferidas incluyen las mostradas en el cuadro 1 posterior.

Las unidades fructosilo y glucosilo de dichas moléculas de sacárido polimérico del tipo de fructano y del tipo de almidón, tiene dos, tres o cuatro grupos hidroxilo de los cuales el átomo de hidrógeno puede estar sustituido por dicha porción hidrófoba, dependiendo respectivamente de si la unidad está en un punto de la cadera de sacárido, es una unidad de una parte lineal de la cadena o es una unidad terminal de la cadena. El número de porciones hidrófobas por unidad, indicado por los índices s y s' en la fórmula (I), respectivamente fórmula (II), anteriores se expresa comúnmente como el grado medio de sustitución (GS medio), correspondiente al número medio de porciones hidrófobas por unidad de la molécula sustituida de sacárido. El PS medio de sacáridos hidrófobamente sustituidos de las fórmulas (I) y (II) que son adecuados de acuerdo con la presente invención varía de 0.01 a 0.5, preferiblemente de 0.02 a 0.4, más preferiblemente de 0.05 a 0.35, muy preferiblemente de 0.1 a 0.3.

Los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II) son conocidos en la técnica y pueden prepararse por métodos convencionales. Los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II), en que la porción hidrófoba es un radical alquilcarbamoílo (R-NH-CO-) puede prepararse por ejemplo por reacción del sacárido del tipo de fructano o del sacárido del tipo de almidón apropiado con un isocianato de alquilo de la fórmula R-N=C=O (teniendo R los significados dados anteriormente) en un solvente inerte como se describe por ejemplo en los documentos WO 99/64549 y WO 01/44303. Los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II), en que la porción hidrófoba es un radical alquilcarbonilo (R-CO-), pueden prepararse por reacciones convencionales de esterificación, como se expone por ejemplo en los documentos EP 0 792 888 y EP 0 703 243, típicamente por reacción del sacárido del tipo de fructano o del sacárido del tipo de almidón apropiado con un anhídrido de la fórmula R-CO-O-CO-R o un cloruro ácido de la fórmula R-CO-CI (teniendo R los significados dados anteriormente) en un solvente apropiado. También la solicitud de patente Japonesa JP 3-197409 expone ésteres de ácidos grasos de fructo-oligosacáridos del tipo de inulina así como del tipo de levano.

Se exponen muchos de los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II) que presentan propiedades tensioactivas y que son útiles como agentes tensioactivos parta la preparación de dispersiones que contiene una fase acuosa continua que está libre de electrolitos y que contienen solamente concentraciones bajas de un electrolito.

Sin embargo, la técnica anterior no menciona en absoluto las propiedades tensioactivas articulares e inesperadas de los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II) anteriores que posibilitan usar estos sacáridos hidrófobamente modificados como agentes tensioactivos para la elaboración de dispersiones que son estables o presentan estabilidad mejorada de los sistema multifásicos que comprenden una fase acuosa continua que contienen una concentración alta de uno o más electrolitos. Dichos electrolitos incluyen típicamente sales de metal, sales de amonio, sales de amina, sales de amonio cuaternario, sales de bases orgánicas y mezclas de los mismos, que se disocian de manera parcial o completa en un medio acuoso formando cationes y aniones o iones bipolares. Los cationes incluyen iones de metal procedentes de metales monovalentes, bivalentes, trivalentes o tetravalentes, iones que implican un átomo de nitrógeno. Los cationes de metal típicos incluyen iones de litio, sodio, potasio, magnesio, calcio, bario, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc y aluminio. Los cationes típicos que implican un átomo de nitrógeno incluyen iones de amonio, iones procedente de sales de aminas terciarias, secundarias y terciarias tales como por ejemplo monoalquilaminas, dialquilaminas, trialquilaminas y benzildialquilaminas, iones de amonio cuaternario, y iones formados a partir de bases de nitrógeno orgánico tales como por ejemplo morfolina, piperazina y compuestos heterocíclicos tales como por ejemplo piridina.

Dichos aniones incluyen aniones de hidroxilo y aniones derivados de ácidos inorgánicos así como de ácidos orgánicos, tales como por ejemplo halogenuros de hidrógeno incluyendo ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico y ácido yodhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido carbónico, ácido fórmico, ácido acético y ácido láctico.

Por concentración de uno o más electrolitos se da entender en la presente la concentración total de uno o más electrolitos en la fase acuosa continua de la dispersión. Por concentración alta se da entender una concentración total de uno o más electrolitos en la fase acuosa continua que es más alta, típicamente de manera significativamente más alta, que la concentración total de los electrolitos en la fase acuosa continua de las dispersiones expuestas en la técnica anterior. De acuerdo con la presente invención, dicha concentración total en la fase acuosa continua varía del límite inferior de 0.1 a 1 mol por litro, dependiendo de la naturaleza de los electrolitos, incluyendo la valencia de los iones implicados, y la temperatura a la cual se somete la dispersión, hasta el límite superior del intervalo que es limite de la solubilidad de los electrolitos en el agua a 25ºC.

Típicamente, dicha concentración alta varía de aproximadamente 0.5 mol a aproximadamente 5 moles por litro, más típicamente de aproximadamente 1 mol a aproximadamente 5 moles por litro, incluso de aproximadamente 2 moles a aproximadamente 5 moles de electrolitos por litro de la fase acuosa continua. La concentración alta varía típicamente para sales de cationes monovalentes de 0.1 mol, muy típicamente de 0.5 mol, a aproximadamente 5 moles por litro, de fase acuosa, para sales de cationes bivalentes de 0.1 mol, muy típicamente de 0.5 mol, a aproximadamente 3 moles por litro de fase acuosa, y para sales de cationes trivalentes de 0.1 a aproximadamente 1 mol por litro de fase acuosa.

En las dispersiones de acuerdo con la presente invención, la relación fases no acuosas/ fase acuosa puede variar de aproximadamente 90:10 a aproximadamente 1:99. Preferiblemente dicha relación varía de aproximadamente 65:35 a aproximadamente 20:80. Una relación típica es de 50:50. En el caso de fases líquidas no acuosas o fases gaseosas se expresa dicha relación como relación volumen:volumen; en el caso de fases sólidas no acuosas se expresa la relación como relación peso:volumen.

Puesto que los sacáridos hidrófobamente modificados de las formulas (I) y (II) son más o menos sensibles a la hidrólisis, se mantiene el pH de la fase acuosa del sistema multifásico preferiblemente entre 4 y 10, más preferiblemente entre 5 y 9, muy preferiblemente entre 6 y 8.

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La eficiencia de los sacáridos hidrófobamente modificados de las formulas (I) y (II) que actúan como agente tensioactivos en la preparación de dispersiones a partir de sistema multifásicos de acuerdo con la presente invención depende de varios factores. Dichos factores incluyen la clase del sistema multifásico, la clase y la naturaleza de las fases componentes, la estructura del agente tensioactivo incluyendo el tipo y el grado de polimerización del sacárido, la naturaleza de la porción o las porciones hidrófobas, la naturaleza del grupo alquilo de dicha porción o dichas porciones hidrófobas y el grado medio de sustitución GS. La eficiencia depende además de la naturaleza de los electrolitos, la concentración de los respectivos electrolitos, la concentración total de los electrolitos en la fase acuosa, el método de elaboración de la dispersión, el pH de la fase acuosa y la temperatura a la cual se almacena la dispersión. Usualmente, mientras mayor sea la concentración total de electrolitos en la fase acuosa, mayor es la cantidad de sacárido hidrófobamente modificado que se requiere para la preparación de una dispersión estable.

De acuerdo con la presente invención se pueden usar también mezclas de dos o más agentes tensioactivos de las formulas (I) y/o fórmula (II).

Además de los sacáridos hidrófobamente modificados de acuerdo con la presente invención, se pueden usar también agentes tensioactivos convencionales para facilitar la formación de la dispersión y/o mejorar su estabilidad.

Además, en casos en los cuales ocurre la cremación en emulsiones o el fenómeno comparable en suspensiones preparadas de acuerdo con la presente invención, se pueden añadir espesadores convencionales a la dispersión para reducir la diferencia de densidad entre las fases. Como resultado de ello las fases líquidas dispersas y/o sólidas continúan siendo mejores y/o se dispersan homogéneamente durante más tiempo en la fase acuosa continua.

Cabe mencionar que los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II) anteriores o una mezcla de los mismos son eficaces también como agentes tensioactivos para la preparación de dispersiones estables, o dispersiones con estabilidad mejorada, que comprenden una fase acuosa que está libre de electrolitos o contiene solamente concentraciones bajas de electrolitos.

Para la preparación de la dispersión de acuerdo con la presente invención, se usa usualmente una cantidad de agente tensioactivo o mezcla de agentes tensioactivos de las fórmulas (I) y/o fórmula (II) anteriores, que varía de aproximadamente 0.10 a aproximadamente 20%, preferiblemente de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 15%, más preferiblemente de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 15%, típicamente de aproximadamente 0.50 a aproximadamente 10%. En el caso de emulsiones, se expresa el % como % en peso/volumen (% p/v) en fases dispersas, en el caso de suspensiones como % en peso/peso (% p/p) en fases dispersas y en el caso de espumas como % en peso/volumen (% p/v) en la fase acuosa.

Los sistemas multifásicos preferidos de acuerdo con la presente invención incluyen los sistemas bifásicos: fase aceitosa/fase acuosa (es decir emulsiones), fase sólida/fase acuosa (es decir suspensiones), y fase gaseosa/fase acuosa (es decir espuma), y los sistemas trifásicos: fase sólida/fase aceitosa/fase acuosa (es decir suspensiones-emulsiones), fase gaseosa/fase aceitosa/fase acuosa y fase sólida/fase gaseosa/fase acuosa.

Se ilustra la presente invención con los ejemplos dados a continuación. Se prepararon y evaluaron las dispersiones de acuerdo con los siguientes métodos.

Ejemplo

Se prepararon varias emulsiones de acuerdo con diferentes métodos. En un primer paso de estos métodos se añadió gota a gota la fase aceitosa a la fase acuosa que contenía el agente tensioactivo (sacárido hidrófobamente modificado de las fórmulas (I) o (II) en agua desmineralizada), mientras se agitó la mezcla por medio de un homogeneizador de alta velocidad (por ejemplo CAT*X620*, nombre comercial de Ingenieurbüro CAT, M. Zipperer GmbH, Staufen, Alemania).

Se indican a continuación las condiciones particulares de la adición de la fase aceitosa a la fase acuosa y de la homogeneización aplicada en cada método.

Método A

Procedimiento de cuatro pasos

Se añadió el aceite durante el primer paso. En el procedimiento de mezclado de cuatro pasos, se incrementó gradualmente la velocidad de mezclado como sigue: 2 minutos a 9500 rpm, seguido por 1 minutos a 13,500 rpm, seguido por 45 segundos a 20,500 rpm y finalmente 1 minuto a 24,000 rpm. Se llevó a cabo el mezclado por medio de un homogeneizador de alta velocidad.

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Método B

Procedimiento de un paso

Se añadió el aceite durante el primer minuto del procedimiento de mezclado mientras se agitaba la mezcla a 9500 rpm y se mantuvo esta velocidad durante 5 minutos en total. Se llevó a cabo el mezclado por medio de un homogeneizador de alta velocidad.

Método C

Procedimiento de dos pasos

Se añadió el aceite durante el primer minuto del procedimiento de mezclado con agitación a 9,500 rpm y se mantuvo esta velocidad durante 5 minutos en total. Se llevó a cabo el mezclado con un homogeneizador de alta velocidad. Luego, se trató la mezcla obtenida a 700 bar durante 1 minuto en un homogeneizador de alta presión (Microfluidizer®, nombre comercial de Microfluidics Corp., E. U. A.).

Método D

Procedimiento de dos pasos

Se añadió el aceite durante el primer minuto del procedimiento de mezclado mientras se agitaba a 9,500 rpm y se mantuvo esta velocidad durante 5 minutos en total. Se llevó a cabo el mezclado con un homogeneizador de alta velocidad. Luego, se sometió la mezcla obtenida a un tratamiento a 700 bar durante 30 segundos en un homogeneizador de presión (Microfluidizer®, nombre comercial de Microfluidics Corp., E. U. A.).

Evaluación de la estabilidad de las emulsiones

Se dividieron en dos partes las emulsiones obtenidas, una de las cuales se almacenó a temperatura ambiente (TA) y la otra a 50ºC.

Se evaluó la estabilidad de las emulsiones macroscópicamente por inspección visual en cuanto a gotículas de aceite y separación de aceite.

Emulsiones específicas evaluadas

Se indica en el cuadro 1 siguiente la naturaleza de los sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II) usados como agente tensioactivo en el ejemplo 1.

Se muestran en el cuadro 2 siguiente las particularidades de las emulsiones sometidas a prueba y los resultados obtenidos en el ejemplo 1.

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(Cuadro pasa a página siguiente)

CUADRO 1 Sacáridos hidrófobamente modificados de las fórmulas (I) y (II)

1

CUADRO 2 Emulsiones: particularidades y estabilidad

2

3

4

Ejemplo 2 Pruebas comparativas

Se comparó la eficiencia como agente tensioactivo de los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y (II) con los de agentes tensioactivos comerciales. Los productos comerciales utilizados en las pruebas comparativas del ejemplo 2 se indican en el cuadro 3 a continuación.

Se utilizaron los mismos procedimientos, métodos y condiciones como los que se describen en el ejemplo 1 anterior. Los datos de las pruebas del ejemplo 2 se muestran en el cuadro 4 a continuación y estos datos deben ser comparados con los datos que se obtuvieron en el ejemplo 1 y que se presentan en el cuadro 2.

CUADRO 3 Productos comerciales utilizados en los ejemplos comparativos del Ejemplo 2

5

CUADRO 4

6

Ejemplo 3

Las suspensiones de conformidad con la presente invención fueron hechas y se evaluaron de la siguiente manera.

Se añadió lentamente 2.5 g de negro de humo (Elftex 570, Cabot Corporation) a 40 ml de una solución de agente tensioactivo acuoso al 1.25% (% p/p) (agente tensioactivo: producto 9 del cuadro 1) (que contiene ya sea cero o un mol de NaCl) mientras se agita la solución a 8500 rpm con la ayuda de un homogeneizador de alta velocidad. Después de la adición del polvo, se agitó la disposición durante 3 minutos adicionales a 9500 rpm.

La evaluación microscópica de las suspensiones hechas con y sin NaCl en la fase acuosa mostró que la adición del agente tensioactivo redujo en gran medida la floculación de las partículas durante por lo menos 5 días a temperatura ambiente. En pruebas comparativas, las suspensiones hechas en ausencia del agente tensioactivo mostraron una floculación considerable.

Ejemplo 4

Se preparó una suspensión que consistía de partículas de poliestireno dispersas en un medio acuoso utilizando un método libre de agente tensioactivo (A. Kotera, et al., Kolloid ZZ: Polym., 227 (1986)759) al mezclar agua milli-Q, estireno-monómero (10% p/p) y persulfato de potasio (K_{2}S_{2}O_{8}; 0.06% p/p en total) bajo una atmósfera de nitrógeno (alrededor de un bar) a 70ºC durante 24 horas. De esta manera se obtuvieron partículas de poliestireno cargadas negativamente con un diámetro medio de 210 nm. Se investigó la estabilidad de la dispersión de poliestireno obtenida en presencia de una sal (llamada estabilidad ante la sal) son y sin la adición de un agente tensioactivo de conformidad con la invención, y se determinó la concentración de coagulación crítica (CCC). La prueba se llevó a cabo al mezclar la dispersión de poliestireno libre de agente tensioactivo, se diluyó con agua a una dispersión a 5% p/p de poliestireno, con una cantidad dada de agente tensioactivo y electrolito (NaCl o CaCl_{2}), a temperatura ambiente y manteniendo las muestras en un baño de agua a 25ºC durante 12 horas. Se pondero la coagulación de las partículas mediante observación visual y mediante microscopia óptica. Se determinó la CCC, siendo ésta la concentración de sal más baja en mol/l en la cual se observó coagulación. El cuadro 5 muestra los resultados de CCC correspondientes a la estabilización de dispersiones acuosa a 5% p/p de poliestireno con diversos agentes tensioactivos y sales.

CUADRO 5 Resultados CCC de dispersiones acuosas en 5% p/p de poliestireno

7

Los resultados de los experimentos descritos en el cuadro 5 respecto a un sacárido típico hidrófobamente modificado muestran que, de conformidad con la presente invención, los sacáridos hidrófobamente modificados son adecuados como agentes tensioactivos para la estabilización de dispersiones que contienen una alta concentración de un electrólito. El valor CCC obtenido indica que la estabilidad por dispersión está garantizada incluso en una concentración muy baja del sacárido hidrófobamente modificado.

Ejemplo 5

Se hicieron dispersiones de Poli(metilmetacrilato) acuoso (PMMA) al mezclar metilmetacrilato (MMA) (5% p/p), agua (94.7% p/p), persulfato de sodio (K_{2}S_{2}O_{8}) (0.025% p/p) y dodecilsulfato de sodio (SDS) (0.286% p/p). La reacción de polimerización se llevó a cabo bajo una atmósfera de nitrógeno a alrededor de un bar a 70ºC bajo agitación durante 24 horas. Se obtuvo una dispersión de partículas PMMA con un diámetro medio de 61.8 nm. La dispersión obtenida se diluyó con agua a una suspensión de partículas PMMA al 2.5% p/p, que se utilizó para determinar la concentración de coagulación crítica (CCC). Mediante la adición gradual de CaCl_{2} a la suspensión, se encontró un valor CCC para CaCl_{2} de 0.0075 moles/1. La adición a la suspensión de 0.5% p/p (20% p/p en fase dispersa) de un sacárido hidrofóbamente modificado (producto 9 en el cuadro 1 anterior) resultó en una CCC de más de 2.29 moles/1. Esto ilustra, de conformidad con la invención, el efecto estabilizador de dispersión de los sacáridos hidrófobamente modificados en suspensiones que contienen una alta concentración de un electrolito.

Ejemplo 6

Se investigó la influencia de la sal sobre la estabilidad de la espuma (un sistema bifásico de líquido/gas) utilizando un Foamtester R2000 (Sita Messtechnik GmbH, Alemania). El aparato genera en una manera estandarizada espuma en un recipiente de 1500 ml y sigue la estabilidad de la espuma en función del tiempo. En una serie de experimentos, de conformidad con la presente invención, se disolvió una concentración dada de un sacárido hidrófobamente modificado en una solución acuosa de 1 mol/1 NaCl y se pusieron 300 ml de la solución en el Foamtester. El aparato generó espuma al agitar la mezcla en contacto con el aire a 2,000 rpm durante un minuto. En consecuencia, se determinó automáticamente el volumen de espuma generado (V_{0}) y se siguió la estabilidad de la espuma en función del tiempo al medir el volumen de espuma restante (expresado como porcentaje de (V_{0}). Los resultados se muestran en el cuadro 6 a continuación.

CUADRO 6 Estabilidad de espuma de un sistema que contiene un sacárido hidrófobamente modificado en una solución acuosa de 1 mol/1 NaCl

8

Del cuadro 6 se deduce que, en comparación con el uso de SDS, el uso de conformidad con la presente invención de sacáridos hidrófobamente modificados genera, en la presencia de una alta concentración de una sal de electrólito, un mayor volumen de espuma y genera más estabilidad en la espuma.

Ejemplo 7 y 8

El ejemplo 7 muestra una composición cosmética de conformidad con la presente invención, siendo una emulsión antitranspirante altamente estable que contiene una alta cantidad de una sal de aluminio (como agente antitranspirante) en la fase de agua y una carga alta de una fase de aceite (como emoliente), en presencia de un sacárido hidrófobamente modificado como agente tensioactivo.

El ejemplo 8 (comparativo) muestra la misma composición como en el ejemplo 7, pero con la misma cantidad de un agente tensioactivo comercial.

Para preparar las emulsiones de los ejemplos 7 y 8, composiciones de las cuales se indican a continuación, se prepararon por separado las fases A y B a temperatura ambiente (TA) mediante la mezcla homogénea de los ingredientes. En consecuencia, a TA, se añadió la fase B a la fase A en 2 minutos mientras se mezclaba a 3,000 rpm y se homogeneizó adicionalmente la mezcla al agitar a 15,000 rpm durante 3 minutos. La comparación de las composiciones de los ejemplos 7 y 8 mostraron que la formulación del ejemplo 7 seguía siendo estable hacia la coalescencia después de ser almacenado durante 120 a 45ºC, mientras que la emulsión del ejemplo 8, almacenada bajo las mismas condiciones, mostró una separación de aceite significativa.

9

Ejemplo 9 y 10

Los productos para tratamiento capilar por lo general contienen grandes cantidades de electrolitos como materiales activos. Se puede mejorar la calidad de los productos para tratamiento capilar mediante la adición de emolientes. El ejemplo 9 representa un ejemplo de un producto para tratamiento capilar en forma de una emulsión, que contiene un sacárido hidrófobamente modificado como agente tensioactivo de conformidad con la presente invención, el cual está enriquecido con una cantidad significativa de una fase de aceite. El ejemplo 10 (comparativo) presenta una misma emulsión como la del ejemplo 9, pero en la cual el sacárido hidrófobamente modificado fue reemplazado mediante el agente tensioactivo isoestearato de sorbitán. Se indica a continuación la composición de los ejemplos 9 y 10. Para preparar las emulsiones de los ejemplos 9 y 10, se prepararon por separado las fases A y C a temperatura ambiente al mezclar homogéneamente los ingredientes. Posteriormente se añadieron los ingredientes de la fase D a la fase A, y luego se añadió la fase C bajo agitación a 3,000 rpm a dicha mezcla de fases A y B, generando la emulsión del ejemplo 9 y ejemplo 10 respectivamente. Después de un almacenamiento durante 48 horas a 50ºC, la formulación de conformidad con el ejemplo 9 mostró una separación de aceite significativo (coalescencia), mientras que el ejemplo 9 no mostró separación de aceite.

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(Tabla pasa a página siguiente)

10

Ejemplo 11 y 12

Utilizando sacáridos hidrófobamente modificados de conformidad con la invención, se puede preparar una crema facial o para manos que contenga grandes cantidades de un agente humectante (típicamente carboxilato de sodiopirrolidona, Nalindon®, nombre comercial de UCB, Bélgica) y que presente una excelente estabilidad como se muestra en los ejemplos 11 y 12. Las muestras se obtienen al preparar separadamente la fase A bajo un entibiamiento suave (proceso en tibio), B (proceso en frío a TA) y C (proceso en frío a TA). Posteriormente se añade la fase B a la fase A en 2 minutos mientras se mezcla a 3,000 rpm, y un homogeneizado adicional durante 5 minutos a 15,000 rpm. Posteriormente se añade la fase C a la mezcla obtenida bajo una agitación lenta, generando las emulsiones de los ejemplos 11 y 12.

El ejemplo 11 presenta una composición de conformidad con la invención de una crema que contiene un sacárido hidrófobamente modificado, el cual no muestra coalescencia después de un almacenamiento de 120 horas a 45ºC y después de 15 minutos de centrifugado a 13,000 rpm. El ejemplo comparativo 12 probado bajo las mismas condiciones mostró una fuerte coalescencia con la formación eventual de una capa de aceite y una capa acuosa. En los ejemplos 11 y 12 el espesador es silicato de sodio magnesio porque es estable hacia los electrolitos. Los espesadores convencionales con base en ácidos policarboxílicos y ácidos hidrófobamente policarboxílicos pierden su comportamiento espesador bajo las condiciones aplicadas.

11

Los resultados de los ejemplos anteriores muestran claramente que los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y (II) presentan propiedades tensioactivas que hacen estos compuestos útiles como agentes tensioactivos para la preparación de dispersiones que contengan una fase acuosa que contenga una alta concentración de electrolitos, que sean estables a temperatura ambiente o que muestran una estabilidad mejorada en comparación con dispersiones preparadas con agentes tensioactivos conocidos. Las dispersiones de conformidad con la presente invención incluso presentan una excelente estabilidad a temperaturas elevadas como a 50ºC e incluso a temperaturas más altas (por ejemplo la dispersión con el producto 5 en el cuadro 2 permanece estable durante por lo menos 1 mes a 65ºC).

Las dispersiones en las cuales los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y/o (II) se utilizan como agente tensioactivo de conformidad con la presente invención pueden comprender adicionalmente uno o más agentes tensioactivos convencionales, agentes cotensioactivos y/o aditivos como por ejemplo espesadores y modificadores de reología.

Los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y/o (II) son adecuados como agentes tensioactivos para la preparación de cualquier tipo de dispersiones que comprenden una fase acuosa continua, típicamente para la preparación de dispersiones en el campo de los cosméticos y cuidado de la salud, preparaciones de alimentos, aceites de corte, pinturas, tintas, protección de cosechas, pesticidas, insecticidas y herbicidas.

Ya que muchas composiciones cosméticas se basan en sistemas de emulsión, existe un gran interés para formular materiales electrolíticamente activos en emulsiones cosméticas. Los ejemplos 7, 9 y 11 indican que los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y/o (II) son adecuados como agentes tensioactivos para la preparación de dichos sistemas de emulsión que contengan una alta concentración de un electrolito en la fase acuosa. Ejemplos de composiciones cosméticas del tipo emulsión en los que, como de conformidad con la presente invención, los sacáridos hidrófobamente modificados son apropiados como agente tensioactivos son, por ejemplo, cremas, desodorantes, antitranspirantes, productos para tratamiento capilar, champús, productos para salud y cuidado personal que contengan agentes humectantes de tipo electrolítico y productos para el cabello que contengan materiales activos catiónicos y/o anfotéricos.

Con base en las propiedades tensioactivas de los compuestos de fórmula (I) y (II) que se definen anteriormente, la presente invención también provee un método para la preparación de dispersiones y/o para estabilizar dispersiones que comprenden una fase acuosa que contenga una alta concentración de electrolitos, al incluir dicho compuesto o mezcla de dichos compuestos de fórmula (I) y/o (II) en la composición de la dispersión. Las condiciones particulares, como por ejemplo respecto a la concertación de dicho agente(s) tensioactivo(s), la relación de fase(s) no acuosa(s)/fase acuosa continua y otras se puede derivar a partir de la información provista anteriormente.

Se pueden preparar las dispersiones mediante métodos y técnicas convencionales. Por ejemplo, las dispersiones se pueden preparar al juntar y homogeneizar las fases de composición de sistema multifásico, con la adición de uno o más sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula general (I) y/o (II) definidos anteriormente a la fase acuosa, a la(s) fase(s) no acuosa(s) y/o a las fases de composición del sistema multifásico, para convertir la(s) fase(s) no continua(s) en forma de partículas finamente divididas (gotas, partículas sólidas y/o burbujas de gas) dispersas en la fase acuosa continua. El(los) agente(s) tensioactivo(s) de fórmula general (I) y/o (II) se añade(n) típicamente a la fase acuosa antes de que se mezclen las fases de composición y se homogeneicen para generar la dispersión.

Una ventaja considerable de los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y/o (II) es que son compuestos muy versátiles que pueden ser diseñados en virtud de dispersiones en particular y su aplicación. Esta versatilidad resulta de los diversos parámetros que definen la estructura de la molécula, a saber el tipo de sacárido y su grado de polimerización, el tipo de radical hidrófobo y el grado de sustitución promedio. Ventajas adicionales de los sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula (I) y/o (II) residen en el hecho de que se derivan de sacáridos a partir de fuentes renovables, y que los productos generalmente presentan una buena biodegradabilidad y baja toxicidad, si no es que nula, para humanos, mamíferos, aves y peces.

Claims (18)

1. El uso de un agente tensioactivo para la preparación de una dispersión de un sistema multifásico que se comprende una fase acuosa continua, caracterizada porque dicha fase acuosa contiene uno o más electrolitos en una concentración total en escala de límite inferior de 0.1 a 1 mol por litro de fase acuosa, dependiendo de la naturaleza del(los) electrolito(s) y la temperatura de la dispersión, hasta el límite de la solubilidad del(los) electrolito(s) en agua a 25ºC, y que dicho agente tensioactivo es un sacárido hidrófobamente modificado que es un sacárido polimérico sustituido de fórmula general (I) o (II)

(I)[A] _{n}(-M) _{s}

(II)[B] _{m}(-M) _{s'}

en donde [A] _{n} representa un sacárido de tipo fructano, representando [A] una unidad fructosilo o una unidad de terminal glucosilo y n representa el grado de polimerización (GP), siendo el número de unidades de fructosilo y glucosilo en dicha molécula de fructano-sacárido, [B] _{m} representa un sacárido de tipo almidón, representando [B] una unidad glucosilo y m el número de unidades de glucosilo en dicha molécula de sacárido tipo almidón, seleccionado del grupo que consta de almidones modificados y de hidrolisatos de almidón con un equivalente de dextrosa (ED) en la escala de 2 a 47, (-M) representa un radical hidrófobo que sustituye un átomo de hidrógeno de un grupo hidroxilo de dichas unidades fructosilo o glucosilo, que se selecciona del grupo que consta de un radical alquilcarbamoílo de fórmula R-NH-CO- y un radical alquilcarbonilo de fórmula R-CO-, en donde R representa un grupo alquilo saturado o insaturado lineal o ramificado con a partir de 4 a 32 átomos de carbono, s y s', que pueden tener el mismo valor o no, representan el número de dichas porciones hidrófobas que sustituyen la unidad fructosilo o glucosilo, expresadas como el grado de sustitución promedio (GS medio) que está en la escala de 0.01 a 0.5, y la concentración total de sacárido polimérico sustituido de fórmula (I) y/o fórmula (II) está en la escala de 0.10 a 20%, siendo % p/v en fase(s) dispersa(s) en caso de emulsiones, % p/p en fase(s) dispersa(s) en caso de suspensiones y % p/v en fase acuosa en caso de espumas.

2. El uso como se reclama en la reivindicación 1, en donde el sistema multifásico se selecciona del grupo que consta de un sistema bifásico y un sistema trifásico, y la relación entre fase(s) no acuosa(s)/fase acuosa está en la escala de 90:10 a 1:99, expresada como una relación de volumen: volumen en caso en que la(s) fase(s) no acuosa(s) sea(n) fases líquida(s) o de gas, y como una relación de peso:volumen en caso de que la(s) fase(s) no acuosa(s) sea(n) sólido(s).

3. El uso como se reclama en la reivindicación 1, en donde el sistema multifásico es un sistema bifásico que comprende una fase de aceite/fase acuosa y la relación del volumen de fase(s) no acuosa(s)/fase acuosa está en la escala de 65:35 a 20:80.

4. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el sacárido polimérico sustituido es de fórmula (I) de conformidad con la reivindicación 1 y el sacárido de tipo fructano se selecciona del grupo que consta de inulina, oligofructosa, fructo-oligosacárido, inulina parcialmente hidrolizada, levano y levano parcialmente hidrolizado.

5. El uso como se reclama en la reivindicación 4, en donde el sacárido tipo fructano se selecciona del grupo que consta de inulina polidispersa de origen de planta y oligofructosa, fructo-oligosacárido e inulina parcialmente hidrolizada con un grado de polimerización (GP) en la escala de 3 a 9.

6. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el sacárido polimérico sustituido es de fórmula (II) de conformidad con la reivindicación 1 y el sacárido de tipo almidón es un hidrolizado de almidón con un equivalente de dextrosa (ED) en la escala de 2 a 47.

7. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las porciones hidrófobas (-M) del sacárido polimérico sustituido de fórmula (I) ó (II) de conformidad con la reivindicación 1 son todos de la misma naturaleza, siendo radicales de alquilcarbamoílo de fórmula R-NH-CO- en donde los radicales alquilo R pueden ser iguales o diferentes y R tiene los significados de conformidad con la reivindicación 1.

8. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las porciones hidrófobas (-M) del sacárido polimérico sustituido de fórmula (I) ó (II) de conformidad con la reivindicación 1 son todos de la misma naturaleza, siendo radicales de alquilcarbonilo de fórmula R-CO- en donde los radicales alquilo R pueden ser iguales o diferentes y R tiene los significados definidos de conformidad con la reivindicación 1.

9. El uso como se reclama en la reivindicación 1, en donde las porciones hidrófobas (-M) de sacárido polimérico sustituido de fórmula (I) ó (II) de conformidad con la reivindicación 1 son de una naturaleza diferente, siendo un radical alquilcarbamoílo de fórmula R-NH-CO- o un radical alquilcarbonilo de fórmula R-CO-, teniendo R los significados de conformidad con la reivindicación 1 y en donde los radicales alquilo R son iguales o son diferentes.

10. El uso como se reclama en la reivindicación 1, en donde el agente tensioactivo está compuesto de una mezcla de dos o más sacáridos poliméricos sustituidos de fórmula (I) y/o fórmula (II) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9.

11. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el agente tensioactivo o mezcla de agentes tensioactivos se selecciona del grupo que consta de los siguientes compuestos, según el número de producto, fórmula (I) ó (II), tipo, porción hidrófoba y GS medio: 1: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}-, 0.02; 2: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}-,0.08; 3: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}-, 0.09; 4: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}-, 0.2; 5: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0-07; 6: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.09; 7: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.1; 8: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.1; 9: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.1; 10: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.12; 11: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.15; 12: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.21; 13: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.3; 14: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{15}-, 0.21; 15: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{17}-, 0.023; 16: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{17}-, 0.054; 17: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{17}-, 0.11; 18: (I), b, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.3; 19: (I), a, M: R-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{10}-, 0.12; 20: (I), a, M: R-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{14}-, 0.1; 21: (I), a, M: R-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}CH=CH-(CH_{2})_{7}-, 0.05; 22: (I), a, M: R-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{16}-, 0.11; 23: (II), d, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.05; 24: (II), e, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.1; 25: (II), c, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.1; 26: (II), d, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.18; 27: (II), d, M: R-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{10}-, 0.1; 28: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{7}-, 0.11; 29: (I), a, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{15}-, 0.12; 30: (I), f, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.19; 31: (I), f, M: R-NH-CO, R-: CH_{3}(CH_{2})_{11}-, 0.13; en donde la fórmula (I) es [A] n (-M) s; la fórmula (II) es [B]m (-M) s'; y en donde a = inulina, GS medio: 23; b = inulina GP principalmente entre 2 y 8, GP medio: alrededor de 4.5; c = maltodextrina, DE, 2; d = maltodextrina DE, 28; e = maltodextrina, DE 47; f = inulina, GP medio: 13.

12. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la fase acuosa contiene uno o más electrolitos en una concentración total en la escala de 0.5 moles/l a 5 moles/l.

13. El uso como se reclama en la reivindicación 12, en donde la fase acuosa contiene uno o más electrolitos seleccionados del grupo que consta de sales de metal, sales de amonio, sales de amina, sales de amonio cuaternarias y sales de bases orgánicas.

14. El uso como se reclama en la reivindicación 13, en donde las sales se derivan de halogenuros de hidrógeno, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido carbónico y/ ácido láctico y/o son sales que proveen aniones de hidróxido cuando se separan.

15. El uso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la dispersión comprende adicionalmente uno o más agentes tensioactivos convencionales, agentes cotensioactivos, espesadores, modificadores de reología y/o aditivos convencionales.

16. Un método para la preparación de una dispersión y/o para la estabilización de una dispersión de un sistema multifásico que comprende una fase acuosa continua que contiene uno o más electrolitos en una concentración total en la escala de limite inferior de 0.1 a 1 moles por litro, dependiendo de la naturaleza del (los) electrolito(s) y la temperatura de la dispersión hasta el limite de la solubilidad del (los) electrolito(s) en agua a 25ºC que comprende juntar y homogeneizar las fases de composición del sistema multifásico con la adición de uno o más sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula general (I) y/o (II) definidos de conformidad con la reivindicación 1 a la fase acuosa, o a la(s) fase(s) no acuosa(s) o a las fases de composición y opcionalmente con la adición de uno o más agentes tensioactivos convencionales, agentes cotensioactivos y/o aditivos.

17. Dispersión de un sistema multifásico que comprende una fase acuosa continua, caracterizada porque dicha fase acuosa comprende uno o más electrolitos en una concentración total en la escala de limite inferior de 0.1 a 1 mol por litro de fase acuosa, dependiendo de la naturaleza del (los) electrolito(s) y la temperatura de la dispersión, hasta el limite de la solubilidad del (los) electrolito(s) en agua a 25ºC, y que dicha dispersión comprende como agente tensioactivo uno o más sacáridos hidrófobamente modificados de fórmula general (I) o (II) de conformidad con la reivindicación 1, y que opcionalmente comprende además uno o más agentes tensioactivos convencionales, agentes cotensioactivos y/o aditivos.

18. La dispersión de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque el sistema multifásico es un sistema bifásico y dicho sistema bifásico es una emulsión, una suspensión o una espuma.