ES2261988T3

ES2261988T3 - Metodo para preparar emulsiones.

Info

Publication number: ES2261988T3
Application number: ES03776682T
Authority: ES
Inventors: Jan Nuyens; Johan Martens
Original assignee: Katholieke Universiteit Leuven
Current assignee: Katholieke Universiteit Leuven
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: US7629390B2; DE60304728T2; CA2502908A1; US20060040043A1; PT1560641E; CA2502908C; DE60304728D1; WO2004043580A1; MXPA05005132A; ATE323547T1; JP2006506229A; DK1560641T3; EP1560641A1; EP1560641B1; AU2003286008A1

Abstract

Método de emulsificación que comprende el flujo, la conducción o la circulación de una mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles a través de uno o más campos magnéticos con unas condiciones destinadas a la emulsificación de dicha mezcla previa, en el que dicha mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles consiste en leche o comprende al menos un líquido hidrófilo y al menos un líquido lipófilo, en el que dicho líquido lipófilo se selecciona de entre el grupo que consiste en aceites comestibles, grasas, ácidos grasos y ésteres de los mismos formados a partir de un alcohol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presenta de 1 a 18 átomos de carbono, o a partir de un poliol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presenta de 2 a 6 átomos de carbono, o a partir de polietilénglicol o de polipropilénglicol o de metoxipolietilnénglicol que tienen un peso molecular hasta 1500; ácidos naturales o sintéticos, saturados, monoinsaturados o poliinsaturados que tienen de 8 a 24 átomos de carbono y opcionalmente uno o más grupos funcionales tales como el grupo hidroxi o el grupo epoxi; lípidos que comprenden los monoacilgliceroles y los poliacilgliceroles, los fosfoglicéridos, los esfingolípidos, las aminoamidinas, y mezclas de los mismos, y en el que el valor del flujo lineal de dichos líquidos a través de cada campo magnético se encuentra comprendido entre 0, 25 y 25 m/s.

Description

Método para preparar emulsiones.

La presente invención se refiere al campo de la realización de emulsiones. Particularmente, la invención se refiere al campo de la preparación de emulsiones estables de aceite en agua y de agua en aceite. Más específicamente, la invención se refiere a un método y a un sistema de preparación de emulsiones estables realizando una mezcla previa de fluidos inmiscibles, que opcionalmente contienen partículas sólidas, mediante uno o más campos magnéticos.

Antecedentes de la invención

Las emulsiones pueden definirse en líneas generales como dispersiones coloidales metaestables de gotículas líquidas en otra fase líquida. Por regla general, las emulsiones consisten en sistemas dispersos que comprenden al menos dos líquidos que resultan virtualmente insolubles uno en el otro. Aparte de dichos al menos dos componentes en fase líquida y opcionalmente partículas sólidas y/o uno o más emulgentes, la formación de una emulsión requiere energía y tiene lugar en unas condiciones distantes del equilibrio. En general, la formación de una emulsión comprende las dos siguientes etapas:

-: en una etapa inicial, se realiza la mezcla previa de al menos dos componentes, encontrándose dichos al menos dos componentes originalmente en fase líquida inmiscible, realizándose la mezcla previa preferentemente en presencia de una cantidad apta de uno o más emulgentes, a fin de crear gotículas de una fase líquida dispersa en otra fase líquida continua;

-: de allí en adelante, las gotículas resultantes de la etapa inicial se desorganizan por esfuerzos cortantes o mediante diferencias locales de presión, es decir, por fuerzas inerciales, produciendo de este modo una emulsión más estable de gotículas normalmente de menor tamaño.

En la actualidad, en la producción de emulsiones finamente dispersas se utilizan distintos tipos de procesos de emulsificación mecánica, requiriendo cada proceso un equipo específico. En dichos sistemas de emulsificación se pueden reconocer cuatro categorías principales:

-: ruptura de las gotículas en un sistema rotor y estator cortante,

-: ruptura de las gotículas mediante ultrasonidos

-: ruptura de las gotículas en sistemas de alta presión, y

-: formación de gotículas en microporos (utilizando membranas microporosas o microcanales).

También pueden aplicarse procesos no mecánicos, tales como la precipitación de la fase dispersa disuelta previamente en la fase continua, el método de inversión de fase y el método de la temperatura de la inversión de fase.

Las emulsiones pueden producirse directamente como productos para el consumidor y como productos intermedios para utilizar en una amplia gama de aplicaciones industriales que comprenden, en una lista lejos de ser exhaustiva, alimentos, pinturas, cosméticos, productos farmacéuticos, explosivos, combustible para cohetes, lubricantes, agentes para controlar la formación de espuma, etc. La mayoría de las aplicaciones industriales o de los productos para el consumidor requieren que las emulsiones presenten una estabilidad máxima cuando se almacenan. La estabilidad de almacenamiento se refiere al período de tiempo durante el que la emulsión puede mantenerse antes de separarse de nuevo en distintas fases. Los mecanismos que pueden identificarse en el proceso de descomposición de una emulsión comprenden la llamada maduración de Ostwald, el descremado, la agregación, la combinación y la combinación parcial. Se puede influir en el proceso de descomposición de una emulsión o puede realizarse el seguimiento, y por lo tanto la estabilidad de almacenamiento puede controlarse o incrementarse de los dos modos siguientes: utilizando dispositivos mecánicos para controlar el tamaño de las gotículas dispersas y/o añadiendo aditivos químicos estabilizantes o emulgentes a fin de mantener la emulsión dispersa.

Las emulsiones resultan de gran importancia en la industria de los plásticos (es decir, en los polímeros), especialmente en las industrias de detergentes y de productos de limpieza, en la producción de lubricantes, composiciones cosméticas, veterinarias o farmacéuticas (por ejemplo pomadas y ungüentos) y, en particular, en la tecnología de los productos alimentarios así mismo. Debido a que muchas emulsiones comprenden al menos un líquido hidrófilo y al menos un líquido lipófilo, normalmente se realiza otra distinción, en función de la naturaleza de la fase dispersa interna, entre emulsiones de aceite en agua y emulsiones de agua en aceite. La fase interna o la fase externa de la emulsión puede a su vez consistir en un sistema disperso y puede, por ejemplo, comprender partículas de sólidos dispersos en la respectiva fase líquida, refiriéndonos a un sistema de dicho tipo como emulsión multifase. Debido a la tensión interfacial que existe entre las gotículas de la fase interna y las gotículas de la fase continua externa, las emulsiones por regla general resultan termodinámicamente inestables y de este modo tras algún tiempo se produce una separación de fases que puede provocarse, por ejemplo, mediante la sedimentación o la coagulación de gotículas. A fin de evitar dicha separación de fases resulta común, durante la preparación de la emulsión, añadir coadyuvantes de emulsión, tal como emulsionantes (que disminuyen la tensión interfacial) o estabilizantes (que, por ejemplo, evitan o como mínimo retrasan mucho la sedimentación de las gotículas al aumentar la viscosidad de la fase continua
externa).

Cuando se mezclan juntos los como mínimo dos componentes en fase líquida, el resultado inicial consiste en una emulsión bruta dispersa gruesa. Al proporcionar energía mecánica, las gotas grandes de la emulsión bruta se deshacen y se forma la emulsión fina que se pretendía. El tamaño mínimo de gotícula que puede alcanzarse en la última etapa del proceso de emulsificación depende no únicamente del aporte de energía respectivo en el equipo de emulsificación sino también puede verse muy influenciado por la naturaleza y la concentración de los coadyuvantes de la emulsificación. Por ejemplo, a fin de producir emulsiones ultrafinas, resulta esencial que las nuevas superficies de contacto que se forman mecánicamente se vean ocupadas muy rápidamente por el emulsionante a fin de evitar la unión de las gotículas.

El tamaño medio de las gotículas de la fase dispersa puede determinarse según el principio de dispersión luminosa dinámica casi elástica, por ejemplo utilizando un analizador de partículas Coulter N4+ disponible comercialmente en Coulter Scientific Instruments.

Se utiliza una amplia variedad de máquinas dispersoras para producir emulsiones. Las emulsiones con una viscosidad entre media y alta se produce principalmente mediante sistemas de rotor y estator, tales como molinos coloidales o máquinas dispersoras de corona. Las emulsiones con una viscosidad baja se han de producir principalmente utilizando homogeneizadores de alta presión, en cuyo caso la emulsión bruta sometida a una presión comprendida entre aproximadamente 100 bar y 1000 bar se descarga a través de la abertura radial elevada de aproximadamente 10 a 200 \mum de una boquilla homogeneizadora. Se supone que la rotura de las gotas en el presente caso puede atribuirse principalmente al efecto de cavitación. Un tipo específico de homogeneizador consiste en el microfluidizador, que funciona a presiones relativamente bajas de aproximadamente 100 bar. Sin embargo, los homogeneizadores de alta presión no se encuentran exentos de desventajas. Especialmente cuando se emulsionan sistemas polimerizables o cuando se producen emulsiones multifase que comprenden partículas sólidas, la estrecha abertura radial de la boquilla homogeneizadora se puede obstruir con facilidad. La limpieza posterior necesaria requiere mucho tiempo y resulta compleja. Además, las altas presiones utilizadas en dicho tipo de equipo implican problemas de estanqueidad, especialmente cuando se utilizan compuestos líquidos que atacan el material de sellado. Otra desventaja de los homogeneizadores de alta presión consiste en que el número y el tamaño de gota se ven estrechamente relacionados entre sí. Dicho equipo por lo tanto no resulta apto para producir emulsiones en las que se pretende que su fase dispersa disperse partículas sólidas.

Los liposomas pueden definirse como vesículas en las que un volumen acuoso se encierra completamente mediante una membrana de dos capas compuesta de moléculas lipídicas. Cuando se dispersan dichos lípidos en medio acuoso, puede formarse una población de liposomas con unos tamaños comprendidos entre aproximadamente 15 nm y aproximadamente 1 \mum. Los tres tipos principales de lípidos, es decir, fosfolípidos, colesterol y glycolípidos, se tratan de moléculas amfipáticas que, cuando se ven rodeadas por todos los lados por un medio acuoso, tienden a disponerse de modo que las regiones de la "cola" hidrófoba se orienten hacia el centro de la vesícula mientras que las regiones de la "cabeza" hidrófila se vean expuestas a la fase acuosa. Según dicho mecanismo los liposoma de este modo forman bicapas.

En la especialidad se conocen diversos tipos de liposomas. Haciendo referencia a su estructura física, el tipo de liposomas más fácilmente accesible consiste en las vesículas multilaminares (a las que a continuación se hará referencia como MLV, según la práctica habitual en la especialidad), es decir, estructuras dispuestas en capas a modo de catafilos de cebolla caracterizadas por múltiples bicapas de membrana, cada una de ellas separadas de la siguiente por una capa acuosa, presentando habitualmente un tamaño comprendido ente 100 nm y 1 \mum, conocidas por ejemplo a partir de la patente US n° 4.522.803 y la patente US n° 4.558.579. Su producción puede aumentarse de un modo reproducible hasta grandes volúmenes y resultan mecánicamente estables cuando se almacenan durante largos períodos de tiempo.

Contrariamente, las vesículas unilaminares pequeñas (a las que a continuación se hará referencia como SUV, según la práctica habitual en la especialidad) que normalmente presentan un tamaño comprendido entre aproximadamente 15 nm y 200 nm, poseen una única membrana de doble capa y habitualmente resultan difíciles de preparar a gran escala debido a la elevada entrada de energía requerida en su producción y a los riesgos de oxidación e hidrólisis. Además, las SUV resultan inestables termodinámicamente y resultan susceptibles de agregación y de fusión. Además, a medida que aumenta la curvatura de la membrana de la SUV, desarrolla un cierto grado de asimetría, es decir, las limitaciones en la configuración geométrica imponen que un valor significativamente superior al 50% y hasta el 70% de los lípidos que constituyen la bicapa se ubican en el exterior. Debido a dicha asimetría, el comportamiento de las SUV resulta notablemente distinto al de otras membranas de doble capa que comprenden las MLV o de las vesículas unilaminares grandes (estas últimas, a las que a continuación se hará referencia como LUV, presentando normalmente un tamaño comprendido entre aproximadamente 100 nm y 1 \mum).

Haciendo referencia a su estructura química, los liposomas pueden estar compuestos por fosfolípidos neutros, fosfolípidos con carga negativa (acídicos), esteroles, y otros compuestos lipófilos no estructurales. Por ejemplo, puede producirse una población de liposomas sin detergentes que presenten una distribución sustancialmente monomodal (es decir, vesículas unilaminares) alrededor de un diámetro medio superior a 50 nm y presentando una variación de tamaño inferior al doble (por ejemplo según el documento EP-B-185.756) al preparar primero liposomas multilaminares y a continuación pasándolos repetidamente bajo presión a través de un filtro con un tamaño de poro no superior a 100 nm. Para una descripción detallada de los liposomas y los métodos de producción de los mismos, en la presente memoria se hace referencia a Liposomes, a practical approach ("Los liposomas, un enfoque práctico") (1990), Oxford University Press. La producción y el control de calidad de los liposomas se encuentran con muchas de las dificultades expuestas anteriormente en la presente memoria con respecto a otros sistemas dispersos comprendiendo las emulsiones multifase.

Un método de emulsificación en el que se agita una mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles y se hacen circular a través de un campo magnético se da a conocer en el documento GB-A-1055 436.

Por lo tanto existe la necesidad en la especialidad de proporcionar una alternativa económica y mejorada a los procesos existentes mecánicos y no mecánicos para producir emulsiones. En particular, existe una necesidad en la especialidad de proporcionar un proceso de emulsificación que evite el requisito de un equipo mecánico complejo y los costes de mantenimiento asociados, al mismo tiempo que produzca un tamaño de gotícula conveniente dentro de un período de tiempo limitado y simplifique su procedimiento de control de calidad, y al mismo tiempo que se alcance una estabilidad de almacenamiento prolongada de la emulsión resultante. También existe la necesidad en la técnica de modular las características, tal como el tamaño de las micelas, de una emulsión tanto durante su producción o a continuación de la misma. Todas las necesidades anteriores se aplican también a la producción de los liposomas, comprendiendo más específicamente la mejora en la eficacia en la retención y en la estabilidad de los liposomas multilaminares.

Sumario de la invención

Las deficiencias de las técnicas antecedentes tal como se ha comentado anteriormente se superan o se disminuyen mediante el método de la presente invención, tal como se define en la reivindicación 1.

En una forma de realización preferida de la invención, dicha mezcla previa puede comprender además uno o más emulsionantes o estabilizantes de la emulsión.

Un sistema para la preparación de una emulsión según el método de la invención comprende los medios para generar uno o más campos magnéticos, tales como un climatizador de fluido magnético, disponiéndose dichos medios en un circuito o bucle que comprende al menos una zona que contiene un líquido, es decir, un recipiente o depósito, lleno con dos o más líquidos originalmente inmiscibles, comprendiendo dicho sistema además medios por los que dos o más líquidos contenidos en la zona que contiene el líquido pueden conducirse o hacerse circular a través de dicho uno o más campos magnéticos que se generan por ejemplo mediante un climatizador de líquido fluido. Opcionalmente, puede disponerse un dispositivo mezclador en la zona que contiene el líquido del sistema de emulsificación para agitar los dos o más líquidos contenidos en el mismo. En una forma de realización preferida, el circuito o bucle comprende uno o más tubos, canales o conductos por los que dos o más líquidos pueden fluir desde la zona que contiene el líquido y retroceder hacia la misma, y los medios para hacer circular dos o más líquidos a través de uno o más campos magnéticos comprende una o más bombas dispuestas en dicho circuito o bucle. Dicha bomba o bombas pueden diseñarse y funcionar de modo que permitan su control o regulación, por ejemplo manteniendo constante la velocidad a la que se conducen o se hacen circular los dos o más líquidos a través del campo o campos magnéticos o bien variándola según un esquema predeterminado. En una forma de realización más preferida, los dos o más líquidos pueden hacerse circular de nuevo una o más veces a través del campo o campos magnéticos retrocediendo hacia la zona del sistema que contiene el líquido, por ejemplo hasta que se obtiene una emulsión con las características adecuadas (por ejemplo un tamaño o distribución de tamaño medio de las gotículas o de las micelas). Opcionalmente, puede realizarse la mezcla previa de los dos o más líquidos inmiscibles o conducirse a través de un campo magnético antes de transferir la mezcla previa resultante hasta la zona del sistema anteriormente mencionado que contiene el líquido.

El método de la invención puede realizarse de un modo continuo o intermitente, significando este último que se almacena la emulsión en la zona del sistema de emulsificación de la presente invención que contiene el líquido antes y a continuación de conducir o hacer circular dicha emulsión a través de los uno o más campos magnéticos. La circulación intermitente a través del campo magnético puede, para determinadas emulsiones de dos o más líquidos, permitir el aumento de la estabilidad de almacenamiento de dichas emulsiones.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A representa una primera forma de realización de un sistema de emulsificación destinado a realizar un método según la invención.

La Figura 1B representa otra forma de realización de un sistema de emulsificación destinado a realizar un método según la invención.

La Figura 1C representa otra forma más de realización de un sistema de emulsificación destinado a realizar un método según la invención.

La Figura 1D representa otra forma más de realización de un sistema de emulsificación destinado a realizar un método según la invención.

La Figura 2 representa la distribución de las masas relativas de los glóbulos de lípidos en leche semidesnatada antes y tras 5 minutos o 10 minutos de tratamiento magnético según la invención.

La Figura 3 representa la distribución de las masas relativas de las micelas lipídicas en leche entera antes y tras 5 minutos, 10 minutos o 30 minutos de tratamiento magnético según la invención.

La Figura 4 representa otra forma de realización de un sistema de emulsificación.

La Figura 5 representa la distribución de las masas relativas de micelas en una emulsión de aceite de semillas de soja al 20% tras 20 minutos de tratamiento magnético según la invención.

La Figura 6 representa la distribución de las masas relativas de micelas en una emulsión de aceite de semillas de soja al 60% tras 20 minutos de tratamiento magnético según la invención.

La Figura 7 representa la distribución de las masas relativas de micelas en una emulsión acuosa de ácidos grasos tras 30 minutos o 60 minutos de tratamiento magnético según la invención.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se describirá haciendo referencia a determinadas formas de realización y determinados dibujos pero la presente invención no se limita a los mismos sino únicamente a las reivindicaciones adjuntas. Las formas de realización se proporcionan únicamente a título de ejemplo.

La presente invención se refiere al descubrimiento inesperado de que al hacer circular una mezcla inestable de líquidos inmiscibles a través de un campo magnético con las condiciones adecuadas, tales como la intensidad del campo magnético, la temperatura, el número de veces que se hace recircular y similares, se produce una emulsión estable. Además, se identificaron diversos parámetros operacionales del presente método como relevantes para la eficacia de la preparación de una emulsión estable y para la estabilidad de dicha emulsión. La influencia de algunos de dichos parámetros se detalla a continuación y se ilustra en los siguientes ejemplos.

Una primera forma de realización de la presente invención se refiere a un método para preparar emulsiones de dos o más líquidos inmiscibles haciendo fluir, conduciendo o haciendo circular una o más veces una mezcla previa de dichos líquidos, presentando opcionalmente partículas sólidas suspendidas en los mismos, a través de uno o más campos magnéticos. La presente invención también proporciona la utilización del equipo para realizar el método, es decir, un sistema de emulsificación que comprende dos o más líquidos inmiscibles, los medios para generar uno o más campos magnéticos y los medios para hacer fluir o circular dicho fluido una o más veces a través de dicho uno o más campos magnéticos. También puede proporcionarse un sistema para determinar el tamaño medio o la distribución de tamaños de las gotículas o micelas de la emulsión como componente adicional del sistema de emulsificación de la invención.

El número de líquidos inmiscibles no constituye un parámetro crítico de la presente invención. Para algunas emulsiones se prefiere la presencia de al menos un líquido hidrófilo, por ejemplo en fase acuosa o en fase casi acuosa, y al menos un líquido lipófilo (o hidrófobo). La naturaleza química, el tamaño molecular u otras características físicas del líquido lipófilo (o hidrófobo) no resultan críticos. Dichos líquidos lipófilos comprenden, sin limitación, aceites comestibles (por ejemplo el aceite de almendra de palmiste, el aceite láurico, aceites vegetales hidrogenados tales como el aceite de semillas de soja), grasas y productos relacionados; ácidos grasos y ésteres de los mismos (comprendiendo los ésteres que se forman a partir de un alcohol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presente de 1 a 18 átomos de carbono, en particular ésteres metílicos o etílicos, o a partir de un poliol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presente de 2 a 6 átomos de carbono, en particular la glicerina, el trimetilolpropano, el sorbitán, el sorbitol, la pentaeritrita, el neopentilglicol, y mezclas de los mismos, o a partir de macrogol o de polipropilenglicol o de metoxipolietilnenglicol que presenten un peso molecular hasta 1500), preferentemente ácidos naturales o sintéticos, saturados, monoinsaturados o poliinsaturados que presenten de 8 a 24 átomos de carbono y opcionalmente uno o más grupos funcionales tales como el grupo hidroxi o el grupo epoxi tales como los ácidos caprílico, cáprico, láurico, mirístico, palmítico, esteárico, behénico, oleico, linoleico, linolénico, ricinoleico, araquídico, palmitoleico, esteridónico, araquidónico e isopalmítico; lípidos de todos los tipos, comprendiendo los monoacilgliceroles y los poliacilgliceroles, los fosfoglicéridos, los esfingolípidos, las aminoamidinas y similares, y mezclas de los mismos en todas las proporciones, que se utilizan habitualmente para sintetizar liposomas en forma de vesículas multilaminares o unilaminares pequeñas. Tal como se ilustrará en los ejemplos posteriores, la presente invención también se puede aplicar a la emulsificación de hidrocarburos saturados de cadena larga tales como el dodecano, pero sin limitarse al mismo.

Se ha de comprender que el efecto del método de la invención en el tamaño medio de las gotículas o las micelas de la emulsión resulta más importante cuando la intensidad del campo magnético es superior y/o el número de recirculaciones a través del campo magnético es superior. Debido a que la intensidad de los imanes disponibles comercialmente se limita normalmente a aproximadamente 10.000 gausios, un sistema de aumentar el campo magnético eficaz consiste en hacer fluir la suspensión a través de un cierto número de imanes dispuestos en serie (especialmente para limitar o prolongar la duración del tratamiento) y/o en recircular la suspensión diversas veces, es decir, preferentemente al menos 10 veces, más preferentemente al menos 40 veces, a través del mismo campo magnético. Preferentemente la intensidad de cada uno de dichos campos magnéticos utilizados para realizar el método de la invención es de al menos aproximadamente 2000 gausios en la región activa del mismo.

Cualquiera que sea la naturaleza y el número de líquidos inmiscibles, el flujo de la mezcla previa de dichos líquidos a través del campo o campos magnéticos se realiza preferentemente a una temperatura inferior a la temperatura de Curie del material magnético utilizado para generar dicho campo o campos magnéticos, por ejemplo inferior a aproximadamente 400ºC para un dispositivo magnético del tipo Al-Ni-Co. El flujo de la mezcla previa de dichos líquidos a través de dicho campo o campos magnéticos se realiza preferentemente a una temperatura comprendida entre la temperatura de congelación o solidificación y la temperatura de ebullición de dicha mezcla previa a la presión predominante mientras fluye dicha mezcla previa de líquidos a través del campo o campos magnéticos. Por ejemplo, a presión atmosférica, el flujo de dicha mezcla previa de líquidos inmiscibles a través de dicho campo o campos magnéticos se realiza preferentemente a una temperatura de entre aproximadamente 10ºC y aproximadamente 90ºC, por motivos prácticos y económicos más preferentemente comprendida entre aproximadamente 18ºC y aproximadamente 70ºC. Las proporciones respectivas de los líquidos inmiscibles de la mezcla previa a tratar magnéticamente no constituye un parámetro crítico de la presente invención y pueden adaptarse, utilizando la práctica habitual en la especialidad, en función del producto de consumo o de la aplicación industrial a la que se orienta la emulsión pertinente. Por ejemplo, la proporción del líquido o líquidos lipófilos en la mezcla previa puede encontrarse dentro del intervalo que comprende desde aproximadamente el 3% hasta aproximadamente el 60% en peso, preferentemente desde el 5% hasta el 40% en peso, más preferentemente desde el 10% hasta el 35% en peso, en función de la naturaleza exacta de dicho líquido o líquidos lipófilos y de los emulgentes opcionales.

En determinadas mezclas previas de líquidos inmiscibles, puede resultar conveniente realizar el método de la presente invención en presencia de uno o más reguladores de la viscosidad y/o uno o más emulgentes o agentes tensoactivos de cualquier tipo bien conocidos en la especialidad, por ejemplo agentes tensoactivos aniónicos, agentes tensoactivos no fónicos o agentes tensoactivos catiónicos. La selección de los emulgentes aptos y la cantidad conveniente de los mismos, en función de la naturaleza exacta y de la cantidad de dicho líquido o líquidos lipófilos, cae dentro del conocimiento de los expertos en la materia.

Los emulgentes o los agentes tensoactivos aptos comprenden jabones naturales hidrosolubles y agentes tensoactivos sintéticos hidrosolubles. Los jabones aptos comprenden sales metálicas alcalinas o alcalinotérreas, sales amónicas de ácidos grasos de alto peso molecular (C_{10} - C_{22}) sin sustituir o sustituidas, por ejemplo las sales sódicas o potásicas del ácido oleico o esteárico, o de mezclas de ácidos grasos naturales que pueden obtenerse del aceite de coco o del aceite de sebo. Los agentes tensoactivos sintéticos comprenden agentes tensoactivos aniónicos, catiónicos y no iónicos, por ejemplo las sales sódicas o cálcicas del ácido poliacrílico; los derivados sulfonados del bencimidazol que preferentemente contienen entre 8 y 22 átomos de carbono; los alquilarilsulfonatos; los sulfonatos o sulfatos grasos, normalmente en forma de sales metálicas alcalinas o alcalinotérreas, las sales amónicas sin sustituir o las sales amónicas sustituidas con radicales alquilo o acilo que presentan entre 8 y 22 átomos de carbono, por ejemplo las sales sódicas o cálcicas del ácido lignosulfónico o del ácido dodecilsulfónico o una mezcla de sulfatos alcohólicos grasos obtenidos a partir de ácidos grasos naturales, sales metálicas alcalinas o alcalinotérreas de ésteres del ácido sulfúrico o sulfónico (tales como el laurilsulfato sódico) y ácidos sulfónicos de aductos de óxidos grasos de alcohol y etileno. Los ejemplos de los alquilarilsulfonatos los constituyen las sales sódicas, cálcicas o alcanolamínicas del ácido D dodecilbencenosulfónico o del ácido dibutil- naftalenosulfónico o un producto de condensación entre el ácido naftalenosulfónico y el formaldehído. También resultan aptos los correspondientes fosfatos, por ejemplo las sales del éster del ácido fosfórico y un aducto del p-nonilfenol con óxido de etileno y/o propileno o similares.

Los emulgentes aptos comprenden además ésteres parciales de ácidos grasos (por ejemplo láurico, palmítico, esteárico u oleico) o anhídridos del D hexitol (por ejemplo hexitanos y hexidas) derivados del sorbitol, tales como los polisorbatos disponibles comercialmente. Otros emulgentes que pueden utilizarse comprenden, sin limitarse a ellos, materiales derivados de la adición de cadenas de polioxietileno a grupos hidroxilo no esterificados de los ésteres parciales anteriores, tales como el Tween 60 disponible comercialmente en ICI Americas Inc.; y los materiales de polioxietileno y polioxipropileno comercializados por BASF con el nombre comercial de Pluronic.

Preferentemente el método según la invención implica recircular dos o más veces los líquidos a través del campo o campos magnéticos. El número de veces que se realiza la recirculación puede ser bastante elevado, es decir, hasta 10.000 veces a través de un campo magnético, preferentemente hasta 3.000 veces a través de un campo magnético, y puede adaptarse fácilmente al tamaño específico escogido para las gotículas o las micelas de una emulsión diseñada pera una determinada aplicación industrial o producto de consumo. Resulta importante que los líquidos fluyan o circulen a través del campo o campos magnéticos a una velocidad que permita el tratamiento magnético para realizar eficazmente la formación de gotículas o micelas hasta un nivel significativo dentro de un período específico de tiempo. Preferentemente, el valor del flujo lineal de dichos líquidos a través de cada uno de dichos campos magnéticos se encuentra comprendido entre 0,25 y 25 m/s, más preferentemente entre 0,6 y 5 m/s. A la vista de la longitud del campo magnético, puede calcularse que el tiempo de permanencia de dichos líquidos a través de cada uno de dichos campos magnéticos preferentemente se encuentra comprendido entre 60 microsegundos y 10 segundos, en función del número de veces que se realiza la recirculación.

La presente invención también proporciona un proceso industrial que, además de comprender el método de emulsificación descrito anteriormente como una etapa del proceso, puede comprender además una o más etapas posteriores al proceso. Dicho postprocesado puede consistir en una etapa de calentamiento o, especialmente a fin de mejorar la estabilidad de la emulsión resultante, una etapa de enfriamiento preferentemente a una temperatura inferior a la temperatura ambiente, más preferentemente a una temperatura comprendida entre aproximadamente 20ºC y aproximadamente 8ºC. Normalmente resulta conveniente realizar dicha etapa de enfriamiento hasta el momento en que la emulsión está a punto de ser utilizada realmente en la aplicación final pertinente.

En otra forma de realización, dicha etapa de postprocesado puede consistir en una etapa de secado, que puede realizarse mediante cualquier técnica de secado conocida, a fin de eliminar al menos parcialmente el líquido hidrófilo de la emulsión. Por ejemplo, cuando el líquido o líquidos de la fase lipófila consisten en lípidos aptos para sintetizar liposomas, dicha etapa de postprocesado puede consistir en una etapa de congelación y secado apta para poder manejar y almacenar los liposomas formados en estado sólido. En otra variante más de la invención, la etapa de postprocesado puede consistir en una etapa de dilución de la emulsión mediante la adición de un líquido hidrófilo, preferentemente el mismo utilizado originalmente, en dicha emulsión. En otra variante más de la invención, la etapa de postprocesado puede consistir en una etapa en que se somete a ultrasonidos.

Con el objetivo del control de calidad, el proceso de la invención puede comprender además una o dos etapas más de control del tamaño de las gotículas o micelas producidas durante el método de emulsificación. En vista del tipo de magnitud de los tamaños de partícula implicado, dicha etapa de control del tamaño se realiza preferentemente mediante un análisis de dispersión luminosa dinámica. Cuando dicho proceso industrial comprende una etapa de postprocesado realizada a continuación de la etapa de emulsificación, puede además comprender una o más etapas de control del tamaño de las gotículas o las micelas producidas durante o a continuación de dicha etapa de postprocesado, en cuyo caso dicha etapa de control del tamaño puede realizarse mediante un análisis de dispersión luminosa dinámica. La etapa de control del tamaño puede realizarse de modo que se determine el tamaño medio y/o la distribución de tamaño de las gotículas o las micelas producidas durante las diversas etapas del proceso industrial.

Según la experiencia acumulada en la práctica de la invención, se estima que los siguientes parámetros pueden afectar a la estabilidad de almacenamiento de la emulsión obtenida:

-: la estabilidad de la emulsión puede depender del valor del flujo lineal de la mezcla líquida a través del campo o campos magnéticos. Parece ser que existe un valor de flujo umbral por debajo del que se produce poco o ningún aumento en la estabilidad de la mezcla previa. El aumento de la estabilidad de la emulsión se incrementa con dicho valor de flujo lineal. La transición desde un flujo laminar a un flujo turbulento y el hecho de que se produzca una cavitación indeseable puede, en la mayoría de los casos, determinar el valor de flujo lineal máximo admisible. También puede existir un valor de flujo óptimo y puede ser determinado por los expertos en cada equipo sin una experimentación excesiva;

-: la estabilidad de la emulsión se aumenta normalmente cuando se incrementa el número de veces que se produce la recirculación a través del campo o campos magnéticos. Dicho aumento resulta principalmente significativo en el primer grupo de recirculaciones, sin embargo la circulación prolongada no produce un efecto adverso. Por debajo del valor de flujo umbral comentado anteriormente en la presente memoria, al aumentar el número de veces que se produce la recirculación no contribuye en el aumento de la estabilidad de la emulsión;

-: el tiempo transcurrido entre las dos recirculaciones a través del campo magnético mientras la mezcla se encuentra en la zona o conducto que contiene el líquido puede afectar a la estabilidad de la emulsión producida. En una forma de realización preferida la emulsión previa se trata un cierto número de veces con breves intervalos de tiempo de modo que se alcance una estabilidad suficiente para el almacenamiento;

-: también puede resultar importante la estructura de la zona que contiene el líquido (recipiente), especialmente a fin de garantizar que se trata el volumen completo de la emulsión y para evitar zonas en las que puede estancarse la mezcla previa. Dichas zonas estancadas que comprenden una mezcla previa de la emulsión con micelas mayores pueden ser responsables de la coagulación y la separación de fases de la emulsión.

La presente invención también proporciona los productos que presentan una estabilidad de almacenamiento adecuada o mejorada, tales como detergentes, productos de limpieza, lubricantes, cosméticos, composiciones veterinarias y farmacéuticas (es decir, pomadas y ungüentos) y productos alimentarios, que comprenden una emulsión preparada según el método descrito anteriormente en la presente memoria.

La presente invención presenta un cierto número de ventajas sobre los método de las técnicas anteriores. Alcanza una simplificación sustancial desde el punto de vista de los costes en equipo y de mantenimiento asociados al equipo requerido para la emulsificación. Permite gracias a la facilidad de acceso un control eficaz de las características deseadas de la emulsión (comprendiendo el tamaño de las micelas pero no limitándose a ello) y la estabilidad de almacenamiento de la emulsión, cualquiera que sea la naturaleza de la fase lipófila y su proporción en la emulsión. En tercer lugar, resulta aplicable ampliamente a todos los tipos de emulsiones, comprendiendo las emulsiones de aceite en agua y de agua en aceite, así como a la síntesis de todos los tipos de liposomas.

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar los principios y los métodos de la invención pero no se han de interpretar como restricciones del ámbito de la invención en modo alguno.

Ejemplo 1

Preparación de una emulsión de aceite en agua

0,930 kg de un ácido graso disponible comercialmente en Oleon (Bélgica) con el nombre comercial de Radiacid 0166 y 0,061 kg de un agente tensoactivo disponible comercialmente en Oleon (Bélgica) con el nombre comercial de Radiasurf 7403 se añadieron a 2 kg de agua desmineralizada. La mezcla previa resultante se agitó enérgicamente con un mezclador IKA RE16 a 300 rpm y a continuación se calentó lentamente la suspensión hasta una temperatura comprendida entre 60 y 65ºC con un calentador IKA RCT, controlándose dicha temperatura mediante un sistema IKA ETS-D4. Transcurrida 1 hora, la temperatura hubo alcanzado los 60,7ºC. A continuación, 11,7 g de una disolución de NaOH al 50% en peso se añadieron gota a gota mientras se continuaba agitando la mezcla, produciéndose un aumento en la temperatura hasta 62,2ºC. Como resultado de ello se obtuvo una suspensión blanca.

A continuación la suspensión caliente se trató magnéticamente en el sistema de emulsificación que se ilustra esquemáticamente en la figura 1A y que se describe a continuación. El sistema comprende un conducto (1); dos dispositivos magnéticos externos (2) dispuestos en serie, disponibles comercialmente en CEPI-CO (Antwerp, Bélgica) con el nombre comercial de CEPI-SAN R1/2D y que proporcionaron una intensidad de aproximadamente 10.000 gausios, disponiéndose dichos dispositivos magnéticos de modo que crearan dos campos magnéticos ortogonales consecutivos en el interior del fluido circulante; una bomba (4) disponible comercialmente en Thermo Electron GmbH, Karlsruhe, Alemania, con el nombre comercial de Haake D8 y dispuesta en el interior de un recipiente (5) produciéndose el llamado baño de circulación Haake para recibir la suspensión. El conducto (1) se unió a la bomba (4) de tal modo que el dispositivo magnético (2) se encontraba en la dirección anterógrada. Se vertió la suspensión caliente en el depósito (5) mientras se iniciaba inmediatamente la agitación mecánica mediante el mezclador IKA RE16 (no ilustrado en la figura 1A) funcionando a 200 rpm. Se bombeó la suspensión mediante la bomba (4) a una velocidad de aproximadamente 3 l/minuto a través de los dispositivos magnéticos (2) y dicho tratamiento se continuó durante 360 minutos, al mismo tiempo que se dejaba que la suspensión se enfriara espontáneamente.

Se determinó la temperatura de la mezcla durante el tratamiento y, en determinados períodos de tiempo, se tomó una muestra de la suspensión tratada y se almacenó a temperatura ambiente (aproximadamente 20°C). Se mantuvieron las muestras en unos pequeños frascos de vidrio (7 ml) para su inspección visual. En la tabla 1 se proporciona una visión de conjunto de los datos del muestreo (temperatura y número de referencia de la muestra).

TABLA 1

Tiempo (min)	Temperatura (°C)	Muestra
0	58,8	s0
15	51,6	s1
60	39,9	s2
180	30,6	s3
360	28,8	s4

La muestra s0 se separó rápidamente en una capa superior de color amarillo pálido y una capa de agua blanca. Cada una de las muestras de emulsión s1 a s4 aparecieron como estables a simple vista al cabo de 6 horas. Tras almacenar durante la noche a temperatura ambiente, la mayor parte de las muestras de emulsión s1 a s4 presentaron alguna separación de fases, aunque menos significativa cuando se continuó un tratamiento magnético más largo (por ejemplo la muestra s4).

Dicho experimento demuestra que al conducir una mezcla previa de una fase acuosa y una fase lipófila a través de un campo magnético con las condiciones adecuadas aumenta significativamente la estabilidad de almacenamiento de dicha mezcla previa de aceite en agua.

Ejemplo 2

Preparación de una emulsión de aceite en agua

En una primera etapa, 1,163 kg del mismo ácido graso y 0,076 kg del mismo agente tensoactivo utilizados en el ejemplo 1 se añadieron a 2,5 kg de agua desmineralizada. La mezcla previa resultante se agitó enérgicamente con un mezclador IKA RE16 a 300 rpm. A continuación se calentó lentamente la suspensión hasta una temperatura de 63ºC con un calentador IKA RCT. La temperatura se controló mediante un sistema IKA ETS-D4. Una vez la temperatura hubo alcanzado los 60,5ºC. Se añadieron gota a gota a la suspensión 14,62 g de una disolución de NaOH al 50% en peso mientras se continuaba agitando la mezcla. A continuación se dejó que la suspensión se enfriara hasta 40ºC.

En una segunda etapa, 1,5 l de la suspensión (todavía a una temperatura de 40ºC) se vertieron en la zona que contiene el líquido (5), presentando un volumen de 2 l, del sistema de emulsificación ilustrado en la figura 1B. Dicha zona que contiene el líquido (5) consiste en un matraz cilíndrico con una zona inferior en forma cónica a la que une un conducto (1a) (disponible comercialmente con el nombre comercial de Masterflex Tygon lab I/P 70 en Cole-Parmer Instrument Company). Mediante la bomba (4) (disponible comercialmente en Cole-Parmer Instrument Company con el nombre comercial de Masterflex I/P) se bombeó la suspensión a través del conducto (1b) hasta la parte superior del frasco (5). Un dispositivo magnético comercial (2) disponible comercialmente en CEPI-CO (Antwerp, Bélgica) con el nombre comercial de CEPI-SAN R1/4D se unió al extremo del conducto (1b) en el orificio de entrada de la zona que contiene el líquido (5). Se accionó la bomba (4) continuamente a una velocidad de 4,7 l/minuto durante 60 minutos.

En determinados períodos de tiempo (expresados en minutos), se tomaron unas muestras de la suspensión tratada magnéticamente en unos pequeños frascos de vidrio (7 ml) para su inspección visual y se almacenaron tanto a temperatura ambiente (comprendida entre 20ºC y 25ºC) o en el refrigerador (7ºC). La muestra s0, con una indicación de tiempo 0', se tomó en el orificio de salida del dispositivo magnético (2) después de un único paso de la suspensión a través de dicho dispositivo, mientras que las muestras s1 a s3 se tomaron del matraz (5). En la tabla 2 se proporciona una visión de conjunto de los datos del muestreo (números de referencia de la muestra).

TABLA 2

Tiempo (min)	Muestra a temperatura ambiente	Muestra del refrigerador
0'	s0	s'0
15	s1	s'1
30	s2	s'2
60	s3	s'3

3,5 horas después del muestreo, las muestras s0 y s'0 presentaron segregación de fases. La inspección de las muestras s1, s'1, s2, s'2, s3 y s'3 demostraron que todavía eran estables 21 horas tras el muestreo pero, tras un almacenamiento de 92 horas, presentaron alguna separación de fases. Ello indica que, bajo las presentes condiciones experimentales, un único paso de la suspensión a través del campo magnético proporciona una estabilidad de almacenamiento de la emulsión resultante muy limitada.

Ejemplo 3

Tratamiento magnético de una mezcla previa de ácidos grasos acuosos

Se preparó una suspensión acuosa de ácidos grasos exactamente igual que en la primera etapa del ejemplo 2. Después de un nuevo enfriamiento espontáneo y el almacenamiento durante 5 días a temperatura ambiente (aproximadamente 20ºC), el baño de la suspensión de la mezcla previa se agitó otra vez más (mediante un IKA RE16 funcionando a 300 rpm) pero no se calentó. Parte del baño se utilizó como prueba en blanco tal como se explica posteriormente.

Se vertieron 250 ml de la suspensión de la mezcla previa (todavía a temperatura ambiente) en la zona que contiene el líquido (5), presentando un volumen de 2 litros, del sistema de emulsificación ilustrado en la figura 1C. Dicha zona que contiene el líquido (5) consiste en un matraz cilíndrico con una zona inferior en forma cónica. Un dispositivo magnético comercial (2) (el mismo utilizado en el ejemplo 2) se dispone en un bucle en el orificio de salida de la zona que contiene el líquido (5), con la excepción del experimento en blanco. El bucle consiste en un conducto (1a, 1b) (igual al utilizado en el ejemplo 2) que conecta el dispositivo magnético comercial (2) al orificio de entrada del matraz (5) mediante una bomba (4) (la misma utilizada en el ejemplo 2). Dicha bomba se accionó continuamente a una velocidad de 4,7 l/minuto.

En determinados períodos de tiempo (expresados en minutos), se tomaron unas muestras de la suspensión tratada magnéticamente en el extremo del conducto (1b) dispuesto en el orificio de entrada del matraz (5), desconectándose la bomba (4) durante el muestreo. Las muestras se mantuvieron en unos pequeños frascos de vidrio (7 ml) para su inspección visual y se almacenaron a temperatura ambiente (comprendida entre 20ºC y 25ºC) o en el refrigerador (7ºC). En la tabla 3 se proporciona una visión de conjunto de los datos del muestreo (tiempo de muestreo, número de veces que se realiza la recirculación y número de referencia de la muestra). El número de pases (veces que se realiza la recirculación) tal como se proporciona en la tabla 3 se estimó basándose en el volumen de la suspensión de la mezcla previa introducida en el matraz y la velocidad del flujo.

TABLA 3

	Tiempo (min)	Número de pases	Muestra a temp. ambiente	Muestra a 7ºC
Experimento con el	0'	1	s0	s'0
dispositivo magnético	1	12	s1	s'1
	2	24	s2	s'2
	15	180	s3	s'3
Experimento en blanco	2	24	b2	b'2
	15	180	b3	b'3

Todas las muestras preparadas con el dispositivo magnético consistieron en emulsiones, cuya estabilidad dependió del tiempo de tratamiento. Tras 18 horas de almacenamiento, la muestra s0 y la muestra s'0 presentaron alguna separación de fases. Las muestras s1, s'1, s2 y s'2 todavía eran estables al cabo de 22 horas, pero su inspección tras 42 horas indicó una cierta separación de fases. La muestra s3 presentó separación de fases únicamente 51 horas tras el tratamiento. 14 días tras el tratamiento, la muestra s'3 todavía era estable.

La estabilidad de las muestras del experimento en blanco fue claramente inferior a la de las tratadas magnéticamente: las muestras b2, b'2, b3 y b'3 presentaron separación de fases dentro de las 20 horas tras el tratamiento. Ello demuestra que al conducir la emulsión a través del campo magnético bajo las anteriores condiciones experimentales se contribuye significativamente a la formación de una emulsión estable.

Ejemplo 4

Tratamiento magnético de una mezcla previa de ácidos grasos acuosos

Se preparó una suspensión acuosa de ácidos grasos exactamente igual que en la primera etapa del ejemplo 2. Después de un nuevo enfriamiento espontáneo y el almacenamiento durante 11 días a temperatura ambiente (aproximadamente 20ºC), el baño de la suspensión de la mezcla previa se agitó otra vez más (mediante un IKA RE16 funcionando a 300 rpm) pero no se calentó. Parte del baño se utilizó como prueba en blanco tal como se explica posteriormente.

Se trataron 250 ml de la suspensión de la mezcla previa (todavía a temperatura ambiente) en el sistema de emulsificación ilustrado en la 1C, accionándose continuamente la bomba a una velocidad de 6,3 l/minuto, excepto si el dispositivo magnético no se encontraba dispuesto en el bucle durante el experimento en blanco. Tras 1 hora de tratamiento, se efectuó el muestreo de la emulsión tanto en el orificio de salida del conducto como en el matraz (5). Las muestras se mantuvieron en unos pequeños frascos de vidrio (7 ml) para su inspección visual y se almacenaron tanto a temperatura ambiente (25ºC) o en el refrigerador (7ºC). En la tabla 4 se proporciona una visión de conjunto de los datos del muestreo (ubicación del muestreo, número de referencia de la muestra).

TABLA 4

	Muestreo	Muestra a temp. ambiente	Muestra del refrigerador
Experimento con el	recipiente	s1	s'1
dispositivo magnético	conducto	s2	s'2
Experimento en blanco	recipiente	b1	b'1
	conducto	b2	b'2

Las muestras b'1 y b'2 eran todavía estables tras 96 horas de almacenamiento. Se produjo separación de fases en las muestras b1 y b2 tras 29,5 y 70 horas respectivamente. Las muestras s1 y s2 presentaron separación de fases tras 101 y 165 horas de almacenamiento respectivamente. Las muestras s'1 y s'2 eran todavía estables tras 197 horas de almacenamiento.

Se observa un aumento de la estabilidad de almacenamiento en comparación con los experimentos previos de los ejemplos 2 y 3. Ello puede atribuirse a una velocidad de bombeo superior (con respecto al ejemplo 3) o al hecho de que la emulsión se bombeó en el matraz (5) a través del dispositivo magnético (con respecto al ejemplo 2).

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Ejemplo 5

Estabilidad de la emulsión de ácidos grasos

Se preparó una suspensión acuosa de ácidos grasos exactamente como en la primera etapa del ejemplo 2.

En una segunda etapa, 1,5 l de la suspensión (todavía a una temperatura de 40ºC) se vertieron en la zona que contiene el líquido (5), presentando un volumen de 2 l, del sistema de emulsificación ilustrado en la figura 1C, accionándose continuamente la bomba (4) a una velocidad de 4,7 l/minuto. Tras 1 hora de tratamiento, se bombeó la emulsión a través del dispositivo magnético en un matraz de Erlenmeyer de vidrio de 1 l en el que se recogió la muestra y se almacenó a temperatura ambiente para la posterior determinación de la estabilidad mediante una inspección visual. Se descubrió que la muestra era estable durante más de 19 días, es decir, un período significativamente superior al de las muestras de ejemplo 3 habiéndose sintetizado bajo las mismas condiciones pero almacenándose en pequeños frascos de cristal. Ello indica que factores tales como la relación entre la superficie y el volumen, la forma y la naturaleza química del recipiente de almacenamiento pueden resultar críticos para la estabilidad de la emulsión, especialmente cuando se pretende estabilidad para períodos largos de almacenamiento. Por lo tanto, la evaluación de la estabilidad de la emulsión de las muestras de emulsión almacenadas en frascos pequeños tal como en los ejemplos 1 a 3 representan bastante bien un tipo de análisis de estabilidad acelerado.

Ejemplo 6

Tratamiento magnético de la leche semidesnatada

En el presente experimento se utilizó leche semidesnatada sintetizada por Stassano (Bélgica) que contenía 1,6 de lípidos/100 ml y 3,3 g de proteínas/100 ml. El sistema de emulsificación utilizado se ilustra en la figura 1D y comprende un frasco cilíndrico (5) con una zona inferior en forma cónica que se utiliza como zona que contiene el líquido. Un dispositivo magnético (2) del tipo Al-Ni-Co (el mismo utilizado en el ejemplo 2), que proporciona una intensidad de aproximadamente 10.000 gausios, se une al extremo inferior del frasco (5) mediante un conducto (Masterflex Tygon lab I/P 70 de Cole-Parmer Instrument Company) de modo que el dispositivo magnético se encuentre en dirección anterógrada. El conducto (1a, 1b) conecta el dispositivo magnético comercial (2) mediante una bomba (4) (Masterflex I/P) con el orificio de entrada del matraz (5). Se dispone el sistema completo en una caja (6) llena con una mezcla de agua y hielo. El dispositivo magnético (2), parte del conducto (la) y parte del frasco (5) se sumergen en dicha mezcla. Dicho montaje permite enfriar la leche a una temperatura inferior a los 20°C.

Una vez se han vertido 500 ml de leche en el frasco (5), se pone en marcha la bomba (4) y se acciona continuamente a un valor de flujo de 4,7 l/minuto, es decir, una velocidad lineal de 1,1 m/s. Antes del tratamiento, y tras 5 minutos y 10 minutos de tratamiento respectivamente, se tomaron muestras del frasco (5) para su análisis posterior.

Se analizó el tamaño de las micelas lipídicas presente en la leche por dispersión luminosa difusiva, utilizando un aparato para determinar el tamaño de las partículas de alto rendimiento con un láser de He y Ne (2,5 mW) de ALV Company. Se realizaron las determinaciones utilizando agua como referencia estándar de viscosidad, y sin realizar corrección alguna para la viscosidad, por lo tanto los tamaños de las micelas se han de interpretar como relativos y no como valores absolutos, tal como se ilustra en la figura 2.

En la figura 2 se ilustran tres efectos importantes del tratamiento magnético:

-: una reducción muy significativa de la masa relativa de las micelas con un tamaño comprendido entre 5.000 y 45.000 nm. Tras 10 minutos de tratamiento dichas micelas grandes han desaparecido completamente;

-: el pico del tamaño de las micelas aproximadamente en los 600 nm se vuelve más agudo (es decir, una distribución de tamaños de las micelas más estrecha alrededor de los 600 nm) cuando se incrementa el período de tratamiento;

-: en el área de las micelas menores o partículas de tamaño medio, se produce claramente un desplazamiento del pico de los 20 nm (antes del tratamiento) hacia el pico de los 13 nm (tras 5 minutos de tratamiento) y un pico de 9 nm de importancia significativa (tras 10 minutos de tratamiento), es decir, una reducción superior al 50% del tamaño medio de las micelas menores.

Ejemplo 7

Tratamiento magnético de la leche entera

En el presente experimento se utilizó leche entera sintetizada por Stassano (Bélgica) que contenía 3,6 de lípidos/100 ml y 3,3 g de proteínas/100 ml. Se trataron 400 ml de dicha leche entera en el mismo sistema de emulsificación del ejemplo 6. Antes del tratamiento, y tras 5 minutos, 10 minutos y 30 minutos de tratamiento respectivamente, se tomaron muestras del frasco y se analizaron mediante la misma técnica del ejemplo 6.

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Los efectos del tratamiento magnético se ilustran en la figura 3:

-: la masa relativa de micelas lipídicas con tamaños comprendidos entre 4.000 y 53.000 nm se ve reducida significativamente. Tras 10 minutos de tratamientos dichas micelas grandes han desaparecido casi completamente;

-: se observó un aumento en la presencia de micelas con un tamaño de partícula de aproximadamente 600 nm, se supone que debido a la disgregación de las micelas mayores con unos tamaños superiores a 4.000 nm; y

-: se observó un desplazamiento de las micelas pequeñas hacia unos tamaños incluso menores.

Ejemplo 8

Tratamiento magnético de una emulsión de agua en aceite de dodecano

20 g de dodecano (disponible comercialmente en Acros Organics, con una pureza del 99%) y 1 g de un agente tensoactivo disponible comercialmente en Oleon (Bélgica) bajo el nombre comercial de Radiamuls 2152 (calentado previamente hasta aproximadamente 40ºC) se mezclaron en una botella de vidrio, produciéndose una mezcla transparente. A continuación se añadieron 80 g de agua bidestilada y se agitó enérgicamente la botella, produciéndose una emulsión blanca lechosa. Dicha emulsión se trató magnéticamente en el sistema de emulsificación ilustrado en la figura 4 y que comprende, en un bucle, un conducto (1) (Masterflex Tygon lab I/P 70 de Cole-Parmer Instrument Company), un dispositivo magnético (2) del tipo Al-Ni-Co que proporcionó al sistema una intensidad de aproximadamente 10.000 gausios (el mismo utilizado en el ejemplo 3) y una válvula esférica horizontal de 3 vías (disponible comercialmente en Georg Fisher Rohrleritungssysteme AG con el nombre comercial de 343 DN 10/15). El conducto (1) se unió a una bomba (4) (Masterflex I/P) de modo que el dispositivo magnético (2) se encontraba en la dirección anterógrada. El volumen total de dicho sistema es de 0,100 l. Parte del sistema se dispone en una caja (6) enfriada con una mezcla de agua y hielo. Como resultado de ello se mantiene la temperatura de la emulsión por debajo de la temperatura ambiente durante el tratamiento. La emulsión se trató magnéticamente durante 20 minutos mientras se aplicaba una velocidad de bombeo de 4,7 l/minuto (correspondiente a un flujo laminar de 1,1 m/s).

Se realizó un muestreo a temperatura ambiente de la emulsión tratada magnéticamente, se realizó una inspección visual de la muestra (s2) y se comparó con la muestra correspondiente (s1) tomada antes del tratamiento, recogiéndose y manteniéndose ambas muestras en una botella de vidrio de 120 ml. La muestra s1 presenta una separación de fases dentro de un período de 2 horas, comprendiendo una capa superior acuosa transparente. La muestra s2 era todavía estable tras 94 horas, produciéndose su separación de fases únicamente tras 118 horas.

Ejemplo 9

Tratamiento magnético de una emulsión de aceite de semillas de soja al 20%

Se mezclaron en una botella de vidrio 20 g de aceite de semillas de soja (disponible comercialmente en Lesieur) y 5 g del mismo agente tensoactivo Radiasurf 7403 ya utilizado en el ejemplo 1, produciéndose una mezcla de color amarillo túrbido. Se añadieron 80 g de agua bidestilada y la botella se agitó enérgicamente, produciéndose una emulsión de color amarillo pálido.

Dicha emulsión se trató magnéticamente en el sistema de emulsificación ilustrado en la figura 4 con la misma velocidad de bombeo de 4,7 l/minuto. Se realizó un muestreo a temperatura ambiente de la emulsión tratada magnéticamente, se realizó una inspección visual de la muestra (s2) y se comparó con la muestra correspondiente (s1) tomada antes del tratamiento. El aumento de la estabilidad de almacenamiento resultó significativo, ya que s1 presentó una separación de fases solamente 5 minutos tras la preparación, mientras que s2 era todavía estable tras 3 horas de almacenamiento a temperatura ambiente y presentó separación solamente tras 13,5 horas de almacenamiento. La muestra s2 también se analizó mediante dispersión luminosa difusiva bajo las mismas condiciones del ejemplo 6. La figura 5 ilustra la distribución de tamaños de las micelas de la muestra s2 dentro del intervalo comprendido entre 30 nm y 100.000 nm. En la presente emulsión se encuentran dos tamaños de micelas principales: el tamaño de la fracción más importante se encuentra alrededor de una media de 1.100 nm, al mismo tiempo que se encuentra presente una segunda fracción de menor importancia con un tamaño medio de aproximadamente 65 nm. El pico en 100.000 es debido al procesamiento matemático y por lo tanto no resulta representativo de la composición de la muestra.

Ejemplo 10

Tratamiento magnético de una emulsión de aceite de semillas de soja al 60%

Se mezclaron en una botella de vidrio 60 g de aceite de semillas de soja (disponible comercialmente en Lesieur) y 5 g del mismo agente tensoactivo Radiasurf 7403 ya utilizado en el ejemplo 1, produciéndose una mezcla de color amarillo. Se añadieron 40 g de agua bidestilada y la botella se agitó enérgicamente, produciéndose una emulsión de color amarillo túrbido.

Dicha emulsión se trató magnéticamente en el sistema de emulsificación ilustrado en la figura 4 con la misma velocidad de bombeo de 4,7 l/minuto. Se realizó un muestreo a temperatura ambiente de la emulsión tratada magnéticamente, se realizó una inspección visual de la muestra (s4) y se comparó con la muestra correspondiente (s3) tomada antes del tratamiento. El aumento de la estabilidad de almacenamiento resultó significativo, ya que s3 presentó una separación de fases solamente 60 minutos tras la preparación, mientras que s4 era todavía estable tras 18 horas de almacenamiento a temperatura ambiente y presentó separación solamente tras 109 horas de almacenamiento. La muestra s4 también se analizó mediante dispersión luminosa difusiva bajo las mismas condiciones del ejemplo 6. La figura 6 ilustra la distribución de tamaños de las micelas de la muestra s4 dentro del intervalo comprendido entre 10 nm y 100.000 nm. En la presente emulsión se encuentran dos tamaños de micelas principales: el tamaño de la fracción más importante se encuentra alrededor de una media de 950 nm, al mismo tiempo que se encuentra presente una segunda fracción de menor importancia con un tamaño medio de aproximadamente 15 nm. El pico en 100.000 es debido al procesamiento matemático y por lo tanto no resulta representativo de la composición de la muestra.

Ejemplo 11

Preparación de una emulsión de aceite en agua

En una segunda etapa, dicha suspensión (todavía a una temperatura de 40ºC) se trató en el sistema de emulsificación ilustrado en la figura 4, accionándose continuamente la bomba (4) a una velocidad de 1,7 l/minuto (correspondiente a un valor de flujo lineal de 0,4 m/s).

En determinados períodos de tiempo (expresados en minutos) se tomaron unas muestras de la suspensión tratada magnéticamente y se almacenaron tanto a temperatura ambiente (comprendida entre 25ºC y 30°C) o en el refrigerador (7ºC) para su inspección visual o un análisis de dispersión luminosa dinámica (DLS), utilizando la misma técnica del ejemplo 6. En la tabla 5 se proporciona una visión de conjunto de los datos del muestreo (números de referencia de las muestras). La muestra s'2, con una indicación de tiempo 0', indica una muestra tomada brevemente tras el vertido de la emulsión en el sistema de conductos (al hacerlo de este modo, la bomba se puso en marcha unas pocas veces, significando que el líquido ya había pasado a través del dispositivo magnético unas pocas veces).

TABLA 5

	Muestra a temp. ambiente	Muestra en el refrigerador	DLS
0	s1	s'1
0'		s'2
15		s'3
30		s'4	s''4
60	s5	s'5	s''5

Las muestras s1 y s'1 se separaron rápidamente en una capa superior de color amarillo pálido y una capa acuosa blanca. La muestra s'2 se separó de un modo similar 4 horas más tarde. La muestra s'3 se separó tras 14 horas. Las muestras s'4, s5 y s'5 permanecieron homogéneas durante como mínimo 72 horas pero se separaron tras 138 horas.

La figura 7 ilustra la distribución de las masas relativas de las micelas (en un intervalo comprendido entre 10 nm y 2.000 nm) de las muestras s''4 y s''5 obtenidas tras 30 minutos y 60 minutos de tratamiento respectivamente. Ello demuestra claramente un estrechamiento de la distribución alrededor del tamaño medio de aproximadamente 150 nm con un tratamiento magnético prolongado de 1 hora.

Claims

1. Método de emulsificación que comprende el flujo, la conducción o la circulación de una mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles a través de uno o más campos magnéticos con unas condiciones destinadas a la emulsificación de dicha mezcla previa, en el que dicha mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles consiste en leche o comprende al menos un líquido hidrófilo y al menos un líquido lipófilo, en el que dicho líquido lipófilo se selecciona de entre el grupo que consiste en aceites comestibles, grasas, ácidos grasos y ésteres de los mismos formados a partir de un alcohol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presenta de 1 a 18 átomos de carbono, o a partir de un poliol alifático saturado o insaturado lineal o ramificado que presenta de 2 a 6 átomos de carbono, o a partir de polietilénglicol o de polipropilénglicol o de metoxipolietilnénglicol que tienen un peso molecular hasta 1500; ácidos naturales o sintéticos, saturados, monoinsaturados o poliinsaturados que tienen de 8 a 24 átomos de carbono y opcionalmente uno o más grupos funcionales tales como el grupo hidroxi o el grupo epoxi; lípidos que comprenden los monoacilgliceroles y los poliacilgliceroles, los fosfoglicéridos, los esfingolípidos, las aminoamidinas, y mezclas de los mismos, y en el que el valor del flujo lineal de dichos líquidos a través de cada campo magnético se encuentra comprendido entre 0,25 y 25 m/s.

2. Método de emulsificación según la reivindicación 1, en el que dicho líquido hidrófilo consiste en una fase acuosa o casi acuosa.

3. Método de emulsificación según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha mezcla previa comprende además uno o más reguladores de la viscosidad y/o uno o más emulgentes o agentes estabilizantes de la emulsión o agentes tensoactivos.

4. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha mezcla previa comprende además unas partículas sólidas suspendidas en la misma.

5. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la intensidad de cada uno de dichos campos magnéticos es de como mínimo de 2.000 gausios.

6. Método de emulsificación según la reivindicación 2, en el que la proporción de dicho líquido lipófilo en dicha mezcla previa se encuentra comprendida entre el 3 y el 60% en peso.

7. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles se hace recircular entre 10 y 10.000 veces a través de cada uno de dichos campos magnéticos.

8. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el valor del flujo lineal de dichos líquidos a través de cada uno de dichos campos magnéticos se encuentra comprendido entre 0,6 y 5 m/s.

9. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tiempo de permanencia de dicho fluido a través de cada uno de dichos campos magnéticos se encuentra comprendido entre 60 microsegundos y 10 segundos.

10. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el flujo de dichos líquidos a través de dicho campo o campos magnéticos se efectúa a una temperatura comprendida entre 10ºC y 90ºC.

11. Proceso industrial que comprende un método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como una etapa del proceso.

12. Proceso industrial según la reivindicación 11, en el que dicho proceso comprende además una o más etapas de postprocesado realizadas a continuación de la etapa de emulsificación.

13. Proceso industrial según la reivindicación 12, en el que dicha etapa de postprocesado consiste en una etapa de secado destinada a eliminar al menos parcialmente el líquido hidrófilo presente en la etapa de emulsificación.

14. Proceso industrial según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que dicho proceso comprende además una o más etapas de control del tamaño de las gotículas o micelas producidas durante la etapa de emulsificación.

15. Proceso industrial según la reivindicación 14, en el que dicha etapa de control del tamaño se realiza mediante un análisis de dispersión luminosa dinámica.

16. Proceso industrial según la reivindicación 12, en el que dicha etapa de postprocesado consiste en una etapa de exposición a ultrasonidos.

17. Método de emulsificación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha mezcla previa de dos o más líquidos inmiscibles consiste en leche, por lo que el tamaño medio de las micelas o partículas más pequeñas contenidas en la leche se reduce en al menos un 50%.