ES2281508T3 - Nuevos aditivos para evitar la aglutinacion de emulsionantes en polvo. - Google Patents
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Abstract
Composición en polvo que comprende un emulsionante alimenticio en polvo y por lo menos un aditivo antiaglutinante, seleccionado de entre el grupo constituido por óxidos alcalinotérreos, hidróxidos alcalinotérreos o una mezcla de los mismos.
Description
Nuevos aditivos para evitar la aglutinación de
emulsionantes en polvo.
La presente invención se refiere a unos nuevos
aditivos para evitar la aglutinación de emulsionantes en polvo y
aumentar la actividad antiaglutinante de los aditivos
antiaglutinantes, produciendo un polvo de libre flujo y una
reducción importante o completa de la aglutinación.
Las aplicaciones posibles de la presente
invención están relacionadas con la industria alimentaria, la
industria cosmética y la industria farmacéutica.
Algunos agentes tensioactivos y emulsionantes
utilizados en la industria alimentaria, pero también en la
cosmética y la farmacéutica, presentan una cierta tendencia a
aglutinarse con el tiempo, incluso cuando están en forma de pequeñas
microesferas. Dichos emulsionantes son ésteres de un alcohol o
poliol con ácidos grasos realizados mediante la transesterificación
o esterificación directa y se basan en ácidos grasos de una
extensión C_{12} o C_{22}.
Casi siempre el problema de la aglomeración (al
que da ahora en adelante se hará referencia como aglutinación) lo
presentan los ésteres basados en ácidos grasos parcial o totalmente
saturados, mientras que los productos insaturados permanecerán
líquidos o pastosos a temperatura ambiente. Los emulsionantes se
disponen en forma pulverizada mediante enfriamiento por
pulverización, refrigeración por aspersión, trituración o molienda
o cualquier otro procedimiento. Dichos ácidos grasos son de origen
vegetal o animal a partir de productos tales como las mantecas, los
sebos, la palma, la soja, las semillas de colza u otros y se añaden
en forma de triglicéridos en el caso de ésteres producidos mediante
la transesterificación o en forma de ácidos grasos de diversas
purezas en función de la longitud de la cadena en el caso de la
esterificación directa.
Unos ejemplos de emulsionantes son los
monodiglicéridos, los ésteres del sorbitán, los ésteres de los
ácidos lácticos y los lactilatos. Algunos de ellos se pueden
continuar purificando (por ejemplo: los monoglicéridos destilados) o
pueden continuar reaccionando (por ejemplo: la etoxilación de
ésteres del sorbitán, la esterificación de monoglicéridos con
ácidos grasos). Se pueden diluir asimismo con grasas o
triglicéridos.
Un producto particular es el DATEM, ésteres
monoglicéridos del ácido diacetiltartárico que presentan una gran
tendencia a aglutinarse. Los ésteres DATEM o DATA son mezclas de
distintos productos de la reacción entre el monoglicérido y el ácido
diacetiltartárico (anhídrido) y su composición se ha descrito en
distintas publicaciones (por ejemplo: Köhler, Grosch, Study of
the effect of DATEM, J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 1863 -
1869). Están disponibles comercialmente como aditivos alimenticios y
van etiquetados como E-472e o
E-472f en función de su composición. La composición
y las características de sus ácidos grasos influirán en la
tendencia a presentar problemas de aglutinación, pero los ésteres
de DATA se aglutinarán casi siempre. La aplicación más importante
es la de adyuvante para hacer pan o como compuesto comprendido en el
mismo. Se han descrito asimismo otras aplicaciones tales como las
natas vegetales o productos cosméticos.
El estearoil lactilato sódico
(E-481), SSL constituye otro ejemplo de emulsionante
que presenta problemas de aglutinación.
La aglutinación provoca el endurecimiento del
polvo contenido en el envase (bolsas, cajas, sacos,...) y es la
causa de muchos problemas y de pérdidas económicas. Los polvos
aglutinados no resultan aptos para mezclarlos y no se pueden
descargar adecuadamente en las instalaciones automatizadas. Los
productos se han de procesar, por lo tanto, en un molino con rotor
provisto de martillos móviles, o volver a fundir o simplemente
desechar. La aglutinación se produce a temperaturas bajas, a
temperatura ambiente o a temperaturas elevadas según el tipo de
emulsionante y su composición. Casi siempre una temperatura elevada
provocará un problema de aglutinación más agudizado, ya que los
productos empezarán a fundirse y se favorecerán posibles procesos
físicos o químicos relacionados con los fenómenos de
aglutinación.
Hoy en día la mayoría de los fabricantes
utilizan excipientes o aditivos antiaglutinantes a fin de evitar la
aglutinación del polvo. Unos ejemplos de aditivos antiaglutinantes
son la harina de trigo, el almidón natural, los carbonatos de
calcio, los fosfatos (fosfato tricálcico), el dióxido de silicio, el
silicato cálcico y otros. Los derivados que no presentan una
eficacia equivalente se utilizan habitualmente entre un 1 y 5% en
p/p en el emulsionante para compuestos de silicio, y se utilizan
habitualmente entre un 1 y 20% en p/p o más para otros aditivos
antiaglutinantes. Sin embargo, la eficacia no resulta satisfactoria
en la mayoría de los casos y únicamente pueden reducir la
importancia del problema pero no suprimirlo.
La presente invención pretende proporcionar unos
nuevos aditivos antiaglutinantes para emulsionantes y composiciones
en polvo, especialmente composiciones alimenticias para uso humano
o animal que los comprenden.
En particular, la presente invención pretende
proporcionar aditivos con una mejor eficacia antiaglutinante,
particularmente a una temperatura elevada, al compararlos con los
aditivos de las técnicas actuales.
La presente invención pretende proporcionar unos
nuevos aditivos que reducen o eliminan no únicamente los fenómenos
de aglutinación sino que eliminan también los fenómenos químicos y
físicos relacionados con la misma.
La presente invención se refiere a una
composición en polvo tal como un aditivo alimenticio que comprende
un emulsionante en polvo y por lo menos un aditivo antiaglutinante,
seleccionado de entre el grupo constituido por los óxidos
alcalinotérreos, los hidróxidos alcalinotérreos o una mezcla de los
mismos, preferentemente los siguientes óxidos e hidróxidos
alcalinotérreos: MgO, CaO, Mg(OH)_{2},
Ca(OH)_{2}, Mg(OH)_{2}.
Ca(OH)_{2} o una mezcla de los mismos.
Ventajosamente, dicha sustancia antiaglutinante
está presente en una cantidad por lo menos del 0,1% en peso de la
composición total, preferentemente por lo menos del 0,5% en peso de
la composición total, más preferentemente por lo menos el 1% en peso
de la composición total.
En dicha composición, el emulsionante es
ventajosamente un emulsionante alimenticio seleccionado de entre el
grupo constituido por DATEM, DATA, SSL así como sus derivados y
otros agentes tensioactivos alimenticios basados en ésteres de
alcoholes y ácidos grasos, agentes tensioactivos basados en ésteres
de polioles, y ácidos grasos o una mezcla de los mismos.
Además, la composición según la presente
invención puede comprender a su vez un "aditivo antiaglutinante
clásico" conocido seleccionado preferentemente de entre el grupo
constituido por Ca(CO)_{3},
Ca_{3}(PO_{4})_{2} (o TCP), SiO_{2}, almidón,
trigo, harina, etc.
En la composición según la presente invención,
la proporción entre el nuevo aditivo antiaglutinante y el aditivo
antiaglutinante clásico conocido está comprendida entre el 1 y el
50% en p/p del emulsionante en la composición según la presente
invención, siendo el total de la composición el 100%.
De este modo, debido a que el tamaño del grano
influye en la eficacia, el aditivo antiaglutinante presenta una
densidad aparente inferior a 1 kg/l, preferentemente una densidad
inferior a 0,6 kg/l, más preferentemente una densidad inferior a
0,35 kg/l, más específicamente una densidad inferior a 0,15 kg/l;
siendo siempre dicha densidad superior a 0,01 kg/l.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a una composición alimenticia o para uso humano o animal que
comprende la composición específica según la presente invención y
los ingredientes alimenticios habituales así como a una composición
farmacéutica o a una composición cosmética que comprende el
excipiente farmacéutico o el excipiente cosmético adecuado con la
composición según la presente invención.
Otro aspecto adicional de la presente invención
se refiere a un procedimiento para impedir la aglutinación de
composiciones en polvo que comprenden emulsionantes y posiblemente
aditivos antiaglutinantes clásicos, comprendiendo dicho
procedimiento la etapa de añadir a dicha composición en polvo un
nuevo aditivo antiaglutinante seleccionado de entre el grupo que
comprende óxidos minerales, hidróxidos minerales o una mezcla de
los mismos que comprenden preferentemente MgO, CaO,
Mg(OH)_{2}, Ca(OH)_{2},
Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2} o una mezcla
de los mismos. En dicho procedimiento, los aditivos
antiaglutinantes clásicos y los emulsionantes son los que se han
descrito
anteriormente.
anteriormente.
Un último aspecto de la presente invención se
refiere a la utilización de un compuesto seleccionado de entre el
grupo constituido por óxidos minerales, hidróxidos minerales o una
mezcla de los mismos, preferentemente MgOH, CaOH,
Mg(OH)_{2}, Ca(OH)_{2},
Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2} o una mezcla
de los mismos como aditivo antiaglutinante para las composiciones
que comprenden emulsionantes, preferentemente un emulsionante
alimenticio tal como se ha descrito anteriormente.
La presente invención se describirá más
detalladamente en los siguientes ejemplos no limitativos haciendo
referencia a las figuras adjuntas.
La Figura 1 representa las curvas de
neutralización con una disolución de HCl 0,5M de distintas
disoluciones acuosas que comprenden tres carbonatos distintos, más
particularmente CaCO_{3} natural, carbonato Solvay Socal^{TM} 31
y carbonato Scora.
La Figura 2 representa las curvas de
neutralización con una disolución de HCl 4M de dos disoluciones
acuosas que comprenden CaCO_{3} y CaO en dos proporciones
distintas 90%:10% y 75%:25%.
La Figura 3 representa las curvas de
neutralización con una disolución de HCl 4M de dos disoluciones
acuosas que comprenden CaCO_{3} y MgO en dos proporciones
distintas 90%:10% y 75%:25%.
La Figura 4 representa las curvas de
neutralización con una disolución de HCl 0,5M de dos disoluciones
acuosas que comprenden CaCO_{3} y Mg(OH)_{2}.
Ca(OH)_{2} en dos proporciones distintas 90%:10% y
75%:25%.
Al utilizar distintos excipientes en
experimentos para la reducción de la aglutinación, se descubrió
sorprendentemente que algunos materiales podían reducir o eliminar
completamente la aglutinación cuando se utilizaban solos o
combinados con aditivos antiaglutinantes "clásicos" conocidos.
Ello se produce también a temperaturas elevadas (37ºC), en la
proximidad de la temperatura de fusión del producto. Se podía
alcanzar unos resultados superiores en comparación con la
utilización de los aditivos antiaglutinantes "clásicos".
Dichos compuestos son óxidos minerales e
hidróxidos minerales u óxidos e hidróxidos mezclados o mezclas de
hidróxidos de distintos cationes, particularmente óxidos
alcalinotérreos tales como el óxido de magnesio, el óxido de calcio
el hidróxido de magnesio, el hidróxido de calcio e hidróxidos de
calcio y de magnesio mezclados. Se pueden presentar como resultado
de distintos procedimientos y se han descrito también como
quicklime^{TM}, dolime^{TM}, caliza apagada, dolomita hidratada,
etc... Cuando se utilizan en forma pulverizada, solos o en
combinación con otros aditivos antiaglutinante, dichos materiales
eliminan el problema de la aglutinación en distintas condiciones de
temperatura y tiempo de almacenamiento de los polvos.
Ventajosamente, dichas sustancias alcalinas
interactúan con ácidos libres tales como el ácido acético que se
libera durante el almacenamiento y los pueden neutralizar. Debido a
que los ácidos tales como el ácido acético pueden actuar como
disolventes de emulsionantes, su neutralización disminuye dicho
efecto disolvente, de modo que el emulsionante se mantiene en un
estado completamente sólido e inesperadamente no se aglutina.
Con el tiempo se desprende acidez en los
emulsionantes debido a una cierta inestabilidad química o a
hidrólisis. Dicho proceso puede verse intensificado con la
temperatura y continuar con el tiempo de modo que se liberen ácidos
libres en el producto. Ello, a su vez, puede provocar que ciertas
moléculas entren en contacto y se produzcan reacciones químicas. Se
acepta en general que se pueden formar enlaces químicos
intramoleculares e intermoleculares, provocando una mayor
aglutinación del producto. La neutralización de los ácidos que
disminuyen la acidez libre tal como se ha explicado anteriormente
hace factible el control del proceso de aglutinación.
A fin de respaldar la presente hipótesis, se
determinó la alcalinidad de distintos aditivos antiaglutinantes en
disolución acuosa. En primer lugar se neutralizan distintos tipos
de carbonatos (Reverté BL 50, España; Solvay Socal^{TM} 31,
Francia; Scora, Francia) con HCl 0,5M, a continuación unas
disoluciones acuosas de mezclas de carbonatos con MgO (Merck,
Alemania), CaO (Carmeuse, Bélgica) o Mg(OH)_{2}.
Ca(OH)_{2} (Type S^{TM}, Grupo Lhoist, Bélgica)
se neutralizan con HCl 4M en el caso del MgO y el CaO o con HCl 0,5M
en el caso del Type S^{TM}. Se utiliza una concentración de 100
g/l en el caso de los carbonatos puros; una concentración de 10 g/l
se utiliza con las mezclas de carbonatos y óxidos o hidróxidos.
Las concentraciones se adaptan a fin de que la
curva de neutralización resulte más fácil de leer, pero se pueden
utilizar asimismo concentraciones idénticas. Las mezclas se
neutralizan cada vez con dos proporciones: 90% de carbonatos en p/p
y 75% de carbonatos en p/p, siendo el resto de la fracción MgO, CaO
o la mezcla de hidróxidos. Las curvas se presentan en las figuras
adjuntas 1 a 4.
A partir de las curvas de neutralización se
puede llegar a la conclusión de que la alcalinidad aumenta
ventajosamente cuando se utiliza MgO, CaO o
Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2}. Ello queda
claro también cuando se compara el carbonato Scora con los
carbonatos estándar: estos últimos comprenden hasta un 8% de MgO o
de Mg(OH)_{2}, proporcionando un efecto similar a
la adición de MgO. La Tabla 1 ilustra el equivalente de la
neutralización para concentraciones idénticas de tres mezclas
distintas (la presente conversión se basa en los cálculos).
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A título de ilustración, se mezcló DATEM por un
lado con carbonato cálcico adquirido en Reverté y por el otro con
una mezcla de carbonato cálcico y óxido de magnesio adquirido en
Merck (75/27% p/p). Ambas muestras se expusieron a una temperatura
de 37ºC durante 5 días y se determinó el contenido de ácido libre
(el contenido de ácido libre es una medida de la acidez libre,
expresada en mg de KOH necesarios para neutralizar 1 g de
emulsionante). La mezcla con carbonato presentó un contenido de
ácido libre de 50 mg KOH/g y se aglutinó, y la mezcla con
CaCO_{3}/MgO presentó un contenido de ácido libre de 20 mg KOH/g.
Esta última se encontraba todavía en forma pulverizada.
En análisis adicionales, se comprobó que la
granulometría del mineral añadido influía en la eficacia. Si la
densidad aparente del polvo se toma como medida del tamaño de la
partícula, entonces se comprueba que se necesita una densidad de MgO
inferior a 1 kg/l, que se prefiere una densidad inferior a 0,6 kg/l
y que una densidad inferior a 0,35 kg/l proporciona unos mejores
resultados y que una densidad inferior a 0,15 kg/l proporciona unos
resultados
óptimos.
óptimos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
En un primer ejemplo se utilizó DATEM,
correspondiente al producto comercial disponible en Beldem SA
(Grupo Puratos) bajo la denominación comercial de Multec Data 2720
S^{TM}, sin excipiente en un experimento de aglutinación. Dicho
producto se basa en grasas hidrogenadas de palma y presenta un
índice de saponificación de aproximadamente 450 mg KOH/g y un
índice de saponificación de aproximadamente 80 mg KOH/g; la
temperatura de fusión está comprendida entre 35 y 56ºC.
Dicho polvo se mezcla a continuación con un
carbonato cálcico de origen natural (adquirido en Reverté BL 50) en
una proporción 80/20 p/p (Mezcla A).
El polvo se puede mezclar asimismo con una
mezcla del mismo carbonato y óxido de magnesio MgO adquirido en
Merck. La proporción es del 90% de carbonato cálcico y del 10% de
MgO (Mezcla B).
Las dos mezclas se expusieron a una temperatura
de 37ºC durante 5 días y a continuación se realizó una comprobación
de la aglutinación.
El análisis visual lo realizó un grupo de 4
expertos que proporcionaron una puntuación a la muestra que se
analizaba. La siguiente definición se utiliza en la calificación
(tabla 2):
\vskip1.000000\baselineskip
La primera mezcla se volvió dura y está
constituida por un bloque de DATEM. Han desaparecido completamente
las características del polvo y dicho producto no resulta ya apto
para seguir mezclando o combinando.
La segunda mezcla, que comprende MgO (2% en p/p
del producto total), es todavía un polvo con algunos
aglomerados.
Cuando los productos se califican según la
escala de puntuaciones definida anteriormente, la mezcla A recibe
una puntuación de 0/10 y la mezcla B recibe una puntuación de
7/10.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizó una nueva serie de mezclas basándose
en el mismo emulsionante. Se utilizaron las mismas condiciones de
mezcla con una exposición a la misma temperatura. Los resultados se
resumen en la Tabla 4.
Ejemplo
2
Se realizó una nueva serie de mezclas basándose
en el mismo emulsionante. Se utilizaron las mimas condiciones de
mezcla con una exposición a la misma temperatura. Los resultados se
resumen en la Tabla 5.
En este caso se compara un carbonato cálcico
fino precipitado (adquirido en Scora, Francia) con el óxido de
magnesio. El PCC resulta más eficaz que los carbonatos naturales
como aditivo antiaglutinante debido a su finura y/o a su reactividad
superior.
Ejemplo
3
Se realizó una nueva serie de mezclas basándose
en el mismo emulsionante. Se utilizaron las mimas condiciones de
mezcla con una exposición a la misma temperatura. Los resultados se
resumen en la Tabla 6. En este caso se compara un carbonato cálcico
natural con Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2}
(Type S^{TM}, del Grupo Lhoist, Bélgica).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Se realizó una nueva serie de mezclas basándose
en el mismo emulsionante. Se utilizaron las mimas condiciones de
mezcla con una exposición a la misma temperatura. Los resultados se
resumen en la Tabla 7 y la Tabla 8.
En este ejemplo se ilustra la influencia de la
densidad aparente (como medida indirecta del tamaño de partícula)
del MgO. Se utilizó MgO de Lohman (Alemania) con las siguientes
densidades aparentes: 0,2 kg/l (mezcla J), 0,15 kg/l (mezcla K),
0,08 kg/l (mezcla L). Las distintas mezclas comprendían un 18% de
CaCO_{3} y un 2% de MgO.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (13)
1. Composición en polvo que comprende un
emulsionante alimenticio en polvo y por lo menos un aditivo
antiaglutinante, seleccionado de entre el grupo constituido por
óxidos alcalinotérreos, hidróxidos alcalinotérreos o una mezcla de
los mismos.
2. Composición según la reivindicación 1, en la
que dicho aditivo antiaglutinante está presente en una cantidad por
lo menos de un 0,1% en peso de la composición total,
preferentemente por lo menos el 0,5% en peso de la composición
total, más preferentemente por lo menos el 1% en peso de la
composición total.
3. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, en la que dicho aditivo antiaglutinante se
selecciona de entre el grupo constituido por MgO, CaO,
Mg(OH)_{2}, Ca(OH)_{2},
Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2} o una mezcla
de los mismos.
4. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende asimismo un aditivo
antiaglutinante conocido.
5. Composición según la reivindicación 4, en la
que dicho aditivo antiaglutinante conocido se selecciona de entre
el grupo constituido por CaCO_{3}, TCP, harina de trigo, almidón
y SiO_{2}.
6. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 5, en la que el aditivo
antiaglutinante presenta una densidad aparente inferior a 1 kg/l,
preferentemente inferior a 0,6 kg/l, más preferentemente inferior a
0,35 kg/l, más específicamente inferior a 0,15 kg/l.
7. Composición según las reivindicaciones 1 a 6,
en la que el emulsionante alimenticio se selecciona de entre el
grupo constituido por DATEM, DATA, SSL, derivados de DATEM,
derivados de DATA, derivados de SSL y otros agentes tensioactivos
alimenticios basados en ésteres de alcoholes y ácidos grasos,
agentes tensioactivos alimenticios basados en ésteres de polioles y
ácidos grasos o una mezcla de los mismos.
8. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el emulsionante se diluye
con grasa o triglicéridos.
9. Producto alimenticio para uso humano o animal
que comprende la composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores 1 a 8.
10. Composición farmacéutica que comprende un
excipiente farmacéutico apto y la composición según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores 1 a 8.
11. Composición farmacéutica que comprende un
excipiente o diluyente cosmético apto y la composición según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8.
12. Procedimiento para evitar la aglutinación de
una composición en polvo que comprende emulsionantes alimenticios,
y posiblemente aditivos antiaglutinantes conocidos, comprendiendo
dicho procedimiento la etapa de añadir a dicha composición en polvo
un aditivo, seleccionado de entre el grupo constituido por óxidos
minerales, hidróxidos minerales y mezclas de los mismos,
preferentemente MgO, CaO, Mg(OH)_{2},
Ca(OH)_{2}, Mg(OH)_{2}.
Ca(OH)_{2} o una mezcla de los mismos.
13. Utilización de un compuesto seleccionado de
entre el grupo constituido por óxidos minerales, hidróxidos
minerales o una mezcla de los mismos, preferentemente MgO, CaO,
Mg(OH)_{2}, Ca(OH)_{2},
Mg(OH)_{2}. Ca(OH)_{2} o una mezcla
de los mismos como aditivo antiaglutinante de emulsionantes
alimenticios en polvo.
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