FORMULACIONES QUE CONTIENEN CELULOSA BACTERIANA Y METODO PAR PRODUCIR FORMULACIONES EFECTIVAS QUE CONTIENEN CELULOSA
BACTERIANA
Campo de la invención (La presente invención se refiere en general a un nuevo método para producir formulaciones de celulosa
I bacteriana que exhiben propiedades mejoradas que modifican la viscosidad, particularmente aplicando baja energía para efectuar cambios en la viscosidad con la misma. Tal método incluye' la nueva co-precipitación con un co-agente soluble en agua que permite la precipitación en la presencia de alcohol
y d energía intensiva. Tal método inventivo como se propone ahora proporciona de esta forma una formulación que contiene celulosa bacteriana que exhibe no solo propiedades tan efectivas como las de las celulosas bacterianas previas, sino que, en alguna forma, mejora a tales tipos previos. Ciertas composiciones y aplicaciones de uso final incluyendo estas n'uevas formulaciones que contienen celulosa bacteriana se jibarean también dentro de esta invención.
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! ANTECEDENTES DE LA INVENCION La celulosa bacteriana es una amplia categoría de polisacáridos que exhiben propiedades altamente deseables, aún cuando tales compuestos son esencialmente de la misma i estructura química que las celulosas derivadas de material vegetal. Sin embargo, como el nombre lo pretende, la fuente de estos polisacáridos es de naturaleza bacteriana (producidos generalmente por microorganismos del género
Acetobacter) jcomo resultado de la fermentación, purificación, ? y recuperación de los mismos. Tales compuestos de celulosa i bacteriana se comprenden de fibras celulósicas muy finas que tienen dimensiones y relaciones entre dimensiones únicas (diámetros dé desde aproximadamente 40 hasta 100 nm cada una y longitudes de desde 0.1 hasta 15 mieras) en forma de haces (con un diámetro de 0.1 a 0.2 mieras en promedio). Tal estructura de haces enmarañados forma una estructura de red reticulada que facilita el aumento de volumen cuando se encuentra en ¡una solución acuosa proporcionando de esta forma excelentes ¡redes tridimensionales. Las estructuras tridimensionales efectúan una modificación de viscosidad apropiada y deseable así como capacidades de suspensión a través de construir un sistema de tensión de fluencia dentro de un líquiio objetivo así como una excelente viscosidad aparente. Tal resultado permite así la suspensión altamente efectiva de, materiales (tales como alimentos, como un
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ejemplo) que¡ son propensos a asentarse a través del tiempo fuera de la solución, particularmente en soluciones acuosas. Adicionalmente, tales formulaciones de celulosa bacteriana ayudan evitando el asentamiento y separación de los alimentos líquidos de preparación rápida (es decir, sopas, bebidas de chocolate, yogurt, jugos, lácteos, cocoas, y lo similar) aunque con ía necesidad de emplear cantidades de energía relativamente altas a través del mezclado o calentamiento i para alcanzat inicialmente el nivel de suspensión deseado I para tales alimentos. Las1 fibras resultantes (y así los haces) son insolubles en agua y, con las capacidades antes descritas, exhiben propiedades espesantes de poliol y de agua. Un tipo particular de celulosa bacteriana, la celulosa micro fibrilada, se proporciona normalmente en un estado neutro y exhibe la capacidad de asociarse sin ninguna influencia agregada. San embargo, sin ninguno de tales aditivos extra para efectuar el espesamiento u otro tipo de modificación de viscosidad, ¡se ha observado que los sistemas resultantes exhibirán por si mismos altos grados de inestabilidad, particularmente a través de periodos de tiempo asociados con los requerimientos típicos de la vida en anaquel de los alimentos. Como resultado, ciertos co-agentes, como la carboximetilóelulosa (CMC) , también conocida como goma de celulosa, se han introducido a productos de celulosa
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bacteriana a ¡través de la adsorción en sus fibras, seguida de j secado por aspersión (sin ninguna etapa de co-precipitación) a fin de proporcionar mejoras en la estabilización y dispersión, más probablemente a través de la presencia de cargas negativas en la CMC transferida a las fibras mismas de celulosa bacteriana. Por lo tanto, tales cargas parecen proporcionar .capacidades de rechazo para evitar que los haces de fibra rjelajen la red formada. Incluso con tal posibilidad, j se sabe que la selección de una CMC apropiada afecta de gran forma las propiedades reológicas resultantes de la celulosa bacteriana objetivo debido a la sensibilidad de ciertos productos de CMC a la sal y al ácido. Como tal, aún cuando sé han proporcionado mejoras en la utilización de celulosa bacteriana con tales inclusiones de CMC en el pasado, debe tenerse mucho cuidado para asegurar que el nivel apropiado de ¡pH y las condiciones de salinidad sean adecuadas para toda la formulación. Por esta razón, son de gran interés para: las industrias objetivo, mejoras adicionales para permitir mayor confiabilidad en el uso de celulosa bacteriana eri miles de aplicaciones. Adijcionalmente, aunque tales celulosas bacterianas son de gra'n interés e importancia para proporcionar modificacioneis reológicas efectivas dentro de los alimentos a base de liquido, por las razones antes mencionadas, se ha comprobado que los costos asociados con la producción de
- - i ? tales materiáles celulósicos son muy altos, particularmente en términos del trabajo necesario y problemas de desperdicio que resultan' de los mismos. La fermentación de tales materiales inicialmente produce cantidades muy bajas. Generalmente, el método de producción de purificación y recuperación de tales materiales de celulosa bacteriana ocasiona una serie de etapas problemática después de completar la ¡ fermentación a fin de producir una masa húmeda con una cantidad suficiente de producto de celulosa bacteriana en términos de eficiencia a partir de la fermentación inicial. Además, el secado por aspersión puede también afectar el rendimiento de recuperación final de la celulosa bacteriana durante la producción de polvos. Tales etapas excesivas no son solo de trabajo y energía intensos sino también dan como resultado grandes cantidades dé aguas residuales y materiales de desecho que requieren eliminación y manejo. Como tal, los costos de producción de la celulosa bacteriana (en particular celulosa micro fibrilada) han probado ser excesivamente altos en relación a otras gomas, restringiendo asi la utilización de tal producto dentro de ciertos usos finales deseables.
Actualmente, ino se ha desarrollado ningún método efectivo que haya remediado estos problemas, sin mencionar un método que finalmente proporcione un material de celulosa bacteriana que exhiba ciertas propiedades mejoradas dentro de aplicaciones
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objetivo en i comparación con los materiales producidos a través del méjtodo de producción tradicional antes mencionado. ! SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, esta invención abarca un método para la producción de una formulación que contiene celulosa bacteriana qüe comprende las etapas de a) proporcionar un producto de celulosa bacteriana a través de la fermentación; b) opcionalménte lisar las células bacterianas del producto de celulosa bacteriana resultante; c) mezclar dicha celulosa bacteriana resultante de ya sea el producto de la etapa "a" o "b" con un espesante polimérico seleccionado del grupo que consiste de al menos un éter de celulosa cargado, al menos un agente de precipitación, y cualquier combinación de los mismos; y d) ¡ co-precipitar la mezcla de la etapa "c" con un liquido no acuoso miscible en agua (tal como, como un ejemplo no limitante!, un alcohol) . El posible éter de celulosa I cargado de ¡la etapa "c" es un compuesto utilizado para dispersar y1 estabilizar la red reticulada en las composiciones finales de uso final a las que se agrega tal formulación que contiene celulosa bacteriana. Los compuestos cargados fapilitan, como se aludió anteriormente, la capacidad para formar la red de fibras necesaria a través del rechazo de j fibras individuales. El posible agente de precipitación de la etapa "c" es un compuesto utilizado para conservar la funcionalidad de la fibra de celulosa bacteriana
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reticulada durante el secado y trituración. Ejemplos de tales éteres de celulosa cargados incluyen tales compuestos a i base de celulosa que exhiben ya sea un total positivo o negativo e, incluyen, sin limitación, cualquier carboximetilcélulosa de sodio (CMC) , hidroxietilcelulosa I catiónica, y lo similar. El agente de precipitación (secado) se selecciona del grupo de productos naturales y/o sintéticos que incluyen,! sin limitación, productos de xantano, pectina, alginatos, goma de gelana, goma welan, goma diutan, goma rhamsan, carragenina, goma guar, agar, goma arábica, goma ghatti, goma de karaya, goma de tragacanto, goma de tamarindo, j goma de algarrobilla y lo similar. Preferentemente, aunque no necesariamente, por razones asociadas cdn la capacidad para reactivar la celulosa bacteriana después del secado por aspersión y antes de la incorporación dentro de un liquido objetivo para ser reológicament.e modificado con el mismo, se incluye un agente de precipitación (secado) . Asi, un método más especifico abarcado dentro de esta invención comprende las etapas de a) proporcionar un producto de celulosa bacteriana a través de fermentación; b) opcionalmente lisar las células bacterianas del producto de celulosa bacteriana; c) mezclar dicho producto de celulosa bacteriana resultante de cualquiera de las etapas "a" o "b" con una biogoma (la cual, si se I incorpora como un caldo de fermentación tendrá
preferentemente las células bacterianas Usadas a partir del i mismo) ; y d) co-precipitar la mezcla de la etapa "c" con un liquido no acuosos miscible en agua. Alternativamente, tal método especjifico puede comprender las etapas de a) proporcionar ;un producto de celulosa bacteriana a través de fermentación;' b) mezclar dicho producto de celulosa bacteriana con una biogoma; c) co-lisar la mezcla de la etapa i "b" para retirar las células bacterianas de la misma; y d) co-precipitari la mezcla de la etapa "c" con un liquido no acuoso miscible en agua. El producto co-precipitado resultante se,1 encontrará en la forma de una masa prensada que I puede entonces secarse y las partículas obtenidas de la misma pueden entonces triturarse a un tamaño de partícula deseado. Además, para! ciertas aplicaciones, las partículas pueden entonces mezclarse con otro hidrocoloide, tal como I carboximetilcelulosa (CMC) , para proporcionar ciertas propiedades, j Adicionalmente, un producto inventivo de este desarrollo sé definiría como una formulación que contiene celulosa bacteriana que comprende al menos un material de celulosa bacteriana y al menos un espesante polimérico I seleccionado jdel grupo que consiste de al menos un éter de celulosa cargado, al menos un agente de precipitación seleccionado ¡del grupo que consiste de productos de xantano, pectina, alginatos, goma de gelana, goma welan, goma diutan, I goma rhamsany carragenina, goma guar, agar, goma arábica,
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goma ghatti, [ goma de karaya, goma tragacanto, goma de tamarindo, goma de algarrobilla y lo similar, y cualquier mezcla de las1 mismas, en donde dicha formulación exhibe una capacidad de viscosidad de al menos 300 cps y una medición de tensión de fluencia de 1.0 dinas/cm2 cuando se introduce en I una cantidad (de a lo más 0.36% por peso de una muestra de agua de 500 ;ml y después de la aplicación de a lo más 2 pasadas a 1500 psi en un homogeneizador extensional. Como una modalidad potencialmente preferida, la formulación de celulosa bacteriana y xantano producida de este modo tiene la distintiva ventaja de facilitar la activación sin requerir ninguna activación intensa de trabajo o energía. Otra ventaja distintiva de este método total es la capacidad; para recolectar la formulación que contiene celulosa bacteriana resultante a través de precipitación con alcohol isopropílico, ya sea con un éter de celulosa cargado o un agente de precipitación (secado) presente en el mismo.
Por lo tanto,' dado que la celulosa bacteriana se co-precipita en la forma descrita anteriormente, el espesante polimérico i insoluble en t alcohol (tal como xantano o CMC de sodio), sin intentar vincularse a ninguna teoría científica específica, parece proporcionar protección a la celulosa bacteriana proporcionando un recubrimiento sobre al menos una porción de ! las fibras formadas resultantes del mismo. De tal forma, i aparentemente el espesante polimérico ayuda de hecho a
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asociar y desaguar las fibras celulósicas a la adición de un liquido no acuoso (tal como preferentemente un alcohol de alquilo inferior) , dando como resultado asi la recolección de cantidades sustanciales del polisacárido de bajo rendimiento durante tal etapa de co-precipitación . Evitar cantidades de i agua sustanciales durante las etapas de purificación y recuperación \ permite por lo tanto recolectar finalmente i grandes cantidades de celulosa bacteriana. Con este nuevo I proceso, puede recolectarse la mayor cantidad de celulosa bacteriana fermentada, proporcionando asi la alta eficiencia en la producción deseada, asi como evitar, como se mencionó anteriormente, aguas residuales y múltiples pasadas de desagüe y re-mezclado requeridos típicamente para obtener tal producto resultante. Además, como se describió previamente, la presencia' de un agente secante, en particular, como ejemplo no ! limitante, un producto de xantano, como recubrimiento1 sobre al menos una porción de los haces de fibras de celulosa bacteriana, parece proporcionar una mejora i en los requerimientos de activación cuando se introduce dentro de , una composición objetivo de uso final. Sorprendentemente, existe una notable reducción en la energía necesaria paira efectuar los beneficios en la modificación reológica deáeados de acuerdo con la formulación que contiene celulosa bacteriana de esta invención comparada con los productos púestos en práctica previamente de tipos lo
similar. Asimismo, dado que la celulosa bacteriana (i.e., la celulosa micro fibrilada, referida de aquí en adelante como "MFC") proporciona funcionalidad y reologia únicas comparada con un espesante polimérico soluble solo, el producto I resultante producido a través de este método de la invención ? permite una alternativa de menor costo a procesos típicos con mejoras en lojs requerimientos de reactivación, resistencia a cambios de viscosidad durante el procesamiento de alimentos a altas temperaturas, y propiedades de suspensión mejoradas durante el almacenaje en anaquel por periodos largos. Descripción detallada de la invención Para los propósitos de esta invención, el término
"formulación ' que contiene celulosa bacteriana" pretende abarcar un producto de celulosa bacteriana producido por el i método de la jinvención y por lo tanto incluye un producto de xantano que ¡recubre al menos una porción de los haces de fibras de celulosa bacteriana resultantes. El término
"formulación"; por lo tanto pretende trasmitir que el producto producido del mismo es una combinación de celulosa bacteriana y xantano producido de tal manera y exhibiendo tal estructura y configuración resultantes. El término "celulosa bacteriana" 'pretende abarcar cualquier tipo de celulosa producida a jtravés de la fermentación de una bacteria del género Acep'obacter e incluye materiales referidos popularmente ¡ como celulosa micro fibrilada, celulosa
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bacteriana reticulada, y lo similar. Como¡ se anotó anteriormente, la celulosa bacteriana puede utilizarse como un modificador reológico efectivo en varias composiciones. Tales materiales, cuando se dispersan en fluidos, producen mezclas tixotrópicas, altamente viscosas que poseen alta tensión de fluencia. La tensión de fluencia es una medición de la fuerza requerida para iniciar un flujo en un sistema; tipo gel. Es indicativa de la capacidad de suspensión de [ un fluido, asi como indicativa de la capacidad del fluido para permanecer in situ después de su aplicación a una superfici vertical. Típicamente, tal comportamiento de modificación reológica se' proporciona a través de algún grado de procesamiento de una mezcla de la celulosa bacteriana en un solvente hidrófilo, tal como agua, polyols (e.g., glicol etileno, glicerina, glicol polietileno, etc.), o mezclas de los mismos. ! A este proceso se le llama "activación" y comprende, generalmente, homogenización a alta presión y/o mezclado de alto corte. Sin embargo, se ha encontrado que las formulaciones de la invención que contienen celulosa bacteriana sé activan en mezclado de baja energía. La activación es un proceso en el cual la estructura tridimensional de la celulosa se modifica de tal forma que la celulosa imparte funcionalidad al solvente base o mezcla de solvente en él que ocurre la activación, o a una composición
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a la que se agrega la celulosa activada. La funcionalidad incluye proporcionar propiedades tales como espesura, impartir tensión de fluencia, estabilidad térmica, propiedades 'de suspensión, estabilidad de congelado-descongelado, ; control de flujo, estabilización de espuma, formación de : recubrimiento y película, y lo similar. El procesamiento ! seguido durante el proceso de activación hace significativamente más que únicamente dispersar la celulosa en el solvente base. Tal procesamiento "desenreda" las fibras de celulosa para expandir las fibras de celulosa. La formulación que contiene celulosa bacteriana puede utilizarse en forma de uña mezcla húmeda (dispersión) o como un producto secado, producido secando la dispersión utilizando técnicas de secado muy conocidas, tales como secado por aspersión, o i secado por , congelamiento para impartir los beneficios reológicos deseados a una composición de fluido objetivo. La activación de: la celulosa bacteriana (tal como MFC o celulosa bacteriana reticulada) expande la porción de celulosa para crear una red reticulada de fibras altamente entrelazadas con un área de ¡superficie muy alta. La celulosa bacteriana reticulada ¡activada posee un área de superficie extremadamente alta que se cree que es al menos 200 veces más alta que la celulosa micro cristalina convencional (i.e., la celulosa proporcionada por fuentes vegetales) . La ¡ celulosa bacteriana utilizada en la presente I
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? puede ser de ; cualquier tipo asociado con el producto de fermentación de microorganismos del género Acetobacter, y se encontraba disponible anteriormente, como un ejemplo, en CPKelco U.S. 'bajo el nombre comercial CELLULON®. Tales I productos de cultivo aeróbico se caracterizan por una red de i fibras ramificadas interconectadas, altamente reticulada, que son insolubles en agua. La jpreparación de tales productos de celulosa bacteriana es ¡ muy conocida. Por ejemplo, la Patente de E.U. No. 5, 079, 162; y la Patente de E.U. No. 5, 144, 021, ambas incorporadas áqui por la referencia, describen un método y medios para: producir celulosa bacteriana reticulada aeróbicamente^ bajo condiciones de cultivo agitado, utilizando una especie bacterial de Acetobacter aceti var. Xylinum. El , uso de condiciones de cultivo agitado da como resultado la producción sostenida, sobre un promedio de 70 horas, de al menos 0.1 g/litro por hora de la celulosa deseada. La celulosa reticulada de masa húmeda, que contiene aproximadamente 80-85% de agua, puede producirse utilizando los métodos ¡y condiciones descritos en las patentes antes mencionadas, i La celulosa bacteriana reticulada seca puede producirse utilizando técnicas de secado, tales como secado i por aspersión, o secado por congelamiento, que son muy conocidas. | La 'Acetobacter es característicamente una bacteria
gram negativa,; en forma de barra de 0.6-0.8 mieras por 1.0-4 I mieras. Es un organismo estrictamente aeróbico; es decir, su metabolismo es respiratorio, no fermentativo. Esta bacteria se distingue además por la capacidad para producir múltiples cadenas polyí ß-l, 4-glucan, químicamente idénticas a la celulosa. Las cadenas de micro celulosa, o micro fibrilos de celulosa bacteriana reticulada se sintetizan en la superficie de la bacteria, en sitios externos a la membrana celular.
Estos microfibrilos tienen en general dimensiones de corte transversal de aproximadamente 1.6 nm por 5.8 nm. En contraste, b,ájo condiciones de cultivo estáticas o detenidas, I los microfibrilos en la superficie de la bacteria se combinan j para formar ' una fibrilla que tiene en general dimensiones de corte transversal de aproximadamente 3.2 nm por 133 nm. El pequeño tamaño en corte transversal de estas fibrillas producidas con Acetobacter, conjuntamente con la superficie concomitant'emente grande y la hidrofilicidad inherente de la celulosa, proporciona un producto de celulosa que tiene una inusualmen e alta capacidad para absorber soluciones acuosas»
Se han utilizado aditivos frecuentemente en combinación con I la celulosa bacteriana reticulada para ayudar en la formación de dispersiones viscosas estables. ¡Los problemas antes mencionados inherentes a la purificación y recolección de tal celulosa bacteriana han llevado a la determinación de que el método empleado en la
presente proporciona excelentes resultados al grado deseado. La primera etapa en todo el proceso es proporcionar cualquier cantidad de ¡ la celulosa bacteriana objetivo en forma i fermentada. ; El método de producción para esta etapa se í describió anteriormente. El rendimiento de tal producto ha probado sen muy difícil de generar a niveles altamente í consistentes, por lo tanto es imperativo lograr la retención del producto objetivo a fin de proporcionar finalmente un I producto rejcolectado al más bajo costo. La purificación de tales materiales es muy conocida. ;'El lisado de las células bacterianas del producto í de celulos'a bacteriana se logra a través de la introducción de un cáustico, tal como hidróxido de sodio, o cualquier
I aditivo similar con pH alto (por encima de aproximadamente
12.5 pH, ; preferentemente) en una cantidad para retirar apropiadamente tantas células bacterianas expiradas como sea posible del producto celulósico. Esto puede seguirse en más de una etapa si se desea. Después, sigue típicamente la neutralización con un ácido. Puede utilizarse cualquier ácido adecuado de pH y molaridad suficientemente bajos para combatir (y por lo tanto neutralizar o reducir efectivamente í el nivel de pH del producto tan cerca de 7.0 como sea posible') . El ácido sulfúrico, clorhídrico, y ácido nítrico son ejemplos adecuados para tal etapa. El de experiencia ordinaria en la técnica determinará fácilmente la selección
apropiada y cantidad de tal reactivo para tal propósito. Alternativamente, las células pueden lisarse y digerirse a través de métodos enzimáticos (tratamiento con lisozima y proteasa al pH apropiado) . Después, el producto lisado se somete a mezclado con un espesante polimérico a fin de recubrir efectivamente las fibras y .haces objetivo de la celulosa bacteriana. El espesante polimérico debe ser insoluble en alcohol (en particular alcohol isopropilico) . Tal espesante es ya sea Í una ayuda para la dispersión de la celulosa bacteriana dentro I de la composición de fluido objetivo, o una ayuda en el secado de la celulosa bacteriana para retirar agua de la misma más fácilmente, asi como para ayudar potencialmente en la dispersión o suspensión de las fibras dentro de una composición de fluido objetivo. Los auxiliares de dispersión apropiados (agentes) incluyen, sin limitación, CMC (de varios tipos), HEC patiónico, etc., en esencia cualquier compuesto de naturaleza polimérica y que exhibe las capacidades de dispersión necesarias para las fibras de celulosa bacteriana cuando se introducen dentro de la solución liquida objetivo. Preferentemente tal auxiliar de dispersión es CMC, tal como CEKOL® disponible de CP Kelco. Los auxiliares (agentes) apropiados dé precipitación, como se describió anteriormente, incluyen cualquier número de biogomas, incluyendo productos de xantano (tales como KETROL®, KETROL T®, y lo similar de CP
Kelco) goma de1 gelana, goma welan, goma diutan, goma rhamsan, guar, goma de algarrobilla, y lo similar, y otros tipos de espesantes poiiméricos naturales, tales como pectina, como ejemplo no .limitante. Preferentemente, el espesante polimérico es < un producto de xantano y se introduce y mezcla con la celulosa bacteriana en forma de caldo. Básicamente, la mezcla de ambos productos en forma de caldo, polvo o polvo re hidratadq, permite la generación deseada de un recubrimiento | de xantano en al menos una porción de las fibras y/o haces de la celulosa bacteriana. En una modalidad, los caldos de celulosa bacteriana y xantano se mezclan subsecuente hasta la purificación (lisado) de ambos para retirar: células bacterianas residuales. En otra modalidad, los caldos pueden mezclarse entre si sin Usarse inicialmente, ' pero co-lisados durante la mezcla para que ocurra tal purificación. i Las¡ cantidades de cada componente dentro del método pueden variar considerablemente. Por ejemplo, la celulosa bacteriana se encontrará presente típicamente en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 5% por peso del espesante jpolimérico agregado, preferentemente de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 3.0%, mientras que el espesante polimérico puede encontrarse presente en una I cantidad de 10 a aproximadamente 900% por peso de la celulosa bacteriana. ,
Después de mezclar y recubrir la celulosa bacteriana con el espesante polimérico, el producto resultante se jrecolecta entonces a través de co-precipitación en un liquido ; no acuoso miscible en agua. Preferentemente, por razones de toxicidad, disponibilidad, y costo, tal liquido es un alcohol, tal como, como más preferido, alcohol isopropilico . Asi mismo pueden utilizarse otros tipos de I alcoholes, tales como etanol, metanol, butanol, y lo similar, sin mencionar! otros líquidos no acuosos miscibles en agua, tales como acetona, acetato etílico, y cualquier mezcla de los mismos. Puede utilizarse cualquier mezcla de tales líquidos no acuosos, también, para tal etapa de co- i precipitación.' En general, el producto co-precipitado se procesa a través de un aparato de separación de sólido-líquido, permitiendo la remoción de los componentes solubles en alcohol, y, dejando la formulación que contiene celulosa bacteriana en, el mismo. De allí, se recolecta un producto en forma de masa húmeda y después se transfiere a un aparato de secado y subsecuentemente se tritura para la producción de partículas de tamaño apropiado. Pueden agregarse co-agentes adicionales a la masa húmeda o a los materiales secos a fin de proporcionar propiedades y/o beneficios adicionales. Tales co-agentes incluyen polisacáridos vegetales, de algas y bacteriales y1 sus derivativos junto con carbohidratos de peso
molecular más bajo tales como sucrosa, glucosa, maltodextrina, ; y lo similar. Pueden encontrarse presentes otros aditivos dentro de la formulación que contiene celulosa bacteriana incluidos, sin limitación, un hidrocoloide, i poliacrilamidas (y homólogos) , ácidos poliacrilicos (y homólogos) , glicol polietileno, poli (óxido de etileno) , alcohol poliyinilico, polivinilpirrolidonas, almidón (y moléculas a base de azúcar lo similar) , almidón modificado, gelatina de origen animal, y éteres de celulosa no cargados (tales como carboximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, y lo similar) . i Las ¡formulaciones que contienen celulosa bacteriana de esta invención pueden entonces introducirse en una plétora i de posibles domposiciones alimentos, que incluyen, bebidas, í productos congelados, lácteos cultivados, y lo similar; i composiciones , no alimentos, tales como limpiadores domésticos, 'suavizantes de telas, acondicionadores de cabello, productos para estilizar el cabello, o como i estabilizadores o agentes formuladores para emulsiones asfálticas, pesticidas, inhibidores de corrosión en el trabajo con ¡ metal, fabricación de látex, asi como en aplicaciones ; para papel y no-textiles, aplicaciones biomédicas, ^excipientes farmacéuticos, y fluidos para perforación petrolera, etc. Las composiciones de fluido que I incluyen esta; formulación de la invención, preparadas como se
describió anteriormente, pueden incluir tales formulaciones que contienen celulosa bacteriana en una cantidad de aproximadamente 0.01% a aproximadamente 1% por peso, y preferentemente de aproximadamente 0.03% a aproximadamente 0.5% por peso ;del peso total de la composición de fluido. La formulación que contiene celulosa bacteriana producida finalmente detj>e impartir una modificación de viscosidad a la muestra de agua de 500 mi (cuando se agrega en una cantidad de a lo más 0j36% por peso del mismo) de al menos 300 cps asi como una medición de tensión de fluencia dentro de la misma muestra de prueba de al menos 1.0 dinas/cm2. Modalidades preferidas de la invención Los siguientes ejemplos no limitantes proporcionan la enseñanza 1 de varios métodos abarcados dentro de esta invención. Ejemplo 1 Se produjo MFC en un termentador de 1200 gal con rendimiento final de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclorita y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 19,4 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFG/XG=2/1, base seca) y después la mezcla resultante se precipitó con alcohol isopropilico (85%) para formar una masa prensada. Se secó una porción de la masa prensada en un horno a 70°C durante 2 horas y se trituró en
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una Brinkmann ¡Mili a 60 mallas. La formulación en polvo se introdujo entonces dentro de una solución (500 mi) de agua i corriente estándar (ST , se disuelven 2.782 g de CaCl2.2H20 y 18.927 g de NáCl dentro de 5 gal de agua desionizada) en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de la misma, con 20% por peso de carboximetilcelulosa (CMC) agregada simultáneamente (dando como resultado cantidades de 0.288% de MFC/Xantano y( 0.072% de CMC), y la composición se mezcló entonces con j una mezcladora Silverson a 8000 rpm por 10 minutos. La ! viscosidad del producto (medida por medio del viscómetro Brookfield, Eje 61 a 5 rpm por 1 minuto) y la tensión de fluencia fue de 1176 cP y 4.91 dinas/cm2, respectivamente . Subsecuentemente, se mezclaron 210 mi de la solución MFC activada resultante (0.36%) con 15.5 gramos de arena clasificada (a través de malla de 60 pero en malla de
80) en un vaso y se mezcló durante 1 minuto. En un vaso separado, otra muestra de 210 mi de la solución MFC activada resultante se! mezcló también con 15.5 gramos de CaC03 fino y i se mezcló durante 1 minuto. El contenido de cada vaso se vació entonces en cilindros separados graduados de 100 mi y se diluyó a la marca de 100 mi en cada cilindro. En cada caso, las soluciones exhibieron excelentes propiedades de suspensión y los sólidos (ya sea arena o carbonato de calcio) i no exhibieron: precipitación a partir de la solución objetivo.
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Se almacenó después cada uno de los cilindros graduados a temperatura ambiente (22-25°C) durante 24 horas para ¡ determinar si la precipitación ocurría durante ese periodo de tiempo. En cada muestra, después de completar las 24 horas, las separaciones de fase para las muestras ya sea de la parte superior o inferior fueron menos del 10% (mediante estimación visual) , indicando así excelentes propiedades de suspensión a largo plazo. Ejemplo 2 Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclorito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFC/XG=3/1, base seca) bajo alto corte y la mezcla I resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa prensada! La masa prensada se secó y se trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo entonces dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de la misma, con 20% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se mezcló con uña mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 10 minutos. La : viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 709 cP y 1.96 dinas/cm , respectivamente. Ejemplo 3 ¡
- - í Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350 f ppm de hipocldrito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de I lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFC/XG=4/1, base seca) bajo alto corte y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa prensada.' La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de ¡la misma, con 20% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 10 minutos. La I viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 635 cP y J 1.54 dinas/cm , respectivamente. Ejemplo 4 ' Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFC/:XG=3/1, base seca) y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa i prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. ta formulación en polvo se introdujo dentro de
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i una muestra dé STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de :1a misma, con 10% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 10 minutos. La viscosidad y jtensión de fluencia del producto fueron 1242 cP y 4.5 dinas/cr2, respectivamente. Ejemplo 5 , Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un I rendimiento final de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de i lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFC/XG=3/1, base seca) y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de la misma, con 20% de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 10 minutos. La viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 1242 cP y 4.5 dinas/cm2, respectivamente. Ejemplo 6 j Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento f¡inal de 1.49 peso %. El caldo se trató con 350
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I ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 19¡4 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC trajtado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano (MFC/¡XG=3/1 , base seca) y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa I prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el I Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de 1 la misma, con 20% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se activó con un I homogenizadorj extensional a 1500 psi durante dos pases. Las mediciones dé viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 1010 c-P y 1.76 dinas/cm2, respectivamente. Ejemplo 7 ! I Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un i rendimiento final de 1.93 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 1'94 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de i i xantano (MFC/XG=3/1, base seca) y la mezcla resultante se I precipitó después con IPA (85%) para formar una masa prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. ' La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra ¡de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% i por peso de la misma, con 20% por peso de CMC agregada i ! í í
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simultáneamente, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 5 minutos. La viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 690 cP y
2.19 dinas/cm2 respectivamente. Ejemplo 8 Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.93 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 19 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano y solución CMC (MFC/XG/CMC=3/1/1, base seca) y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una maáa prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de I aproximadamente 0.36% por peso de la misma, y después la composición sé mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 5 minutos. La viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 1057 cP y 3.65 dinas/cm2, respectivamente. Ejemplo 9 Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.93 peso %. El caldo se trató con 350 i ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de solución de i
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pectina (MFC/Bectina=6/1, base seca) y la mezcla resultante se precipitó 'después con IPA (85%) para formar una masa prensada. La' masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de ¡la misma, con 20% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se mezcló con una mezcladora Sil erson a 8000 rpm durante 5 minutos. La viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 377 cP y 1.06 dinas/cm2, respectivamente. I Ejemplo 10 j Se produjo MFC en un termentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.93 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 194 ppm de proteasa. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de solución de CMC I (MFC/CMC=3/1, , base seca) y la mezcla resultante se precipitó después con IPA (85%) para formar una masa prensada. La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de i STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de la misma, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 5 minutos. La viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 432 cP y 1.39 dinas/cm2, respectivamente.
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Ejemplo 11 ¦ Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.93 peso %. El caldo se trató con 350 se trató con 70 ppm de mezcló una porción del
caldo MFC tratado con una cantidad dada de soluciones de pectina y CMC i ( MFC/Pectina/CMC=6/l/2 , base seca) y la mezcla resultante se:precipitó después con IPA (85%) para formar una i masa prensada* La masa prensada se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de STW en una cantidad de aproximadamente 0.36% por peso de l misma, y después la composición se mezcló con una mezcladora Silverson a 8000 rpm durante 5 minutos. La i viscosidad y tensión de fluencia del producto fueron 552 cP y I 1.74 dinas/cm?, respectivamente. Ejemplo 12 ; Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un I rendimiento final de 1.51 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 350 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. : Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad 1 dada de caldo de goma de xantano ( MFC /XG=2/1, base seca) después se precipitó con IPA (85%), y después se secó y trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo! entonces dentro de una muestra de STW en una
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cantidad de aproximadamente 0.2% por peso de la misma, con 10% de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se activó con jUn homogenizador extensional a 1500 psi durante 2 pases. La viscosidad del producto a 6 rpm fue 377 cP. Ejemplo 13 j Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.6 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 350 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con j una cantidad ¡dada de caldo de goma de xantano (MFC/XG=2/1, base seca) después se precipitó con IPA (85%), y después se i secó y se trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una solución de agua desionizada, Lna solución STW y una solución al 0.25% de CaCl2, respectivamente, en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso; de la misma, con 10% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composición se activó con un homogenizador extensional a 1500 psi durante 2 pases. Las viscosidades ciel producto fueron 512 cP, 372 cP y358 cP, en agua desionizada, STW y solución al 0.25% CaCl2, respectivamente . Análoga a la prueba llevada a cabo en el Ejemplo 1, con esta mueátra se agregaron por goteo aproximadamente 20 perlas de nilón de 3.2 mm de diámetro (exhibiendo cada una
- - i una densidad de aproximadamente 1.14 g/ml) en cada una de las soluciones (eri agua desionizada, STW o solución al 0.25% de
CaCl2) y las 1 soluciones se dejaron a temperatura ambiente durante 24 hqras. Ninguna de las perlas se asentó en el fondo de los ¡vasos después de expirar el periodo de tiempo, indicando asi excelentes propiedades de suspensión a largo plazo. Ejemplo 14 Se produjo MFC en un termentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.51 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de i lisozima y 35j0 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. j Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad jdada de caldo de goma de xantano (MFC/XG=2/1, base seca) de'spués se precipitó con IPA (85%), y después se secó y se trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una muestra de agua desionizada en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso de la misma, con 10% por peso de CMC agregada simultáneamente, y después la composició'n se activó con un mezclador de hélice a 2500 rpm durante ?? minutos. La viscosidad del producto fue 185 i cP. , Ejemplo 15 j Se produjo MFC en un termentador de 1200 gal con un i rendimiento final de 1.4 peso %. El caldo se trató con 350
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ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 350 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. 'Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo de goma de xantano y solución CMC pre-hidratada ! (MFC/XG/CMC=6/3/l, base seca) después se precipitó con IPA (85%), y después se secó y se trituró como en el Ejemplo jl. La formulación en polvo se introdujo dentro de una solución STW y de una solución al 0.25% de CaCl2 en una cantidad de ¡aproximadamente 0.2% por peso de la misma, respectivamente, y después la composición se activó con un homogenizador ; extensional a 1500 psi durante 2 pases. Las viscosidades del producto a 6 rpm fueron 343 cP y 334 cP en soluciones STW y 0.25% CaCl2, respectivamente. Se agregaron por goteo aproximadamente 20 perlas de nilón de 3.2 mm de diámetro (1.14 g/ml) en cada una de las soluciones (en STW o solución al 0.25% de CaCl2) y las soluciones se dejaron a temperatura ambiente durante 24 horas. Ninguna de las perlas se asentó en el fondo de los vasos después del periodo de tiempo de 24 horas. Ejemplo 16 ' Se produjo MFC en un termentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.6 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 350 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. j Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con
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una cantidad dada de pectina pre-hidratada y soluciones CMC (MFC/Pectina/CMC=6/3/l, base seca) después se precipitó con IPA (85%), y después se secó y se trituró como en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una solución STW y de una solución al 0.25% de CaCl2 en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso de la misma, i respectivamente, y después la composición se activó con un homogenizador < extensional a 1500 psi durante 2 pases. Las viscosidades del producto a 6 rpm fueron 306 cP y 293 cP en soluciones STW y 0.25% CaCl2, respectivamente. Se agregaron por goteo aproximadamente 20 perlas de nilón de 3.2 mm de diámetro (1.14 g/ml) en cada una de las soluciones (en STW o í solución al 0,.25% de CaCl2) y las soluciones se dejaron a temperatura ambiente durante 24 horas. Ninguna de las perlas se asentó en ¡el fondo de los vasos después del periodo de tiempo de 24 horas. Ejemplo 17 ( Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.6 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipoclórito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 350 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclórito. ¡Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad1 dada de solución CMC pre-hidratada (MFC /CMC=3/1, base seca) después se precipitó con IPA (85%), y después se secó y se trituró como en el Ejemplo 1. La
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formulación erí polvo se introdujo dentro de una solución STW i y de una solución al 0.25% de CaCl2 en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso de la misma, respectivamente, y después la composición se activó con un homogenizador extensional a '1500 psi durante 2 pases. Las viscosidades del producto a 6 rpm fueron 206 cP y 202 cP en soluciones STW y 0.25% CaCl2, ¡ respectivamente. Se agregaron por goteo aproximadamente 20 perlas de nilón de 3.2 mm de diámetro (1.14 g/ml) en cada una de las soluciones (en STW o solución al 0.25% de CaCl2) y las soluciones se dejaron a temperatura ambiente durante 24 horas. Ninguna de las perlas se asentó en el fondo dfe los vasos después del periodo de tiempo de 24 horas. : Ejemplo 18 Se produjo MFC en un fermentador de 1200 gal con un rendimiento final de 1.54 peso %. El caldo se trató con 350 ppm de hipocljorito y subsecuentemente se trató con 70 ppm de lisozima y 35(0 ppm de proteasa seguidas de otras 350 ppm de hipoclorito. Se mezcló una porción del caldo MFC tratado con una cantidad dada de caldo Diutan (MFC/Diutan=2/1 , base seca) i después se precipitó con IPA (85%), y después se secó y se trituró como ! en el Ejemplo 1. La formulación en polvo se introdujo dentro de una solución de agua desionizada en una cantidad de aproximadamente 0.2% por peso de la misma, con 10% de CMC agregado simultáneamente, y después la composición
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se activó con ;un homogenizador extensional a 1500 psi durante 2 pases. La viscosidad del producto a 6 rpm fue 214 cP. Cada! muestra exhibió excelentes y altamente deseables resultados de modificación de viscosidad y tensión de fluencia.. En términos de productos de celulosa bacteriana, tales resultados han sido hasta ahora inalcanzables !con materiales de celulosa bacteriana solos y/o con los métodos de baja complejidad seguidos en la presente invención. ¡ i Aunque la invención se describirá y se tratará en 1 conexión con ciertas modalidades y prácticas preferidas, no se intenta dé ninguna manera limitar la invención a esas modalidades especificas, por el contrario se intenta cubrir estructuras equivalentes y todas las modalidades alternativas y modificaciones como puede definirse por el alcance de las reivindicaciones adjuntas y equivalencias de las mismas.