MX2013015255A - Proceso biotecnológico para obtener queratina hidrolizada grado cosmético a partir de pelo residual que se genera en empresas procesadoras de piel. - Google Patents

Abstract

Se ha desarrollado un nuevo proceso de hidrolizado de pelo para obtener queratina hidrolizada, la cual puede usarse como un insumo adecuado en productos cosméticos para el cuidado del pelo. Se utilizó como materia prima pelo residual de res proveniente como desecho de procesadoras de piel. La queratina hidrolizada es resultado del método de desencalado y del proceso biotecnológico para hidrolizar el pelo, en el cual se utiliza una combinación de enzima proteasa alcalina y sulfuro de sodio en determinadas condiciones de tiempo, pH y temperatura, dando lugar a un hidrolizado, el cual se filtra y se somete a un proceso de purificación para obtener la solución de queratina hidrolizada.

Description

PROCESO BIOTECNOLOGICO PARA OBTENER QUERATINA HIDROLIZADA GRADO COSMETICO A PARTIR DE PELO RESIDUAL QUE SE GENERA EN EMPRESAS PROCESADORAS DE PIEL DESCRIPCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un nuevo proceso bioteenológico para obtener queratina hidrolizada, la cual puede ser un insumo adecuado en productos cosméticos utilizados para el cuidado del cabello. Se utiliza como materia prima pelo residual generado en empresas procesadoras de piel, el pelo se somete al proceso de desencalado utilizando sulfato de amonio con tensoactivo desengrasante, posteriormente se realiza el proceso de hidrolizado utilizando una combinación de enzima proteasa alcalina y sulfuro de sodio en determinadas condiciones de tiempo, pH y temperatura, dando lugar a un hidrolizado, el cual se filtra para obtener el hidrolizado de queratina y separar la materia solida de pelo no hidrolizada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la industria curtidora se generan altos contenidos de residuos a lo largo de su proceso productivo, mismos que generan problemas ambientales y de confinamiento, entre estos tipos de residuos se tienen los residuos de pelo provenientes de los procesos del depilado de las pieles, en donde se estima que por cada 100 kilogramos de piel procesada se obtiene alrededor de 9 kilogramos de pelo en estado húmedo, por lo que en base a la producción de cuero a nivel nacional, diariamente se disponen o mandan al drenaje cientos de toneladas de este residuo.

Es por ello que en los últimos años se ha incrementado la búsqueda de teenologías sobre los residuos provenientes del curtido de pieles, en ocasiones preocupados por el factor contaminación, otras por los costos de manejo-disposición y algunos más pensando en valorizarlos. Se tienen residuos que inevitablemente deben ser dispuestos y sobre los que debe actuar la naturaleza para reintegrarlos, sin embargo vistos con otra óptica y a la luz del desarrollo tecnológico es posible desarrollar alternativas viables para dar a este tipo de residuos un valor agregado para valorizado, entre ellos se tienen los residuos de pelo.

Entre las alternativas de uso del pelo residual se tienen diversas aplicaciones, algunos procesos solo realizan operaciones de lavado, secado y eventual molienda o afieltrado, otros tienen aplicaciones del pelo mediante procesos de hidrólisis, los cuales pueden ser físico, biológico/enzimático o químico, una vez hidrolizado el residuo del pelo (queratina) es un material que tiene potencial económico dependiendo del uso, ya sea como fertilizante, recubrimientos tecnicos, cosmético, absorvedor, sustituto de caseína, entre otros. A nivel mundial se tienen estudios relacionados con el proceso de extracción de queratina, tal es el caso de la extracción de queratina a partir de plumas de pollo mediante el uso de un líquido iónico hidrófobo (IL), bis 1 - hidroxietil - 3 - metilimidazolio (trifluorometanosulfonil) amida, mencionan los efectos que tiene el líquido iónico, el bisulfito de sodio, la temperatura de reacción y el tiempo en la optimización del proceso de extracción de la queratina para lograr su máximo rendimiento (Yun-XIan Wang, Xue-Jun Cao, Procesos de Bioquímica, año 2012, volumen: 47, Pag. 896-899). Se tiene investigaciones sobre diferentes sistemas o esquemas alternativos de los procesos de hidrólisis del pelo como son los tratamientos a alta temperatura y presión para la obtención de fertilizantes orgánicos o alimentos balanceados para animales, se tienen también tratamientos biológicos para la obtención de composta para el suelo o generación de biogás, así como tratamientos químicos para la disolución y disposición de la queratina como sustituto de la caseína u obtención de melanina (B.C Galarza, I. Cavello, C.A. Greco, R. Hours, M.M. Schuldt, C.S Cantera. 10urnal of the Society of Leather Technologists and Chemists, año 2010, volúmen: 94, pag. 26-32).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la obtención de un método de proceso que permite obtener hidrolizado de queratina, la cual puede ser un insumo adecuado en productos cosméticos utilizado para el cuidado del cabello, utilizando como materia prima pelo residual generado en empresas procesadoras de piel.

La capacidad y cantidad de producto estará en función de la infraestructura de la planta productora, es decir de la capacidad del tambor y del reactor/digestor para procesar determinado kilogramos de pelo residual, tomando como referencia el peso total de este, las condiciones de operación del proceso de desencalado se realiza en un tambor entre 8 - 12 revoluciones por minuto, la hidrólisis del pelo se realiza en el reactor/digestor y opera con las siguientes condiciones; temperatura entre 55°C -90°C, pH entre 7 - 12, el agitador helicoidal del interior del reactor gira entre 120 - 150 revoluciones por minuto.

La materia prima utilizada es pelo residual de pieles de res generada como desecho de empresas procesadoras de piel, la cual presenta las siguientes características: 1% grasa, 31.4 % de queratina, 54.5 % de humedad, 6.2 % de cenizas totales y pH de 10.7. La combinación de la enzima proteasa alcalina y sulfuro de sodio favorecen la hidrólisis del pelo, la cual puede variar de acuerdo a las condiciones del proceso, tiempo, temperatura y pH. El % de uso de los productos químicos utilizados en el proceso de desencalado es en relación al peso total del pelo residual a procesar. El % de uso de productos químicos utilizados durante la hidrólisis del pelo es en relación al peso total del pelo residual húmedo que sale del proceso de desencalado. El % de uso sugerido para la enzima proteasa alcalina es de 1 - 2 %, el intervalo sugerido para el sulfuro de sodio es de 4 - 6 %. Así, la descripción del proceso a seguir para la hidrólisis del pelo para obtener queratina hidrolizada es la siguiente: 1. Pesado de pelo residual de pieles de res. El total del peso de pelo residual se utiliza para determinar la cantidad de productos químicos en relación al % de uso de estos en el proceso de desencalado. 2. Lavado inicial. El lavado del pelo residual se realiza en tambor para limpiar y eliminar restos de suciedades y empezar a disminuir el pH. El lavado inicial se realiza utilizando 200 % de agua, más 0.3 % de sulfato de amonio con tiempo de rodado de 25 minutos y entonces se escurre el agua. 3. Desencalado. Para eliminar la cal y la grasa que se encuentra adherida al pelo, además de ajustar el pH entre 7.5 - 8.0. Se utiliza 100 % de agua, se adiciona 2.5 % de sulfato de amonio, más 1 % de tensoactivo desengrasante no iónico, se da tiempo de rodado de 60 minutos hasta llegar a un pH entre 7.5 - 8.0, se escurre el agua. 4. Lavado final. Para eliminar residuos de sulfato de calcio y grasa emulsionada generada en el proceso de desencalado. Se adiciona 200 % de agua, se da tiempo de 10 minutos de movimiento, posteriormente se escurre el agua y se saca el pelo del tambor. 5. Pesado de pelo residual húmedo proveniente del desencalado. El total del peso de pelo residual húmedo se utiliza para determinar la cantidad de productos químicos en relación al % de uso de estos en el proceso de hidrólisis de la queratina en el reactor/digestor. 6. Hidrolizado de pelo. Se realiza en el reactor/digestor, tiene como finalidad la degradación de la queratina, rompiendo la proteína en partes más pequeñas, pasando a peptidos, y de ellos a aminoácidos, siendo este el componente fundamental, posteriormente se rompen los enlaces para obtener el hidrolizado de queratina. Se utiliza 400 % de agua ajustada a pH entre 9 - 10 y temperatura entre 55°C - 60°C, más 2% de enzima proteasa alcalina, se da un tiempo de 4 horas, se complementa con 6 % de sulfuro de sodio, se incrementa la temperatura a 80°C, se da un tiempo de 4 horas. Terminada la hidrólisis se incrementa la temperatura a 90°C durante 15 minutos para la inactivación de la enzima, posteriormente se deja en reposo hasta temperatura ambiente. La solución de hidrólisis obtenida se deposita en un recipiente. 7. Filtración. La solución de hidrólisis se filtra para obtener el hidrolizado de queratina y separar materia solida de pelo no hidrolizada. 8. Purificación: Tiene como finalidad oxidar los sulfuras residuales, así como el olor que estos generan. A la solución de hidrolizado de queratina se adiciona 0.3 % de peróxido de hidrogeno (concentración 35 %) durante 30 minutos. El % de peróxido de hidrogeno es en relación al volumen de la solución de hidrolizado de queratina.

Para ilustrar, el proceso en este punto, la solución de hidrólisis obtenido con la combinación de enzima proteasa alcalina y sulfuro de sodio se analizó % de queratina hidrolizada, pH y % de cenizas totales. Se tomaron muestras para análisis. Los valores obtenidos de los resultados se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1: Resultados de análisis de la solución de hidrólisis de queratina, en el cual se obtiene un 5.3 % de queratina, pH de 10.9 y 1.55 de cenizas.

Claims (2)

REIVINDICACIONES Una vez descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1.- Un nuevo proceso de desencalado de pelo residual (proveniente como desecho de procesadoras de piel) que comprende las siguientes etapas: a) selección de materia prima, pelo residual de pieles de res, b) adicionar agua 200 %, más 0.3 % de sulfato de amonio, más tiempo de 25 minutos de rodado, c) escurrir agua, d) más 0 agua 100 %, más

2.5 % de sulfato de amonio, más 1 % de tensoactivo desengrasante no iónico, más tiempo de 60 minutos de rodado hasta llegar a un pH entre 7.5 - 8.0, e) escurrir agua, f) mas 200 % agua, más tiempo de 10 minutos de rodado, g) escurrir agua, h) sacar pelo residual del tambor. 5 2.- Un nuevo proceso de hidrolizado de pelo que requiere como materia prima pelo residual desencalado bajo las condiciones de proceso reivindicadas en la cláusula 1 que comprende las siguientes etapas: a) selección de materia prima, pelo residual húmedo proveniente del desencalado, b) adicionar 400 % de agua ajustada a pH entre 9 - 10, más 2 % de enzima proteasa alcalina, incrementar temperatura entre 0 55°C - 60°C, más tiempo de 4 horas de proceso, c) mas 6 % de sulfuro de sodio, incrementar temperatura a 80°C, más tiempo de 4 horas de proceso, d) más incremento de temperatura a 90°C, más tiempo de 15 minutos de proceso, e) dejar en reposo hasta temperatura ambiente, f) depositar la solución de hidrólisis en un recipiente, g) filtrar la solución de hidrólisis para obtener el hidrolizado de queratina, h) a la solución de hidrolizado de queratina adicionar 0.1 % de peróxido de hidrogeno (concentración 35 %), más tiempo 30 minutos.