MXPA02007821A - Biopolimero dispersable y de hidratacion rapida. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un biopolimero dispersable y de hidratacion rapida en forma anhidra, caracterizado porque al menos 75% en peso de las particulas del biopolimero tienen un diametro en el intervalo entre 60 y 250 micrometros y un diametro medio (dso) en el intervalo entre 100 y 200 micrometros. La invencion tambien se refiere al uso de tal biopolimero como espesante o modificador de la viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en formulaciones industriales, alimenticias, cosmeticas y farmaceuticas.

Description

BIOPOLIMERO DISPERSABLE Y DE HIDRATACION RÁPIDA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a los biopolxmeros dispersables y de hidratación rápida en forma seca y a su uso como espesantes, emulsificantes y/o estabilizadores para la preparación de formulaciones industriales (tales como, por ejemplo, para las industrias de la construcción, de las pinturas, papel, textil, protección vegetal, tratamiento de agua y del petróleo) , formulaciones alimenticias, cosméticas, agroquímicas y farmacéuticas. Los biopolímeros de alto peso molecular, los cuales son polisacáridos en el contexto de la presente invención, son utilizados cada vez más en muchas aplicaciones industriales por sus propiedades espesantes, modificadores de la viscosidad, emulsificantes y/o estabilizadoras en los medios, especialmente, en los medios acuosos. De este modo, la goma de xantano, tomando en cuenta sus propiedades radiológicas y excepcionales, es utilizada en los campos tan variados como la construcción, las pinturas, el papel, la industrial textil, los cosméticos, los alimentos, la agricultura, el tratamiento de agua y la perforación y recuperación de petróleo. Para muchas aplicaciones, cuando el biopolímero está en forma anhidra, es necesario colocarlo en solución acuosa. No obstante, el inconveniente mayor de estos polvos es su dificultad en la dispersión e hidratación rápidamente en un medio acuoso dado. Frecuentemente, la dispersión y/o la hidratación de estos biopolímeros da como resultado la formación de grumos, los cuales son dañinos para la funcionalidad del medio. En el caso de un biopolímero espesante tal como el xantano, el mejoramiento en términos de la dispersión y de la hidratación sin la formación de grumos permite en particular el mejor control de la viscosidad del medio de reacción. Por esta razón, podría ser ventajoso desarrollar un biopolímero en forma seca o anhidra, en particular del tipo goma de xantano, que puede ser fácilmente disperso y rápidamente hidratado en medios acuosos, mientras que al mismo tiempo se reduzca o incluso se elimine la formación de grumos. En la práctica, una de las soluciones recomendadas para evitar la formación de grumos mientras que al mismo tiempo se mantiene la buena capacidad de dispersión y capacidad de hidratación de los polvos, consiste en la modificación del polvo polimérico mediante el denominado método de "granulación" . Este método consiste en agregar el polvo biopolimérico en medio ligeramente húmedo ("técnica en "lecho fluidizado") con el fin de obtener granulos con un tamaño promedio entre 300 y 1000 micrómetros. El inconveniente principal de este método radica en su alto costo de implementación. Otra solución consiste en suplementar el biopolímero con un compuesto del tipo surfactante. No obstante, la adición de tales compuestos no corresponde con la tendencia actual que es reducir el número de aditivos agregados a una formulación dada, en particular en el sector de los alimentos. El objetivo de la presente invención es proponer un polvo biopolimérico el cual, en medios acuosos, sin la necesidad de agregar un aditivo y/o medios de agitación vigorosa, da una dispersión mejorada e hidratación rápida mientras que al mismo tiempo reduce o incluso elimina la formación de grumos. Para este fin, un objetivo de la invención es un biopolímero dispersable y de hidratación rápida, en forma anhidra, al menos 75% en peso de las partículas del cual tienen un diámetro entre 60 y 250 micrómetros y un diámetro medio (d50) de entre 100 y 250 micrómetros . Preferentemente, al menos 75% en peso de las partículas biopoliméricas tienen un. diámetro de entre 100 y 200 micrómetros y un diámetro medio (d50) de entre 100 y 200 micrómetros. La selección juiciosa del tamaño de la distribución de partícula de los biopolímeros de acuerdo a la invención hace posible controlar la dispersión del polvo y promover su hidratación, mientras que al mismo tiempo se reduce sustancialmente y usualmente se elimina de manera completa la formación de grumos . Los biopolímeros de la invención también tienen la ventaja de ser libres de polvo y fáciles de vaciar. Otras ventajas y características de la presente invención surgirán más claramente para lectura de la descripción, los ejemplos y la figuras siguientes. En la presente descripción, la notación d50 representa la distribución del tamaño de partícula tal que 50% del volumen de las partículas son menores que o igual a dicho tamaño. Por ejemplo, un d50 de 100 micrómetros significa que 50% en volumen de las partículas son menores que o iguales a 100 micrómetros en tamaño. El tamaño de partícula es determinado por espectroscopia de láser con una máquina tal como una máquina "Coulter LS 230" en configuración de ruta seca. En el contexto de la presente invención, el término "biopolímero" denota más particularmente los polisacáridos de alto peso molecular, usualmente mayores de 1 x 10e g/mol (medido mediante permeación en gel) y que consiste de glucosa, mañosa, galactosa, ramnosa, ácido glucurónico, ácido manurónico y unidades ácido gulurónico, opcionalmente con derivados de acetato y de piruvato. Su estructura particular y sus propiedades son descritas, por ejemplo, en el libro Industrial Gums - histler - 2a. Edición - capítulos XXI -XXIII (1973) . Estos biopolímeros son ventajosamente producidos mediante el cultivo aeróbico de microorganismos en un medio nutritivo acuoso. Muchos microorganismos tales como bacterias, levaduras, hongos y algas son capaces de producir estos biopolímeros. Se puede hacer mención, entre otros de: • bacterias que pertenecen al género Xanthomonas y más particularmente a la especie descrita en el Bergey Manual of Determinative Bacteriology (8a edición - 1974 - Williams N. Wilkins Co . Baltimore) tal como Xanthomonas begoniae, Xanthomonas campestris , Xanthomonas carotae, Xanthomonas hederae , Xanthomonas incanae, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas papeveri cola, Xanthomonas phaseoli , Xan thomonas pisi , Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonas vi tians y Xanthomonas pelargonii ; • bacterias que pertenecen al género Arthrobacter y más particularmente a las especies Arthrobacter stabili s y Arthrobacter vi scosus . • bacterias que pertenecen al género Erwinina; • bacterias que pertenecen al género Azotobacter y más particularmente a la especie Azotobacter indicus; • bacterias que pertenecen al género Agrobacteri um y más particularmente a las especies Agrobacterium radiobacter , Agrobacterium rhizogenes y Agrobacterium tumefaciens; • bacterias que pertenecen al género Al caligenes y más particularmente Alcaligenes faecali s ; • bacterias que pertenecen al género Pseudomonas y más particularmente Pseudomonas methani ca ,- • bacterias que pertenecen al género Coryn ebact eri um; • bacterias que pertenecen al género Bacillus y más particularmente Bacillus polymyxa ,-• hongos que pertenecen al género Scleroti um y más particularmente a las especies Scleroti um gl ucani cum, Sclerotium rolfsii o Plectania occidentalis; • hongos que pertenecen al género Aspergillus y más particularmente a las especies Aspergill us i taconicus y Aspergillus terreus; • levaduras que pertenecen al género Hansenula , tal como la especie Hansenula capsula ta . En una modalidad preferida de la invención, el microorganismo es una bacteria del género Xanthomonas , más particularmente la especie Xanthomonas campestri s , y el biopolímero es goma de xantano. Los biopolímeros de acuerdo a la invención pueden ser obtenidos mediante cualquier proceso para controlar la distribución del tamaño de partícula de un polvo. A manera de ejemplo, se puede hacer mención del tamizado . Como se indicó anteriormente, los biopolímeros de acuerdo a la presente invención se dispersan fácilmente en medios acuosos y no requieren medios de alto corte. La capacidad de dispersión del polvo de biopolímero es evaluada mediante el conteo de los grumos formados cuando el biopolímero es colocado en solución acuosa. Entre mayor sea el número de grumos formados, más pobre es la capacidad de dispersión.

La velocidad de hidratación puede ser determinada, por ejemplo, mediante la medición de la viscosidad desarrollada sobre el tiempo bajo condiciones de agitación suaves. Como una guía, la agitación suave puede corresponder a la agitación por una paleta de desfloculante a una velocidad que puede estar entre 400 y 600 rpm. Estas características hacen posible incorporar los biopolímeros de acuerdo a la invención en muchas formulaciones, como espesantes, modificadores de la viscosidad, emulsificantes y/o estabilizadores. La invención también cubre el uso de un biopolímero como se define anteriormente, como un espesante, modificador de la viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en: formulaciones para la perforación y la recuperación asistida de petróleo y para el tratamiento del agua; formulaciones para papel, construcción y materiales textiles; formulaciones alimenticias, cosméticos, agrdqu?micas y farmacéuticas; formulaciones para la limpieza industrial y doméstica; así como las formulaciones que contienen tal biopolímero . Los ejemplos dados enseguida son dados a manera de ilustración no limitante de la presente invención.

CLAVE PARA LAS FIGURAS La figura 1 representa la distribución del tamaño de partícula de las muestras: los productos A, B y C, obtenidos utilizando un granulómetro Coulter LS230 en configuración de ruta seca. La figura 2 representa la velocidad de hidratación de las muestras A, B y C, en agua destilada. Esta velocidad es determinada mediante la medición de la viscosidad desarrollada con el tiempo bajo las condiciones del ejemplo 1 - prueba de humectación en agua destilada. La figura 3 representa la velocidad de hidratación de las muestras A, B y C, en un medio que contiene 40% de sucrosa. Esta velocidad es determinada mediante la medición de la viscosidad desarrollada con el tiempo bajo las condiciones del ejemplo 2.

EJEMPLOS Ejemplo 1 • Preparación de las muestras Producto A: El producto A es una goma de xantano comercial, estándar en polvo, vendida bajo el nombre de Rhodigel por la compañía Rhodia. Producto B: El producto B es de acuerdo a la invención. Éste es una goma de xantano con un tamaño de partícula de entre 180 µm y más de 125 µm. Este producto es obtenido mediante dos tamizados simultáneos: un tamizado a través de un tamiz con un tamaño de malla de 180 µm y un tamizado a través de una malla de 125 µm. Producto C: El producto C es un polvo de goma de xantano que ha sufrido una granulación mediante la denominada técnica de "lecho fluidizado" de acuerdo al ejemplo 1 de la patente FR-A-2 600 267.

Tabla 1 Muestra Producto A Producto B Producto C La figura 1 representa la distribución del tamaño de partícula de las muestras A, B y C.

• Prueba de capacidad de dispersión Las propiedades de dispersión de un hidrocoloide pueden ser evaluadas por una prueba para el conteo del número de grumos presentes en una solución después de la dispersión. Las soluciones de la goma de xantano a 0.3% en agua destilada son preparadas. Esta disolución es llevada a cabo sobre una cantidad de 500 mi de agua destilada, en un recipiente de 1000 mi de línea baja, con una paleta desfloculante de 65 mm de diámetro, a una velocidad de 400 rpm por 15 minutos. La mencionada solución es filtrada a través de un tamiz con un tamaño de malla de 1 mm y el número de grumos presentes sobre el tamiz después de la filtración es registrado.

Los resultados se resumen en la Tabla 2 Tabla 2 Un producto es considerado como: "MUY BUENO" si el número de grumos es menor de 5; "BUENO" si el número de grumos es menor de 10; "POBRE" si el número de grumos es mayor de 10.

Prueba de hidratación Esta prueba hace posible evaluar la velocidad de hidratación de un polvo biopolimérico en medios acuosos . 0.3% de polvo de goma de xantano (productos A, B y C) se disuelve en agua destilada. Esta disolución es llevada a cabo sobre una cantidad de 500 mi de agua destilada, en un recipiente de 1000 mi de línea baja, con una paleta desfloculante de 65 mm de diámetro, a una velocidad de 400 rpm por 15 minutos. La viscosidad de dicha solución es medida a cuatro diferentes momentos, utilizando un viscosímetro de Brookfield LVT, aguja No. 2, ajustado a 12 rpm. Estos cuatro momentos son a l, 2, 5 y 15 minutos. Los valores de viscosidad son dados en la Tabla 3 siguiente: Tabla 3 La figura 2 representa la velocidad de hidratación de las muestras A, B y C en agua destilada. Esta velocidad es determinada mediante la medición de la viscosidad desarrollada con el tiempo.

Ejemplo 2 Prueba de hidratación en una solución de sucrosa al 40* Esta prueba hace posible evaluar la velocidad de hidratación de un polvo biopolimérico en medio acuoso que contiene azúcar. 0.3% de polvo de goma de xantano (productos A, B y C) se disuelve en una solución que contiene 40% de sucrosa. Esta disolución es llevada a cabo sobre una cantidad de 500 g de solución de sucrosa al 40%, en un recipiente de 1000 mi de línea baja, con una paleta desfloculadora de 65 mm de diámetro, a una velocidad de 400 rpm por 30 minutos. La viscosidad de dicha solución es medida a tres diferentes momentos, utilizando un viscosímetro de Brookfield LVT, aguja No. 2, ajustado a 12 rpm. Estos tres momentos son a los 5, 15 y 30 minutos. Los valores de viscosidad se dan en la Tabla 4.

Tabla 4 La figura 3 representa la velocidad de hidratación de las muestras A, B y C, en un medio de sucrosa de 40%. Esta velocidad es determinada mediante la medición de la viscosidad desarrollada sobre el tiempo .

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Biopolímero dispersable y de hidratación rápida, en forma anhidra, caracterizado porque al menos 75% en peso de las partículas de dicho biopolímero tienen un diámetro de entre 60 y 250 micrómetros y un diámetro medio (d50) de entre 100 y 200 micrómetros.

2. Biopolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos el 75% en peso de las partículas de dicho biopolímero tienen un diámetro de entre 100 y 200 micrómetros y un diámetro medio (d50) de entre 100 y 200 micrómetros.

3. Biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el biopolímero es una goma de xantano.

4. Uso de un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador.

5. Uso de un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en formulaciones para la perforación y la recuperación asistido de petróleo y para tratamiento de agua .

6. Uso de un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en formulaciones alimenticias, cosméticas, farmacéuticas y agroquímicas .

7. Uso de un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en formulaciones para la limpieza industrial y doméstica.

8. Uso de un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador en formulaciones para papel, construcción y textiles.

9. Formulación para la perforación y recuperación asistida de petróleo, para el tratamiento de agua, para alimentos, cosméticos, productos farmacéuticos o agroquímicos, para limpieza industrial y doméstica o para papel, construcción o textiles, utilizando un biopolímero de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, como un espesante, modificador de viscosidad, emulsificante y/o estabilizador .