Método para preparar emulsiones aceite-en-agua a partir de concentrados de geles autoemulsionantes.

Método para preparar dispersiones aceite-en-agua a partir de concentrados de gel autoemulsionantes,

que comprende las siguientes etapas:

(a) preparación de un concentrado de emulsionante (A) que contiene como mínimo

(A.1) 0,1 hasta 75% en peso de uno o más polioles (P),

(A.2) 5 hasta 80% en peso de agua (W),

(A.3) 5 hasta 40% en peso de un tensioactivo iónico (I) y/o de un tensioactivo no iónico (N) respecto al concentrado de emulsionante (A);

(b) puesta en contacto de una fase aceite (O) con el concentrado de emulsionante (A) en un campo de flujo fundamental y exclusivamente laminar, para obtener un concentrado de gel O/W autoemulsionante (G) con un contenido de aceite del 60 hasta el 99% en peso, y

(c) mezcla del concentrado de gel (G) con agua que también pueden contener otros aditivos, de modo que la dispersión de aceite en agua es una emulsión y la fase aceite (O) es la fase dispersa.

Método para preparar emulsiones aceite-en-agua a partir de concentrados de geles autoemulsionantes

La presente invención se refiere a un método para preparar emulsiones del tipo aceite-en-agua (O/W) a partir de concentrados de geles (O/W) autoemulsionantes, sin agitación, como p.ej. removiendo, o en un campo de flujo

laminar.

Las emulsiones son sistemas dispersos de varias fases formados por al menos dos líquidos casi insolubles uno en otro. En el caso más sencillo se trata de sistemas de dos fases formados por una fase hidrófila o polar, p.ej. acuosa, y una fase oleosa lipófila o apolar. La fase interna o dispersa se encuentra en forma de gotitas dentro de la fase continua externa. Según el tipo de fase interna se distingue entre emulsiones aceite-en-agua, cuya fase aceite es la fase dispersa, y emulsiones agua-en-aceite (W/O), en que la fase acuosa es la fase dispersa. Además de la fase dispersa y continua las emulsiones también contienen sustancias auxiliares que facilitan la rotura de las gotas y estabilizan las gotitas disgregadas contra la coalescencia.

El concepto de microemulsión no se usa de manera uniforme en la literatura corriente. Describe sistemas de una sola fase, emulsiones bicontinuas, micelas hinchadas y otras estructuras que tanto pueden ser transparentes como como turbias. Una emulsión no se puede clasificar como microemulsión solamente por el tamaño medio de partícula. En cambio sí hay acuerdo en considerar que las microemulsiones son sistemas termodinámicamente estables, mientras que a diferencia de éstas hay otras emulsiones que están estabilizadas cinéticamente y desde el punto de vista termodinámico deben calificarse como inestables. En el presente caso se recurre a la definición termodinámica.

En el sentido de la presente invención son nanoemulsiones aquellas emulsiones cuyo el tamaño medio de partícula es inferior a un micrómetro. Según la presente invención, las emulsiones con tamaños medios de partícula mayores de un micrómetro se consideran macroemulsiones.

Las emulsiones con un tamaño de gotita suficientemente pequeño se preparan hoy en día casi siempre en un campo de flujo turbulento mediante sistemas rotor-estátor u homogeneizadores de alta presión o, más raramente, mediante ultrasonidos, aprovechando las fuerzas de cavitación generadas por estos medios.

Como composiciones O/W autoemulsionantes se entienden aquellas que se disgregan espontáneamente en agua, es decir sin aporte de energía mecánica como agitación o incluso homogenización, formando una emulsión O/W de gotitas discretas que se pueden mover en ella.

Según la presente invención hay una prueba sencilla para comprobar si la composición es autoemulsionante a la temperatura ambiente, es decir entre 15 y 3°C, sobre todo entre 2 y 25°C, que consiste en añadir 5 mi hasta 1 mi de la composición a 9 hasta 95 mi de agua desionizada. Si resulta una emulsión O/W ocasionalmente lechosa que no se descompone, aunque sea agitando, y permanece estable durante al menos una hora, es que se trata de una composición autoemulsionante en el sentido de la presente invención.

Para la preparación de emulsiones O/W ya se han descrito sistemas calificados como autoemulsionantes. De todos modos hay frecuentemente una opinión muy distinta sobre lo que significa autoemulsionante. En muchos casos tampoco hace falta agitar enérgicamente, o al menos remover, los componentes de los sistemas supuestamente autoemulsionantes o designados como tales.

Hay p.ej. preconcentrados líquidos, típicamente aceites - en general libres de agua - que contienen emulsionantes oleosos y se usan a menudo combinados con hidrocoloides y electrolitos. A menudo las emulsiones O/W resultantes de este tipo de preconcentrados solo son de calidad media en cuanto a su estabilidad al almacenamiento. Para que los preconcentrados sean autoemulsionables es de gran importancia la solubilidad del sistema emulsionante en la fase aceite. Frecuentemente solo pueden obtenerse gotitas finas de aceite seleccionando de manera específica la fase aceite y los componentes solubles en agua y ajustando sus concentraciones recíprocas. Sin embargo con ello los sistemas pierden flexibilidad, pues entonces los concentrados ya no tienen un uso suficientemente polivalente.

Otros sistemas autoemulsionantes están basados en emulsiones O/W cargadas con aceite, que producen sistemas autoemulsionantes. En este caso la flexibilidad es mucho mayor, pero es necesario que el concentrado contenga predominantemente aceite, lo cual es una clara limitación para el usuario de estos concentrados. La preparación de los concentrados de emulsión requiere como siempre el uso de máquinas de homogenización y por tanto de altos gradientes de cizallamiento y gran turbulencia.

La patente DE 1346515 A1 describe un método para preparar emulsiones aceite-en-agua y agua-en-aceite en las cuales un concentrado de emulsionante con un contenido máximo del 2% en peso de agua se introduce en una fase aceite líquida. La fase acuosa se incorpora agitando a la fase aceite que contiene emulsionante y se emulsiona. Según la patente DE 1346515 A1, para preparar nanoemulsiones primero se introduce en la fase aceite alquil- oligoglucósido y poliglicerinpolihidroxiestearato, que son los componentes oleosos del concentrado de emulsionante. En la fase acuosa se disuelve el componente hidrosoluble glutamato de acilo. Luego la fase acuosa que contiene

emulsionante se incorpora agitando a la fase aceite y se emulsiona. En cambio en el método según la presente invención la fase aceite se añade a un concentrado acuoso de emulsionante. En condiciones de flujo laminar se forma un gel. Respecto a las emulsiones los geles tienen unas diferencias estructurales considerables que da lugar a propiedades físicas distintas. La patente DE 1346515 A1 solo revela un método de emulsión corriente por el cual la fase aceite se emulsiona en la fase acuosa sin etapas intermedias.

Adler-Nissen y otros: Apparatus for Emulsión Production in Small Scale and Under Controlled Shear Conditions [Aparato para producir emulsiones a pequeña escala bajo condiciones de cizallamiento controladas]; en Trans IChemE, Part C, Food and Bio-products Processing; 24, 82 (C4); págs.. 311-319 revelan un método para preparar mayonesa empleando yema de huevo como emulsionante, agua y aceite de colza. No hay indicios del método de la presente invención con la etapa intermedia de un concentrado de gel.

La patente DE 1 24 31 55 A1 revela un método de preparación de emulsiones en cual un concentrado de emulsión se diluye con agua y otros componentes oleosos. No hay ninguna indicación para preparar el concentrado de emulsión.

La patente EP 1 524 29 A1 revela un método para preparar emulsiones O/W que consiste en disolver una mezcla de emulsionante/fase aceite en otros componentes de la fase aceite y a continuación emulsionar dicha mezcla en la fase acuosa. Para preparar las emulsiones se emplean los habituales procesos en caliente o en frío.

Para lograr una total flexibilidad por lo que respecta tanto a los emulsionantes como a la fase aceite, la presente invención tiene por objeto crear un concentrado autoemulsionante que permita elegir libremente los emulsionantes o tensioactivos y por tanto disponer de una amplia selección de los componentes oleosos utilizables y naturalmente también de los electrolitos y de sus concentraciones. Asimismo es deseable disponer de una amplia selección de hidrocololdes utilizables, con el fin de que la viscosidad y también la sensación cutánea, así como, dado el caso, la resistencia al agua de las emulsiones secadas sean idóneas.

Al mismo tiempo es deseable disponer de un concentrado que permita prescindir de aparatos de homogenización costosos, como p.ej. máquinas de rotor-estátor u homogeneizadores de alta presión, y la elaboración a temperaturas superiores, pero también especialmente a temperatura ambiente. Además se tiene que alcanzar un tamaño medio de gota lo más pequeño posible - diámetro de gota inferior a 1 micrómetro como exigencia mínima - sin tener que renunciar a la etapa intermedia de un concentrado autoemulsionante.

Asimismo deben prepararse concentrados a partir de los cuales se puedan obtener emulsiones de calidad constante por dilución con agua y adición de otras sustancias, empleando un proceso continuo o por lotes. Ambos procesos de preparación deben permitir un control de calidad rápido y seguro, a fin de garantizar que la calidad de la emulsión sea elevada, constante y bien reproducible.

Sorprendentemente la presente invención resuelve el problema arriba descrito mediante un método de preparación de concentrados de gel autoemulsionantes y de las nano- o microemulsiones que se pueden... [Seguir leyendo]

1. Método para preparar dispersiones aceite-en-agua a partir de concentrados de gel autoemulsionantes, que comprende las siguientes etapas:

(a) preparación de un concentrado de emulsionante (A) que contiene como mínimo (A. 1) ,1 hasta 75% en peso de uno o más polioles (P),

(A.2) 5 hasta 8% en peso de agua (W),

(A.3) 5 hasta 4% en peso de un tensioactivo iónico (I) y/o de un tensioactivo no iónico (N) respecto al concentrado de emulsionante (A);

(b) puesta en contacto de una fase aceite (O) con el concentrado de emulsionante (A) en un campo de flujo fundamental y exclusivamente laminar, para obtener un concentrado de gel O/W autoemulsionante (G) con un contenido de aceite del 6 hasta el 99% en peso, y

(c) mezcla del concentrado de gel (G) con agua que también pueden contener otros aditivos,

de modo que la dispersión de aceite en agua es una emulsión y la fase aceite (O) es la fase dispersa.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de emulsionante (A) contiene de

manera independiente

(A.2) 5 hasta 7% en peso de agua (W),

(A.3) 5 hasta 3% en peso de un tensioactivo iónico (I) y/o de un tensioactivo no iónico (N)

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de gel O/W (G) tiene un contenido de

aceite del 8 hasta el 98% en peso.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de gel O/W se incorpora por sí solo en agua, sin la acción de fuerzas de cizallamiento, para obtener una macroemulsión (M) en sentido termodinámico y en concreto una nanoemulsión (C).

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el agua de la etapa (c) contiene menos de un 5% en peso, preferiblemente menos de un 2,5% en peso de aditivos.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la fase aceite consta de o contiene

- ásteres triglicéridos de ácidos carboxíllcos C8 hasta C24, sobre todo de ácidos carboxíllcos C12 hasta C18,

- compuestos di-, tri- o polihidroxilados esterificados total o parcialmente con ácidos carboxíllcos C6 hasta C32 o con ácidos hidroxicarboxíllcos C6 hasta C32,

- benzoatos de alquilo C12 hasta C15,

- diétereres (C12-C32),

- ásteres (> C32) y/o

- aceites de silicona, sobre todo polidimetilsiloxano.

7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de gel O/W contiene especialmente celulosa, goma de celulosa, silicatos de magnesio y aluminio y derivados orgánicos de arcilla, derivados de sílice, goma arábiga, goma tragacanto, alginatos y/o goma xantana.

8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el tensioactivo no iónico se elige entre uno o vahos miembros del grupo:

- alcoxilatos C2 hasta C4 de alcoholes C1 hasta C22 lineales o ramificados con distribución aleatoria o en bloques de los grupos alcoxilato, preferiblemente con al menos 6 grupos alcoxllato,

- ásteres monoglicéridos de ácidos carboxíllcos C8 hasta C24,

- alcoxl C8 hasta C32-poliglicósidos,

- ásteres de ácidos grasos con polialquilen(C2 hasta C4)gl¡col-glicerilo,

- ásteres de sorbitán-oxoalquilo C2 hasta C4,

- alcoxilatos C2 hasta C4 de mono- y diácidos grasos (> C8),

- productos de condensación de óxido de etileno con el producto de la reacción entre óxido de propileno y etilendlamlnas,

- alcoxilatos C2 hasta C4 de N,N-diacilalquilendiaminas,

- aminas grasas(> C8) etoxiladas,

- N-acllamldas alcoxlladas (C2 hasta C4), alcoxilatos de N-acll-N-alquilamidas,

- tensloactlvos gemlnl no Iónicos,

- N-metilgluconamlda con un radical de hidrocarburo C6 hasta C32,

- alcoxilatos C2 hasta C4 de triglicéridos de ácidos grasos (> C8) y

- poliglicerinas parcialmente esterificadas con ácidos grasos C8 hasta C22 de 3 hasta 2 unidades de glicerina, preferiblemente 3 hasta 1.

9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el tensioactivo iónico se elige entre uno o vahos miembros del grupo:

- sulfatas de alquil(C8 hasta C18)-éter,

- sulfosuccinatos en combinación con alcoholes grasos C6 hasta C15,

- ácidos grasos de 8 hasta 3 átomos de carbono y sus jabones,

- ésteres mono- y diglicéridos de ácidos carboxílicos C8 hasta C24, sobre todo C12 hasta C18,

- ácidos carboxílicos esterificados con ácido láctico y cítrico o tartárico y, dado el caso, total o parcialmente neutralizados,

- ésteres de sorbitán de ácidos alcanocarboxílicos C8 hasta C32, sobre todo de ácidos alcanocarboxílicos C12 hasta C18 esterificados con ácido láctico y cítrico o tartárico y dado el caso total o parcialmente neutralizados,

- fosfatos de mono-, di- y trialquilo y sus alcoxilatos C2 y C3, así como sus variantes mixtas,

- sultanatos de olefinas C1 hasta C 24,

- beta-alquil(C8 hasta C18)-alcoxi-alcanosulfonatos,

- tensioactivos gemini aniónicos,

- aminoalcanoatos de fórmula R-NH(CH2)nCOOM con n = 1, R = alquilo o alquenilo C8 hasta C22 y M = hidrógeno, metal alcalino, metal alcalinotérreo, amonio o alcanolamonio,

- tensioactivos zwitteriónicos (de betaína),

- fosfatos de alcoholes C8 hasta C22 alcoxilados (C2 hasta C4), sobre todo alcohol tridecílico,

- fosfatos de alcoholes C8 hasta C22 lineales o ramificados, y

- alcoxilatos C2 hasta C4 de alcoholes C8 hasta C22 lineales o ramificados con distribución aleatoria o en bloques de los grupos alcoxilato, preferiblemente con al menos 6 grupos alcoxilato, carboximetilados y

saponificados.

1. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un tensioactivo iónico conforme a la reivindicación 9 se emplea junto con un alcohol graso ramificado de 8 átomos de carbono como mínimo, sobre todo al menos unos de los siguientes tensioactivos iónicos:

- sulfatas de alqu¡l(C8 hasta C18)-éter,

- sultanatos de olefinas C1 hasta C 24,

- beta-alqu¡l(C8 hasta C18)-alcoxi-alcanosulfonatos,

- fosfatos de alcoholes C8 hasta C22 alcoxilados (C2 hasta C4), sobre todo alcohol tridecílico,

- fosfatos de alcoholes C8 hasta C22 lineales o ramificados y/o

- lactatos de alquilo C12 hasta C15.

11. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la dispersión aceite-en-agua tiene contiene al menos 5 hasta 98% en peso de agua y 1 hasta 5% en peso de aceite.

12. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol es glicerina.