PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DE MICROFIBRAS DE QUERATINA A PARTIR DE RESIDUOS GANADEROS.
Se describe un procedimiento para la obtención de productos de queratina (soluble y microfibras insolubles) a partir de residuos ganaderos tales como pluma,
pelo, piel, pezuñas o cuernos. El procedimiento se realiza en frío y consta de una sucesión de etapas de triturado e hidrólisis del residuo y oxidación comunes para la obtención de ambos productos, seguidas de etapas específicas para cada uno de ellos. Las etapas posteriores para la obtención de queratina soluble son de ajuste a pH neutro, ultrafiltración, lavado y secado mediante atomización o liofilización. La queratina soluble así obtenida tiene las características adecuadas para su aplicación en la industria de la cosmética o de la alimentación humana o animal. Las etapas posteriores para la obtención de microfibras de queratina insolubles son de ajuste a pH ácido, decantación, ajuste a pH neutro y lavado, nueva decantación, nuevo lavado, decantación adicional y fase de polimerización para obtención de fibras de queratinacon mayor polimerización y de mayor tamaño. Las microfibras de queratina insolubles así obtenidas poseen propiedades de resistencia y elasticidad incrementadas, para su aplicación en la industria textil, de elaboración de polímeros, del papel y de fabricación de biomateriales
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200502083.
Solicitante: A.T.M. ENERGY, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: SEVILLA.
Inventor/es: FLORIDO RODRIGUEZ,JOSE LUIS.
Fecha de Solicitud: 23 de Agosto de 2005.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 4 de Marzo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61K8/98C6
- C08H1/06 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08H DERIVADOS DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES NATURALES (polisacáridos C08B; caucho natural C08C; resinas naturales o sus derivados C09F; tratamiento de la brea, asfalto y betún C10C 3/00). › C08H 1/00 Productos macromoleculares derivados de las proteínas (proteínas para alimentación A23, p. ej. A23J; preparación de cola o gelatina C09H). › derivados de cuerno, pezuñas, pelo, piel o cuero.
Clasificación PCT:
- A61K8/98 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61K PREPARACIONES DE USO MEDICO, DENTAL O PARA EL ASEO (dispositivos o métodos especialmente concebidos para conferir a los productos farmacéuticos una forma física o de administración particular A61J 3/00; aspectos químicos o utilización de substancias químicas para, la desodorización del aire, la desinfección o la esterilización, vendas, apósitos, almohadillas absorbentes o de los artículos para su realización A61L; composiciones a base de jabón C11D). › A61K 8/00 Cosméticos o preparaciones similares para el aseo. › de origen animal.
- C08H1/06 C08H 1/00 […] › derivados de cuerno, pezuñas, pelo, piel o cuero.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para la obtención de microfibras de queratina a partir de residuos ganaderos.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de microfibras de queratina a partir de residuos ganaderos, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.
Más en particular, la invención propone el desarrollo de un procedimiento mediante el que resulta posible obtener microfibras de queratina mediante hidrólisis en frío a partir de hidrolizados de la proteína procedentes de desechos agrícolas tales como pluma, pelo, piel, pezuñas o cuernos.
El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado al tratamiento de determinados residuos agrícolas, en especial para la obtención de queratina con diversas aplicaciones industriales.
Antecedentes y sumario de la invención
Se conoce en el estado de la técnica la existencia de un gran número de residuos procedentes de la industria ganadera que contienen, en diferentes proporciones, la proteína queratina, tanto en sus formas alfa como beta. Como se sabe, la queratina consiste en una sustancia albuminoidea, muy rica en azufre, que constituye la parte fundamental de las capas más externas de la epidermis de los vertebrados y de los órganos derivados de esta membrana, tales como las plumas, pelos, cuernos, uñas o pezuñas; en particular, la queratina es la sustancia responsable de la dureza y de la resistencia de los cuernos y las uñas.
Ahora bien, aunque la explotación de estas fuentes de queratina es un proceso industrial bien conocido, la mayoría de los métodos de obtención de la queratina a partir de los desechos agrícolas están fundamentados en tratamientos térmicos ó químicos muy agresivos. Como ejemplo, se pueden citar los documentos US427996,US19790078850 19790925, JP197801242289 19781009, JP19780149279 19781201, JP19780163085 19781229, todos los cuales se incorporan aquí como referencia.
Como resultado de la agresividad de estos tratamientos, la proteína que se obtiene está muy desnaturalizada y ha perdido la mayoría de las propiedades que hacen de la queratina una proteína de interés industrial.
Ya en 1981 Yoshioka Issei, propuso un método de hidrólisis en frío para aplicaciones cosméticas, empleando un álcali y un sulfuro metálico como forma de romper los puentes disulfuro de los aminoácidos y obtener un hidrolizado con proteína en buen estado.
Trabajos posteriores de Schrooyen PM y col., demuestran que la proteína obtenida mediante hidrólisis en frío es reactiva y puede ser entrecruzada para obtener nuevos materiales.
La presente invención va dirigida en ambas direcciones, puesto que constituye un procedimiento que permite obtener queratina a partir de hidrolizados de la proteína procedentes de desechos agrícolas obtenidos por hidrólisis no-térmica. El proceso, desarrollado en frío, consta de dos variantes. La primera de ellas facilita la obtención de microfibras de queratina en la que esta última conserva todas sus propiedades y es por tanto aplicable a sectores de la técnica muy diversos, tales como el sector textil, como medio de refuerzo en la fabricación de polímeros industriales tales como los polietilenos o los polipropilenos, la fabricación de pasta de papel o cartón y la fabricación de biomateriales o materiales biomédicos, entre otros. La segunda variante proporciona la obtención de queratina soluble con vistas a aplicaciones en cosmética y alimentación.
Descripción de la forma de realización preferida
En lo que sigue de la descripción, el procedimiento de obtención de queratina en frío, a partir de residuos ganaderos, propuesto por la invención, va a ser explicado con referencia específica al caso de las plumas. Sin embargo, esta elección debe considerarse únicamente como ilustrativa del proceso, a efectos de facilidad de la descripción, siendo la descripción aplicable, de la misma manera, a cualquier otro de los residuos ganaderos considerados (pelo, piel, pezuña o cuernos).
De acuerdo con la invención, el procedimiento contempla la implementación de una serie de etapas sucesivas, diferenciándose el proceso que da lugar a la obtención de microfibras de queratina insoluble y aquel que da lugar a la queratina soluble. Dichas etapas se exponen a continuación:
Obtención de microfibras de queratina insoluble
- a) Triturado e hidrólisis: En esta primera etapa se procede a triturar la pluma procedente de desechos ganaderos con la utilización de una trituradora industrial, y una vez triturada, se añaden sulfuro sódico y agua para realizar la hidrólisis, la cual tendrá una duración aproximada de un día, durante el cual se mantendrá la agitación. La mínima cantidad de agua viene determinada por la altura a la que se encuentra la hélice del agitador neumático utilizado.
- b) Oxidación y ajuste de pH a un valor ácido: Tras la hidrólisis de la etapa anterior, se procede al vaciado del líquido del tanque por su base. El líquido pasa a un tanque de oxidación y ajuste de pH (diámetro, altura), en el cual se añade H2O2, ozono u otro producto de acción oxidante, y se agita el contenido del tanque durante alrededor de 50 minutos con un agitador neumático; el pH se ajusta con la adición de ácido sulfúrico hasta que se alcanza un pH ácido (entre 4 y 5).
- c) 1ª Decantación: El líquido a pH ácido de la etapa anterior, se deja decantar en el mismo tanque de agitación durante un período de alrededor de tres horas. A continuación se realiza una succión del líquido con la ayuda de una bomba peristáltica, y se recoge el sólido por la parte inferior del tanque.
- d) Ajuste a pH 7, y 1° lavado: El sólido recogido en la etapa anterior de 1ª decantación, se disuelve en agua y se procede a ajustar el pH hasta un valor de pH 7 con la adición de NaOH. A continuación, se deja bajo agitación durante un período de unos 30 minutos, para efectuar el lavado.
- e) 2ª decantación: Una vez transcurrido el período de agitación de la etapa anterior, se deja decantar la disolución anterior durante un período de alrededor de tres horas, retirando posteriormente el líquido con la ayuda de una bomba.
- f) 2° lavado: Se añade nuevamente agua y se agita el contenido durante alrededor de otros 30 minutos.
- g) 3ª decantación: Tras una nueva decantación durante un período de tiempo de alrededor de tres horas de duración, se separa el líquido del sólido de la misma manera que en las decantaciones precedentes, y el sólido obtenido se somete a una etapa de polimerización.
- h) Polimerización: El proceso de polimerización consiste en que, tras la obtención del producto hidrolizado a pH 7, se desaliniza por ultrafiltración y posteriormente se le añade ácido adípico (entre el 0,1 y el 10%) antes de la re-precipitación a pH ácido. El objetivo de esta fase es conseguir una mayor polimerización del producto y unas fibras mayores. La adición y re-polimerización se efectúa con adición de calor (entre 30 y 80ºC), de forma lenta (entre 1 y 24 h).
Obtención de queratina soluble
- a) Triturado e hidrólisis: En esta primera etapa se procede a triturar la pluma procedente de desechos ganaderos con la utilización de una trituradora industrial, y una vez triturada, se añaden sulfuro sódico y agua para realizar la hidrólisis, la cual tendrá una duración aproximada de un día, durante el cual se mantendrá la agitación. La mínima cantidad de agua viene determinada por la altura a la que se encuentra la hélice del agitador neumático utilizado.
- b) Oxidación y neutralización: Tras la hidrólisis, se procede al vaciado del líquido del tanque por su base. El líquido pasa al tanque de oxidación y ajuste de pH (diámetro, altura) en el cual se añade H2O2, ozono u otro producto de acción oxidante y se agita el tanque durante 50 minutos con un agitador neumático y se ajusta el pH añadiendo ácido sulfúrico hasta pH neutro, lo que evita la precipitación de la proteína.
- c) Ultrafiltración y...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la obtención de microfibras de queratina a partir de residuos ganaderos, en especial a partir de residuos ganaderos del tipo de las plumas, el pelo, la piel, las pezuñas o los cuernos, cuyas fibras queratinicas obtenidas conservan las propiedades de las fibras naturales, que se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:
a) trituración e hidrólisis de los desechos ganaderos, con la ayuda de una trituradora industrial y la posterior adición de sulfuro sódico y agua para realizar la hidrólisis, durante un tiempo aproximado de un día, bajo agitación continuada con un agitador neumático;
b) oxidación y ajuste de pH a un valor ácido, a continuación de la hidrólisis anterior, a cuyo efecto se realiza el vaciado del líquido desde el tanque de tratamiento, por la base de éste, siendo conducido el líquido hasta un tanque de oxidación y ajuste de pH, en el que se lleva a cabo la adición de H2O2, ozono u otra sustancia oxidante, con agitación del contenido del tanque durante un tiempo de alrededor de 50 minutos con un agitador neumático, realizándose el ajuste del pH con la adición de ácido sulfúrico hasta un valor de pH ácido (entre 4 y 5);
c) decantación del líquido a pH ácido de la etapa anterior, realizada en el mismo tanque de agitación durante un período de alrededor de tres horas, después de lo cual, se realiza una fase de succión del líquido con la ayuda de una bomba peristáltica, y se recoge el sólido por la parte inferior del tanque;
d) ajuste a pH 7, y 1° lavado, disolviendo en agua el sólido recogido en la etapa anterior de decantación, y procediendo a continuación a ajustar el pH hasta un valor de pH 7 con la adición de NaOH, dejando todo ello bajo agitación durante un período aproximado de 30 minutos, para efectuar el lavado;
e) nueva etapa de decantación después de transcurrido el período de agitación de la etapa anterior, durante un período de alrededor de tres horas, retirando posteriormente el líquido con la ayuda de una bomba;
f) 2ª etapa de lavado, a cuyo efecto añade nuevamente agua y se agita el contenido durante alrededor de otros 30 minutos;
g) etapa de decantación adicional durante un período de tiempo de alrededor de tres horas de duración, con el fin de separar el líquido del sólido de la misma manera que en las decantaciones precedentes, y sometiendo el sólido obtenido a una etapa final de polimerización, y
h) etapa de polimerización, consistente en que, tras la obtención del producto hidrolizado a pH 7, se desaliniza por ultrafiltración y posteriormente se le añade ácido adípico (entre el 0,1 y el 10%) antes de la re-precipitación a pH ácido. El objetivo de esta fase es conseguir una mayor polimerización del producto y unas fibras mayores, realizándose la adición y re-polimerización con adición de calor (entre 30 y 80ºC), de forma lenta (entre 1 y 24 h).
2. Procedimiento para la obtención de queratina soluble a partir de residuos ganaderos, en especial a partir de residuos ganaderos del tipo de las plumas, el pelo, la piel, las pezuñas o los cuernos, que se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:
a) trituración e hidrólisis de los desechos ganaderos, con la ayuda de una trituradora industrial y la posterior adición de sulfuro sódico y agua para realizar la hidrólisis, durante un tiempo aproximado de un día, bajo agitación continuada con un agitador neumático;
b) oxidación y ajuste de pH a un valor neutro, a continuación de la hidrólisis anterior, a cuyo efecto se realiza el vaciado del líquido desde el tanque de tratamiento, por la base de éste, siendo conducido el líquido hasta un tanque de oxidación y ajuste de pH, en el que se lleva a cabo la adición de H2O2, ozono u otra sustancia oxidante, con agitación del contenido del tanque durante un tiempo de alrededor de 50 minutos con un agitador neumático, realizándose el ajuste del pH con la adición de ácido sulfúrico hasta un valor de pH neutro;
c) eliminación del contenido en sales del líquido a pH neutro (conteniendo la queratina soluble) de la etapa anterior mediante el número de etapas de ultrafiltración y lavado necesarias para reducir el contenido en sales hasta el nivel deseado, y
d) etapa de secado del producto obtenido en la última etapa de ultrafiltración, mediante las técnicas de atomización o liofilización.
3. Microfibras de queratina insolubles obtenidas mediante el procedimiento de hidrólisis en frío de la reivindicación 1 anterior, procedentes de desechos ganaderos tales como plumas, pelo, piel, pezuñas o cuernos, con propiedades de resistencia y elasticidad mejoradas.
4. Queratina soluble obtenida mediante el procedimiento de hidrólisis en frío de la reivindicación 2 anterior, procedentes de desechos ganaderos tales como plumas, pelo, piel, pezuñas o cuernos.
5. Utilización de las microfibras de queratina de la reivindicación 3, en aplicaciones textiles.
6. Utilización de las microfibras de queratina de la reivindicación 3, en el refuerzo de polímeros industriales (polietilenos y polipropilenos).
7. Utilización de las microfibras de queratina de la reivindicación 3, en la producción de pasta de papel o cartón.
8. Utilización de las microfibras de queratina de la reivindicación 3, en la fabricación de biomateriales y de materiales biomédicos.
9. Utilización de la queratina soluble de la reivindicación 4, en la producción de productos cosméticos.
10. Utilización de la queratina soluble de la reivindicación 4, en la industria alimentaria (animal o humana).
Patentes similares o relacionadas:
Método para producir un material queratinoso hidrolizado, del 2 de Julio de 2019, de Tessenderlo Group NV: Método para la producción de material queratinoso hidrolizado altamente digerible que comprende las etapas de (iii) someter el material queratinoso parcialmente hidrolizado, […]
Método novedoso para procesar material que contiene lignocelulosa, del 19 de Junio de 2019, de Stichting Wageningen Research: Método para procesar material de biomasa que comprende lignocelulosa derivada de plantas, que comprende las etapas de: a. pretratar dicho material de biomasa […]
Polvo de colágeno, composición y uso, del 16 de Abril de 2019, de EURORESEARCH S.R.L.: Un polvo de colágeno, en el que al menos un 99,5% de las partículas tiene un tamaño máximo de 80 micrómetros y un 25% a un 45% en volumen de las partículas tiene […]
Derivados poliméricos biodegradables, del 13 de Marzo de 2019, de SICIT CHEMITECH S.P.A.: Procedimiento para la producción de aductos de fórmula **Fórmula** que comprende la reacción en agua o en un disolvente acuoso de un hidrolizado […]
Fabricación de cuero y tejido a partir de materiales que contienen hidrolizados de proteínas y gelatinas, del 21 de Febrero de 2018, de SICIT CHEMITEC S.P.A.: Material de cuero artificial que puede obtenerse mediante un proceso de derivatización con polímeros de hidrolizados de proteínas o gelatinas […]
Materiales biocompuestos fertilizantes, del 24 de Enero de 2018, de SICIT 2000 S.P.A: Materiales biocompuestos biodegradables que se obtienen injertando hidrolizados de proteína con aceites vegetales epoxidados y que contienen una dispersión de agentes de […]
Mezclas biodegradables basadas en hidrolizados de proteínas y copolímeros de etileno funcionalizados, del 9 de Agosto de 2017, de SICIT CHEMITECH S.P.A.: Mezclas obtenidas por mezcla fundida reactiva de hidrolizado de proteínas, gelatinas o mezclas de estas con copolímeros funcionales con una base de etileno, dichos copolímeros […]
PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE HARINAS PROTEICAS, GRASA DE ORIGEN ANIMAL Y SOLUCIÓN DE SULFURO DE SODIO A PARTIR DEL DESCARNE SULFURADO GENERADO POR LA INDUSTRIA CURTIDORA, del 30 de Marzo de 2017, de SÁNCHEZ SANDOVAL, Francisco René: El proceso de la presente invención contribuye a reducir los problemas de contaminación que se tienen actualmente por el procesamiento tradicional del descarne sulfurado, […]