ES2549152T3 - Carragenano modificada por un procedimiento de intercambio iónico - Google Patents
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Abstract
Una composición que comprende un carragenano kappa extraído neutramente que se ha sometido a un procedimiento de intercambio iónico, en el que el carragenano kappa comprende: un contenido de potasio de 4 mg/g a 30 mg/g de carragenano; un contenido de calcio de menos de 3 mg/g de carragenano; y un contenido de magnesio de menos de 3 mg/g de carragenano.
Description
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Carragenano modificada por un procedimiento de intercambio ionico
La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/207.856. presentada el 14 de marzo de 2.008, titulada "Ion Exchange Resin Process for Use with Carrageenan" y la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/207.858, presentada el 14 de marzo de 2.008, titulada "Kappa Carrageenan Products and Methods for Making" y la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N° 61/207.857, presentada el 14 de marzo de 2.008, titulada "Carrageenan Process and Apparatus"; cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria como referencia en su totalidad.
Campo
La presente invencion se refiere a composiciones de carragenano y a procedimientos para prepararlas. Mas especfficamente, la presente invencion se refiere a composiciones de carragenano iota o kappa con cationes gelificantes reducidos y procedimientos que dan como resultado reduccion de cationes gelificantes en extractos de carragenano.
Antecedentes
La produccion de carragenano se puede remontar a Irlanda donde se recogieron primero plantas de la especie de las algas rojas de chondrus crispus con rastrillos durante la marea baja o por recoleccion de las algas que habfan sido arrastradas hasta la playa. Despues de la recogida, se lavaron tfpicamente las malas hierbas, se blanquearon al sol, se secaron y se hirvieron con leche para formar un pudfn. Las malas hierbas mismas se apodaban “Musgo de Irlanda” y despues de hacerse familiar para la mayor parte de Europa, los inmigrantes irlandeses del Siglo Diecinueve lo llevaron a EE.UU. y Canada tambien.
En la actualidad, este pudfn de algas esta limitado en su mayorfa a la historia cultural de Irlanda, pero el carragenano ha llegado a ser mucho mas importante debido a su eficacia como aditivo alimentario funcional en formacion de geles en un sistema acuoso, que lo hace util en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo cerveza (en la que se ha usado durante mas de 150 anos como una clarificacion) para carne y productos alimenticios elaborados como bebidas lacteas y postres; preparaciones farmaceuticas tales como capsulas de gel administradas por via oral; productos para el cuidado personal tales como pasta de dientes y preparaciones para el cuidado de la piel y productos domesticos tales como gel ambientador y geles de limpieza.
Los metodos contemporaneos de extraccion y produccion de carragenano han avanzado considerablemente en los ultimos cincuenta anos. Quiza lo mas significativo es que hoy en dfa, en vez de recoger algas silvestres, las plantas que contienen carragenano tales como Kappaphycus cottonii (Kappaphycus alvarezii), Euchema spinosum (Euchema denticulatum) y la Chondrus crispus mencionada anteriormente se siembran mas comunmente a lo largo de cuerdas de nailon y se recogen en operaciones de cultivo masivo de acuicultura en particular en partes del mediterraneo y por gran parte del Oceano Indico y a lo largo de la Costa Asiatica del Oceano Pacffico. Igual que en el procedimiento del siglo Diecinueve, en los procedimientos contemporaneos antes de tratamiento adicional las algas materias prima se limpian primero cuidadosamente en agua para retirar impurezas y despues se secan. Despues, como se describe en la Patente de EE.UU. N° 3.094.517 a Stanley et al. (cuya descripcion se incorpora en la presente memoria como referencia) se extrae el carragenano del alga limpia mientras que al mismo tiempo tambien se somete a modificacion alcalina poniendo el alga en disolucion hecha ligeramente alcalina por la adicion de una concentracion baja de sal alcalina (es decir, un pH de la disolucion se eleva a un intervalo de, por ej., 9-10) y despues se calienta esta disolucion a una temperatura de alrededor de 80°C durante un periodo de tiempo de aproximadamente 20 minutos a tanto como dos horas.
La temperatura a la que el carragenano gelifica y funde depende de una serie de factores que incluyen especialmente la concentracion de cationes gelificantes tales como iones potasio y calcio. En terminos generales, cuanto mayor la concentracion de cationes gelificantes mayor la temperatura de gelificacion y fusion del carragenano. Dichos cationes pueden venir no solo de la composicion a la que se anade el carragenano como un agente gelificante sino tambien del propio carragenano.
Los productos de carragenano con concentraciones de cation gelificante relativamente altas requieren tratamiento a temperaturas relativamente altas. En general, se prefieren los procedimientos a temperatura inferior puesto que estos ahorran tiempo de tratamiento, son menos caros y no afectan negativamente a la preparacion de la composicion en que se esta incluyendo el carragenano. El tratamiento a temperatura inferior es especialmente importante para composiciones alimenticias, donde las temperaturas superiores pueden danar los comestibles de base que se incluyen en el producto alimenticio.
Someter el alga que contiene carragenano a modificacion alcalina tiene el resultado deseado de reducir la concentracion de cation gelificante en el producto resultante de carragenano; sin embargo, la extension a que se pueden reducir los niveles de cation gelificante esta limitada debido a que solo se pueden usar concentraciones relativamente bajas de alcali de manera que no se despolimerice (y asf se dane) el carragenano en el alga. Asf, aun cuando se reduzcan las concentraciones de cation gelificante, aun permanecen altas.
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Por ejemplo, cuando NO se usa un procedimiento de modificacion alcalina (a saber, en un procedimiento de extraccion neutra), los niveles de concentracion de cationes tfpicos en carragenano iota o kappa son:
- Iota Kappa
- Potasio:
- Aproximadamente 4% Aproximadamente 4%
- Calcio:
- Aproximadamente 0,6% Aproximadamente 0,4%
- Magnesio:
- Aproximadamente 0,7% Aproximadamente 0,5%
- Sodio:
- Aproximadamente 3% Aproximadamente 2%
- Cuando se
- usa una etapa de modificacion alcalina para reducir estas concentraciones de cation gelificante, (a saber,
en un procedimiento de extraccion tradicional), tal como en la Patente de EE.UU. N° 3.094.517, que hace uso de hidroxido de calcio como agente de modificacion alcalina, los niveles de concentracion de cation resultantes en
- carragenano iota o kappa son: Iota
- Kappa
- Potasio:
- Aproximadamente 5% Aproximadamente 5%
- Calcio:
- Aproximadamente 3% Aproximadamente 2%
- Magnesio:
- Aproximadamente 0,1% Aproximadamente 0,01%
- Sodio:
- Aproximadamente 2% Aproximadamente 1%
Como se puede ver, la etapa de modificacion alcalina explicada en la Patente de EE.UU. N° 3.094.517 reduce significativamente los niveles de iones magnesio y sodio, pero no otros cationes gelificantes tales como potasio y calcio.
Por contraste, cuando se usan otros alcalis, tales como hidroxido de sodio o bicarbonato de sodio como en la Patente de EE.UU. 6.063.915, los niveles de cation tfpicos en carragenano iota son:
Potasio:
Calcio:
Magnesio:
Sodio:
Compendio
Aproximadamente 5% Aproximadamente 0,05% Aproximadamente 0,01% Aproximadamente 5%
A la vista de lo anterior hay una necesidad en la tecnica de un procedimiento para reducir la concentracion de cationes gelificantes y disminuir de ese modo las temperaturas de gelificacion y fusion, sin despolimerizar el carragenano o danarlo de ninguna otra manera. Adicionalmente, hay una necesidad de un procedimiento que permita una fabricacion para controlar de manera precisa las temperaturas de fusion y gelificacion de material de carragenano producido mediante un procedimiento de fabricacion.
De acuerdo con una realizacion, una composicion comprende un carragenano iota que ha sido sometido a un procedimiento de intercambio ionico. El carragenano iota sometido a intercambio ionico presenta: un contenido en potasio de aproximadamente 6 mg/g a aproximadamente 35 mg/g de carragenano; un contenido en calcio menor que aproximadamente 13 mg/g de carragenano y un contenido en magnesio menor que aproximadamente 5 mg/g de carragenano.
De acuerdo con otra realizacion, una composicion comprende un carragenano kappa extrafdo de manera tradicional que ha sido sometido a un procedimiento de intercambio ionico. El carragenano kappa sometido a intercambio ionico tiene un contenido en potasio de aproximadamente 5 mg/g a aproximadamente 30 mg/g de carragenano; un contenido en calcio menor que aproximadamente 7 mg/g de carragenano y un contenido en magnesio menor que aproximadamente 0,2 mg/g de carragenano.
De acuerdo con otra realizacion, una composicion comprende un carragenano kappa extrafdo neutramente que ha sido sometido a un procedimiento de intercambio ionico. El carragenano kappa sometido a intercambio ionico tiene: un contenido en potasio de aproximadamente 4 mg/g a aproximadamente 30 mg/g de carragenano; un contenido en calcio menor que aproximadamente 3 mg/g de carragenano y un contenido en magnesio menor que aproximadamente 3 mg/g de carragenano.
De acuerdo con otra realizacion, los carragenanos sometidos a intercambio ionico se pueden usar en un producto
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del cuidado personal, un producto alimenticio, un producto domestico o un producto farmaceutico.
De acuerdo con otra realizacion mas, un procedimiento para producir una composicion de carragenano sometido a intercambio ionico incluye las siguientes etapas: (a) extraer un material de partida de carragenano con una disolucion acuosa de tratamiento para formar un extracto de carragenano iota o kappa y (b) poner en contacto el extracto de carragenano con un material de intercambio ionico cationico acido y reducir el contenido de cation del extracto de carragenano para producir un extracto de carragenano sometido a intercambio ionico.
De acuerdo con otra realizacion mas, un procedimiento para producir una composicion de carragenano sometido a intercambio ionico incluye las siguientes etapas: (a) proporcionar un primer extracto de carragenano con una primera temperatura de gelificacion y una primera temperatura de fusion; (b) proporcionar un segundo extracto de carragenano sometido a intercambio ionico con una segunda temperatura de gelificacion diferente de la primera temperatura de gelificacion y una segunda temperatura de fusion diferente de la primera temperatura de fusion y (c) mezclar el primer extracto de carragenano y el segundo extracto de carragenano sometido a intercambio ionico para formar un tercer producto de carragenano con una tercera temperatura de gelificacion que este entre la primera y la segunda temperatura de gelificacion y una tercera temperatura de fusion que este entre la primera y la segunda temperatura de fusion.
Breve descripcion de las diversas vistas de los dibujos.
El sumario anterior, asf como la siguiente descripcion detallada de realizaciones preferidas de la invencion, se entenderan mejor cuando se lean junto con los dibujos adjuntos. Para el fin de ilustracion de la invencion, se muestran en los dibujos realizaciones que se prefieren en el momento presente. Se deberfa entender, sin embargo, que la invencion no esta limitada a las disposiciones e instrumentos precisos mostrados. En los dibujos:
La FIG. 1 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre las temperaturas de gelificacion y de fusion de carragenano kappa.
La FIG. 2 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre la composicion cationica del carragenano kappa tradicional.
La FIG. 3 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre la composicion de cationes del carragenano kappa neutro.
La FIG. 4 muestra las temperaturas de gelificacion y fusion de una mezcla 1:1 de un extracto de carragenano kappa no sometido a intercambio ionico y un extracto de carragenano kappa que ha sido sometido a intercambio ionico usando 100 g de material de intercambio ionico por litro de extracto.
La FIG. 5 muestra la composicion cationica de una mezcla 1:1 de carragenano kappa no sometido a intercambio ionico tradicional y carragenano kappa sometido a intercambio ionico tradicional.
La FIG. 6 muestra la composicion cationica de una mezcla 1:1 de carragenano kappa no sometido a intercambio ionico extrafda neutra y carragenano kappa sometido a intercambio ionico extrafda neutra.
La FIG. 7 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre las temperaturas de gelificacion y fusion de carragenano iota.
La FIG. 8 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre la composicion cationica de carragenano iota tradicional.
La FIG. 9 muestra el efecto de la concentracion de material de intercambio ionico sobre la composicion cationica de carragenano iota neutro.
La FIG. 10 muestra las temperaturas de gelificacion y fusion de una mezcla de un extracto de carragenano iota no sometido a intercambio ionico y un extracto de carragenano iota que ha sido sometido a intercambio ionico usando 100 g de material de intercambio ionico por litro de extracto.
La FIG. 11 muestra la composicion cationica de una mezcla 1:1 de carragenano iota no sometido a intercambio ionico tradicional y carragenano iota sometido a intercambio ionico tradicional.
La FIG. 12 muestra la composicion cationica de una mezcla 1:1 de carragenano iota no sometido a intercambio ionico extrafda neutra y carragenano iota sometido a intercambio ionico extrafda neutra.
La FIG. 13 muestra un procedimiento ejemplar de preparacion de una mezcla de carragenano sometido e intercambio ionico de acuerdo con las realizaciones ejemplares.
La FIG. 14 muestra las temperaturas de gelificacion y fusion de mezclas de carragenano iota tradicional.
La FIG. 15 muestra las temperaturas de gelificacion y fusion de una mezcla seca de productos de carragenano iota
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tradicional no sometido a intercambio ionico y sometido a intercambio ionico.
La FIG. 16 muestra el efecto de la concentracion de resina de intercambio ionico y precipitacion de concentracion de alcohol sobre los niveles de cationes en sistemas de carragenano kappa.
Descripcion detallada de las realizaciones ejemplares.
Todas las partes, porcentajes y relaciones usados en la presente memoria se expresan en peso a menos que se especifique de otro modo. Todos los documentos citados en la presente memoria se incorporan como referencia.
Por "alcali" se quiere decir una base de acuerdo con la definicion de Bronsted-Lowry, es decir, un alcali es una molecula o ion que acepta un proton en una reaccion de transferencia de protones.
Por "disolucion" se quiere decir cualquier combinacion de dos o mas sustancias, en la forma de, por ejemplo sin desear que sea limitante, una mezcla heterogenea, una suspension, una mezcla, una solucion, un gel, una dispersion o una emulsion.
Por carragenano "tradicional", "extrafda de manera tradicional" o "tratada de manera tradicional" se quiere decir un carragenano que se somete a una modificacion alcalina poniendola en contacto con una disolucion alcalina a temperatura elevada durante el procedimiento.
Por carragenano "neutro", "extrafdo neutro" o "tratado neutramente" se quiere decir un carragenano que no se pone en contacto con una disolucion alcalina durante el procedimiento.
Las diversas realizaciones ejemplares descritas en la presente memoria se refieren a productos de carragenano y mas especfficamente carragenanos iota y kappa. Los carragenanos se pueden describir mas especfficamente como galactosa de repeticion generica y restos 3,6-anhidrogalactosa b-(1-4) y a-(1-3)-ligados, respectivamente y con grupos 3,6-anhidro-a-D-galactosa 4-ligada y b-D-galactosa-4-sulfato 3-ligada. El carragenano kappa difiere del carragenano iota solo por la presencia de un unico grupo sulfato. Las moleculas mismas se disponen en una doble helice de mano derecha con las hebras paralelas y tres pliegues, de nuevo el carragenano iota y kappa son muy similares con respecto a esto, formando con carragenano kappa una helice ligeramente mas desordenada. La helice se estabiliza por enlaces de hidrogeno intercadena por las posiciones no sustituidas solo en O-2 y O-6 con los grupos sulfato proyectandose hacia fuera de la helice.
Como se menciono anteriormente, hay una fuerte correlacion entre la presencia de cationes gelificantes y gelificacion. Sin estar limitados por la teorfa, se cree que los geles se forman en el carragenano por gelificacion de cationes tales como: Na, K, Rb, Cs, NH4, Ca2+ asf como algunos cationes divalentes como atomos de calcio que facilitan la interaccion paralelamente de las hebras para formar una red de gel tridimensional. El mecanismo de transformacion exacto del carragenano como arrollamientos orientados de manera aleatoria a temperaturas superiores para una red gelificada es el objeto de alguna discusion. Cuando se disminuye la temperatura los arrollamientos aleatorios de las moleculas de carragenano se vuelven a agregar para formar geles. En un modelo de gelificacion, se crea un gel por la formacion de las moleculas de carragenano en dobles helices; en algunas formas de carragenano (tales como carragenano kappa) estas dobles helices se pueden agregar paralelamente debido a la influencia de los cationes gelificantes ya mencionados formando agregados de dobles helices y finalmente formando incluso dominios de una red de gel ordenado tridimensional. Alternativamente, se ha sugerido que en el enfriamiento los arrollamientos aleatorios de las moleculas de carragenano no forman dobles helices sino solo estructuras de una sola helice y que estas estructuras de una sola helice forman helices unicas en que los cationes gelificantes anidados en las curvas de la helice activan la agregacion intermolecular.
De acuerdo con diversas realizaciones ejemplares, un procedimiento para preparar una composicion de carragenano incluye poner en contacto el extracto de alga que contiene carragenano con una resina de intercambio ionico para reducir la cantidad de cationes gelificantes en el carragenano. Las realizaciones ejemplares se refieren especfficamente a carragenano kappa e iota, pero se pueden aplicar a un intervalo mas amplio de materiales de carragenano tambien.
Segun las realizaciones ejemplares, el carragenano se puede extraer de un material que contiene carragenano. Los materiales que contienen carragenano incluyen, por ejemplo, alga roja. El carragenano se puede extraer del material que contiene carragenano de acuerdo con tecnicas conocidas y desarrolladas mas tarde. Por ejemplo, el carragenano se puede extraer en un procedimiento modificado completamente con alcali o modificado parcialmente con alcali (es decir, "tratado de manera tradicional") o en un procedimiento que no se modifica con alcali, tal como en el caso en que se extrae el alga en condiciones neutras (es decir, "tratado neutramente"). En un procedimiento modificado con alcali o uno modificado con alcali parcialmente, el carragenano se pone en contacto mediante un alcali tal como hidroxido de sodio y sus correspondientes carbonatos y bicarbonatos, disueltos tfpicamente en agua como una disolucion acuosa de tratamiento. No se aplican dichos compuestos de tratamiento - sino solo agua - en procedimientos tratados neutramente. Las tecnicas adecuadas para extraccion se discuten en las Patentes de EE.UU. N° 3.094.517, 3.907.770 y la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317927, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria como referencia en su totalidad.
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En realizaciones ejemplares, los extractos de carragenano proporcionados por el procedimiento de extraccion tratado tradicional anterior o tratado neutro contienen diversos niveles de cationes gelificantes. Los cationes gelificantes incluyen, por ejemplo, potasio, calcio, magnesio y sodio. En una realizacion ejemplar, el extracto de carragenano iota tradicional puede contener aproximadamente 50 mg/g de K, aproximadamente 21 mg/g de Ca, aproximadamente 3 mg/g de Mg y aproximadamente 25 mg/g de Na. El contenido en cationes se expresa en la presente como mg/g, que como se usa en la presente memoria se refiere a miligramos de cation por gramo de carragenano. En otra realizacion ejemplar, el extracto de carragenano iota neutro puede contener aproximadamente 54 mg/g de K, aproximadamente 6 mg/g de Ca, aproximadamente 7 mg/g de Mg y aproximadamente 22 mg/g de Na. En otra realizacion ejemplar, el extracto de carragenano kappa tradicional puede contener aproximadamente 49 mg/g de K, aproximadamente 20 mg/g de Ca, aproximadamente 0,4 mg/g de Mg y aproximadamente 10 mg/g de Na. En otra realizacion ejemplar, el extracto de carragenano kappa neutro puede contener aproximadamente 48 mg/g de K, aproximadamente 4 mg/g de Ca, aproximadamente 5 mg/g de Mg y aproximadamente 11 mg/g de Na.
En realizaciones ejemplares, los extractos de carragenano proporcionados en el procedimiento de extraccion tratado tradicional o tratado neutro, anterior, presentan una temperatura de gelificacion (Tg) y temperatura de fusion (Tm) caracterfsticas. Por ejemplo, un carragenano iota tradicional con el contenido de cationes gelificantes anterior puede presentar una Tg de aproximadamente 40°C y una Tm de aproximadamente 47°C. Un carragenano iota neutro con el contenido de cationes gelificantes anterior puede presentar una Tg de aproximadamente 25°C y una Tm de aproximadamente 38°C. Un carragenano kappa tradicional con el contenido de cationes gelificantes anterior puede presentar una Tg de aproximadamente 37 °C y una Tm de aproximadamente 62°C. Un carragenano kappa neutro con el contenido de cationes gelificantes anterior puede presentar una Tg de aproximadamente 38°C y una Tm de aproximadamente 52 °C.
En diversas realizaciones, el extracto de carragenano se puede proporcionar en una disolucion de extracto. Por ejemplo, un extracto seco se puede disolver en agua para formar una disolucion de extracto o en el caso de que el extracto se prepare en condiciones alcalinas, la disolucion de extracto puede ser la disolucion que resulta de una etapa de neutralizacion. En realizaciones ejemplares, una disolucion de extracto puede incluir desde aproximadamente 1% a aproximadamente 5% de carragenano, mas preferiblemente aproximadamente 2% de carragenano (es decir, aproximadamente 20 gramos de extracto de carragenano por 1.000 gramos de disolucion).
De acuerdo con las realizaciones ejemplares, el extracto de carragenano puede estar en contacto con un material de intercambio ionico. El intercambio ionico es una reaccion qufmica reversible en que se intercambia un ion en un medio fluido (tal como una disolucion acuosa) por un ion cargado de manera similar unido a una partfcula solida inmovil que es insoluble en el medio fluido. El termino "material de intercambio ionico" o "resina de intercambio ionico", como se usa en la presente memoria, se refiere a todas esas sustancias. La resina de intercambio ionico se hace insoluble debido a la naturaleza reticulada del soporte polimerico al que se unen los grupos de intercambio ionico. Las resinas de intercambio ionico se clasifican como intercambiadores de cationes acidos, que tienen iones moviles cargados positivamente disponibles para intercambio e intercambiadores de aniones, basicos, que tienen iones cargados negativamente disponibles, tfpicamente iones hidroxido.
En diversas realizaciones ejemplares, el material de intercambio ionico es una resina de intercambio cationico acida. Las resinas de intercambio cationico acidas ejemplares incluyen resinas de intercambio de acido organico, tales como una resina de intercambio de cationes de acido sulfonico, una resina de intercambio de cationes de acido carboxflico, una resina de intercambio cationico de acido acrflico o una resina de intercambio de cationes de acido fosforico. En diversas realizaciones ejemplares, el material de intercambio ionico es un material de intercambio de cationes de acido sulfonico. Las resinas de intercambio de cationes de acido sulfonico ejemplares incluyen, por ejemplo, copolfmeros de estireno-divinilbenceno sulfonados, polfmeros de estireno reticulado sulfonados, resinas de fenol-formaldehfdo-acido sulfonico, resinas de benceno-formaldehfdo-acido sulfonico y combinaciones y mezclas de los mismos. En diversas realizaciones ejemplares, la resina de intercambio ionico se puede proporcionar en su forma acida o en su forma de ion metalico, es decir, forma sodica. Las resinas de intercambio cationico acidas tales como las descritas anteriormente, estan comercialmente disponibles. Una resina de intercambio cationico ejemplar incluye una forma de ion sodio de una resina de intercambio cationica acida fuerte basada en un copolfmero de estireno- divinilbenceno, tales como las vendidas con los nombres comerciales siguientes: LEWATIT S 1468, por LANXESS AG y AMBERLITE 252 Na, AMBERLITE 200C Na y AMBERLITE IR120 Na, por la companfa Rohm and Haas. Usando la gufa proporcionada en la presente memoria, una persona familiarizada con la tecnologfa serfa capaz de seleccionar una resina de intercambio cationica acida adecuada para uso con las realizaciones ejemplares.
En las realizaciones ejemplares, como resultado de la etapa del procedimiento de intercambio ionico, el extracto de carragenano puede presentar niveles reducidos de cationes gelificantes. Por ejemplo, en una realizacion ejemplar en que el material de intercambio ionico es una resina de intercambio cationica acida de forma sodica, cuando el extracto de carragenano contiene el material de intercambio ionico se pueden reducir los iones divalentes del carragenano Ca y Mg e intercambiar por iones Na monovalentes. Para carragenano iota tradicional, la etapa del procedimiento de intercambio ionico ejemplar puede reducir el contenido de Ca a por debajo de aproximadamente 13 mg/g y puede reducir el contenido en Mg a por debajo de aproximadamente 2 mg/g y puede aumentar el contenido en Na a mas de aproximadamente 45 mg/g. Para carragenano iota neutro, el procedimiento de intercambio ionico puede reducir el contenido en Ca a por debajo de aproximadamente 5 mg/g y puede reducir el contenido en Mg a por debajo de aproximadamente 5 mg/g y puede aumentar el contenido en Na a mayor que
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aproximadamente 45 mg/g. Para carragenano kappa tradicional, la etapa del procedimiento de intercambio ionico puede reducir el contenido en Ca a por debajo de aproximadamente 7 mg/g y puede reducir el contenido en Mg a por debajo de aproximadamente 0,2 mg/g y puede aumentar el contenido en Na a mayor que aproximadamente 30 mg/g. Para carragenano kappa neutro, el procedimiento de intercambio ionico puede reducir el contenido en Ca a por debajo de aproximadamente 5 mg/g y puede reducir el contenido en Mg a por debajo de aproximadamente 5 mg/g y puede aumentar el contenido en Na a mayor que aproximadamente 30 mg/g.
Tambien se ha encontrado inesperadamente que en algunas condiciones de procedimiento, la etapa del procedimiento de intercambio ionico tambien reduce los niveles de potasio en el extracto de carragenano. Por ejemplo, en carragenano iota tradicional y neutro, los niveles de K se pueden reducir a menores que 35 mg/g; en carragenano kappa tradicional y neutro, los niveles de K se pueden reducir a menores que 30 mg/g.
Sin desear estar ligados a ninguna teorfa particular, se cree que la reduccion en los cationes de gelificacion, en particular los cationes K, Ca y Mg, corresponde a una reduccion en la temperatura de gelificacion y fusion del carragenano. Por ejemplo, disminuyendo los cationes de gelificacion, un carragenano iota tradicional puede tener una Tg reducida entre aproximadamente 18°C y 30°C y una Tm reducida entre aproximadamente 27 °C y aproximadamente 37 °C. Para carragenano iota neutro, reducir los cationes de gelificacion puede dar como resultado una Tg reducida entre aproximadamente 5°C y aproximadamente 17°C y una Tm reducida entre aproximadamente 17 °C y aproximadamente 27°C. Para carragenano kappa tradicional, reducir los cationes gelificantes puede dar como resultado una Tg reducida entre aproximadamente 10°C y aproximadamente 27°C y una Tm reducida entre aproximadamente 23 °C y aproximadamente 45 °C. Para carragenano kappa neutro, reducir los cationes gelificantes puede dar como resultado una Tg reducida entre aproximadamente 10°C y aproximadamente 35°C y una Tm reducida entre aproximadamente 23 °C y aproximadamente 45 °C.
De acuerdo con las diversas realizaciones ejemplares, la cantidad de material de intercambio ionico usada variara dependiendo de la concentracion del extracto de carragenano en la disolucion de extracto - para concentraciones mayores de extracto en la disolucion de extracto se tendra que usar mas material de intercambio ionico para obtener el mismo efecto que con disoluciones de extracto de concentracion inferior. En realizaciones ejemplares, la concentracion del material de intercambio ionico puede oscilar desde aproximadamente 0,5 g/g de carragenano a aproximadamente 10 g/g de carragenano en la disolucion, mas preferiblemente aproximadamente 1,25 g/g de carragenano a aproximadamente 10 g/g de carragenano en disolucion y mas preferiblemente de aproximadamente 2,5 g/g de carragenano a aproximadamente 10 g/g de carragenano en disolucion. En realizaciones ejemplares, en que la disolucion de extracto comprende 2% de extracto de carragenano, la concentracion del material de intercambio ionico puede oscilar de aproximadamente 10 g/l a aproximadamente 200 g/l, mas preferiblemente aproximadamente 25 g/l a aproximadamente 200 g/l y mas preferiblemente de aproximadamente 50 g/l a aproximadamente 200 g/l.
De acuerdo con las realizaciones ejemplares, la temperatura durante la etapa del procedimiento de intercambio ionico debe ser suficientemente alta para asegurar que se disuelva el carragenano, pero suficientemente baja para evitar el dano a la resina de intercambio ionico. En diversas realizaciones ejemplares, la temperatura de la etapa del procedimiento de intercambio ionico puede estar dentro del intervalo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 90 °C, preferiblemente de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 80 °C y mas preferiblemente de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 70 °C.
En las diversas realizaciones ejemplares, la etapa del procedimiento de intercambio ionico tiene lugar muy rapido y la etapa de intercambio ionico es adecuada para un procedimiento continuo. Por ejemplo, el extracto o la disolucion de carragenano se puede hacer pasar a traves de una columna empaquetada con resina de intercambio ionico, en que el caudal del extracto y la altura de la columna determinan, en parte, la extension en que el extracto puede experimentar intercambio de iones. En realizaciones en que el procedimiento de intercambio ionico se puede llevar a cabo en un procedimiento discontinuo, la etapa del procedimiento de intercambio ionico puede llevar aproximadamente 5-30 minutos, preferiblemente 20-30 minutos.
En diversas realizaciones ejemplares, el carragenano sometido a intercambio ionico se puede precipitar, secar y/o moler de acuerdo con tecnicas conocidas. En una realizacion ejemplar, el extracto de carragenano en polvo sometido a intercambio de iones se puede usar por si mismo en una composicion o producto del consumidor. Otros aspectos de los procedimientos para produccion de carragenano de acuerdo con las realizaciones ejemplares no estan limitados en particular, y en el caso de que sea necesario, se puede usar tecnologfa de carragenano convencional. Ademas de las etapas especfficas explicadas en la presente memoria, los procedimientos de las realizaciones ejemplares pueden comprender ademas procedimientos adicionales asociados tfpicamente a la produccion de carragenano.
En diversas realizaciones ejemplares, el carragenano sometido a intercambio ionico se puede combinar o mezclar con uno o mas extractos de carragenano adicionales. En estas realizaciones, se preve que se usaran juntos tipos de carragenano similares, es decir, carragenano iota se combinara con carragenano iota y carragenano kappa se combinara con carragenano kappa. Se encontrado inesperadamente que la mezcla de carragenano sometido a intercambio ionico, con un extracto de carragenano adicional proporciona una composicion que tiene caracterfsticas de gelificacion y de fusion unicas. Sin desear estar ligados a una teorfa particular, se cree que cuando se mezclan
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los dos materiales de carragenano interactuan y comparten iones, dando como resultado una composicion de carragenano con propiedades tnbridas, en vez de simplemente una mezcla de dos carragenanos diferentes. Por ejemplo, si un carragenano sometido a intercambio ionico que tiene una primera Tg y una primera Tm se mezcla con un carragenano no sometido a intercambio ionico que tiene una segunda Tg y una segunda Tm que son mayores que la primera Tg y la primera Tm, respectivamente, la mezcla de carragenano resultante tendna una tercera Tg que estana entre la primera y la segunda Tg y la tercera Tm que estana entre la primera y la segunda Tm. La Tg y Tm resultantes de la mezcla de carragenano se refieren a la relacion de las cantidades de las dos fracciones de carragenano iniciales. De manera similar, la mezcla de carragenano tambien puede presentar un contenido en cation de gelificacion que este entre el contenido de las dos fracciones de carragenano iniciales, referido a la proporcion de las dos fracciones de carragenano iniciales. (Esto se ilustra ademas en los Ejemplos, a continuacion). Controlando la proporcion de las dos fracciones de carragenano iniciales, se pueden controlar las propiedades de la mezcla de carragenano.
En diversas realizaciones, los carragenanos sometidos a intercambio ionico se pueden combinar con composiciones de carragenano sometidos a no intercambio ionico o sometidos a intercambio ionico tales como las descritas en las solicitudes previas discutidas en las Solicitudes de Patente de EE.UU. presentadas anteriormente y tambien en la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317926, la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317790, la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317789 y la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317791, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria como referencia en su totalidad.
En realizaciones ejemplares, se pueden combinar los dos o mas carragenanos en disolucion o forma de gel. En otra realizacion ejemplar, los dos o mas carragenanos se pueden tratar individualmente a polvos secos y mezclar despues juntas en la forma seca. Durante la preparacion de geles, los cationes presentes en las dos o mas fracciones se pueden intercambiar para formar una mezcla de carragenanos como se describio anteriormente.
Diversas realizaciones ejemplares proporcionan un procedimiento para preparar una mezcla incluyendo el extracto de carragenano sometido a intercambio ionico. Con referencia a la FIG. 13, en un procedimiento 1 ejemplar, un extracto 10 de carragenano (tal como un extracto de carragenano iota o kappa extrafdo de manera tradicional o neutramente) se puede hacer pasar bajo presion a una valvula 20. La valvula 20 puede ser cualquier dispositivo capaz de controlar el reparto del flujo desde el paso 10 de entrada en dos porciones: una primera porcion 22 de extracto y una segunda porcion 25 de extracto. Por ejemplo, la valvula 20 puede ser una valvula de distribucion u otro dispositivo similar. La valvula 20 puede dirigir la segunda porcion 25 de extracto a y en un intercambiador 30 de iones. En realizaciones ejemplares, el intercambiador 30 de iones aloja un material de intercambio ionico, tal como un intercambiador de cationes acido en forma sodica. La cantidad del material de intercambio de iones y la velocidad de flujo de fluido a traves del intercambiador de iones pueden determinar la eficacia del procedimiento de intercambio de iones (es decir, la cantidad de iones intercambiados). Como la segunda porcion 25 de extracto fluye a traves del intercambiador 30 de iones, el carragenano de la segunda porcion de extracto se pone en contacto con el material de intercambio ionico, reduciendo el contenido en cationes gelificantes del carragenano para producir una segunda porcion 35 del extracto sometida a intercambio ionico. La segunda porcion 35 de extracto sometida a intercambio ionico y la primera porcion 22 de extracto se encuentran en un conector 40. El conector 40 puede ser cualquier dispositivo capaz de combinar la segunda porcion 35 de extracto sometida a intercambio ionico y la primera porcion 22 de extracto para producir una mezcla 45 de carragenano. Por ejemplo, un conector 40 puede ser una valvula de mezcla con un Conector en T. Usando la grna proporcionada en la presente memoria, una persona familiarizada con los sistemas de flujo de fluidos comprendena como seleccionar dispositivos adecuados para la valvula 20, el intercambiador 30 de iones y el conector 40, asf como otros elementos del procedimiento 1.
De acuerdo con las realizaciones ejemplares, se puede proporcionar un medio para controlar el flujo a traves del procedimiento 1, de manera automatica o de manera manual. Por ejemplo, puede proporcionarse un medio para ajustar el flujo en y/o fuera de la valvula 20 y/o el conector 40. Se pueden disponer uno o mas sensores (por ejemplo, sensores de flujo de fluido, sensores de temperatura, sensores de presion, etc.) en uno o mas pasillos y valvulas para vigilar el flujo de fluido a traves del procedimiento 1. Estos sensores pueden generar senales que se pueden transmitir a un dispositivo de entrada/salida tal como un ordenador u otro terminal de visualizacion. Un operador humano puede vigilar estas senales y ajustar el flujo a traves de la valvula 20 y/o el conector 40 u otros ajustes del procedimiento. Alternativamente, la modificacion del ajuste del procedimiento puede ser automatica, tal como con un algoritmo preprogramado en un programa de ordenador. Usando la grna proporcionada en la presente memoria, una persona familiarizada con los sistemas de flujo de fluido entendera como seleccionar un medio adecuado para controlar el flujo de fluido a traves del procedimiento 1.
De acuerdo con las realizaciones ejemplares, el procedimiento 1 se puede usar para producir un extracto de carragenano con una temperatura de gelificacion y fusion predeterminadas. Se puede disolver en agua un extracto de carragenano no sometido a intercambio ionico (es decir, tal como un extracto de carragenano iota o kappa extrafdo de manera tradicional o neutramente) con una primera Tg y Tm para producir una disolucion 10 de extracto que se puede bombear bajo presion a la valvula 20. La valvula 20 puede repartir despues la disolucion 10 de extracto en dos porciones: una primera porcion 22, que tiene primera Tg y Tm iguales que la disolucion de extracto y una segunda porcion 25 que se dirige al intercambiador 30 ionico, que convierte la segunda porcion 25 en una segunda porcion 35 sometida a intercambio ionico que tiene una segunda Tg y Tm que son menores que la primera
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Tg y Tm. Cuando la primera porcion 22 y la segunda porcion 35 sometida a intercambio ionico se combinan en el conector 40, la mezcla 45 de carragenano resultante tiene una tercera Tg y Tm que estan entre la primera y la segunda Tg y Tm, respectivamente. La valvula 20 y/o el conector 40 se pueden ajustar para cambiar la relacion de la cantidad de la primera porcion 22 a la cantidad de la segunda porcion 35 sometida a intercambio ionico que se combinan para producir la mezcla 45 de carragenano. La tercera Tg y Tm variaran en proporcion a la relacion de la primera porcion 22 a la segunda porcion 35 sometida a intercambio ionico. En otras palabras, las temperaturas de fusion y gelificacion se pueden aumentar o disminuir controlando los ajustes de la valvula 20 y/o el conector 40 para regular la proporcion de la primera porcion 22 a la segunda porcion 35 sometida a intercambio ionico.
En diversas realizaciones ejemplares, se pueden usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en diversos productos. El carragenano sometido a intercambio ionico es particularmente beneficiosa en productos en que debe tener lugar gelificacion y/o fusion a temperaturas inferiores a lo que es posible con productos de carragenano convencionales. Por ejemplo, los productos de carragenano de las realizaciones ejemplares se pueden incorporar a diversos productos tales como geles ambientadores; emulsiones de agua en aceite (tales como lociones para el cuidado de la piel y margarinas bajas en grasa); productos farmaceuticos tales como capsulas y productos elaborados de carne, aves de corral y pescado. Estos productos se discuten con mas detalle a continuacion y en la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N° 2008-0317683, cuya descripcion se incorpora en la presente memoria como referencia su totalidad.
En realizaciones ejemplares, se puede usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en productos domesticos tales como geles ambientadores. Los geles ambientadores ejemplares contienen uno o mas tensioactivos no ionicos y cuando los geles se calientan por encima de un cierto punto (referido como el "punto de turbidez", los tensioactivos no ionicos tfpicamente presentan un punto de turbidez en el intervalo de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 60 °C) los tensioactivos no ionicos llegan a ser menos solubles y precipitan del gel conduciendo a un gel no transparente, turbio. Los productos de carragenano de la presente invencion se pueden adaptar a gel en o por debajo del punto de turbidez del tensioactivo, evitando asf que se congelen los cristales de tensioactivo en el gel y evitandose asf que el gel ambientador resultante se haga turbio y no transparente.
En realizaciones ejemplares, se puede usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en un gel ambientador de ajuste en frfo. Los geles ambientadores convencionales se preparan calentando la composicion a aproximadamente 70-90 °C, despues de lo cual tiene lugar la gelificacion durante el enfriamiento. Sin embargo, el calentamiento proporciona una perdida sustancial de la fragancia usada en la formulacion de ambientador ya que algo del material de fragancia se evapora durante el calentamiento. Los productos de carragenano de las realizaciones ejemplares se pueden adaptar para que se disuelvan a temperaturas a o por debajo de la temperatura ambiente, que elimina la perdida de fragancias. Una vez disuelta, la formulacion de ambientador lfquido se puede verter en su envase final, que contiene cationes gelificantes (como se discutio anteriormente) que junto con el carragenano forman la red de gel. Tales cationes se pueden anadir directamente al envase antes de llenar el envase con la formulacion de ambientador o se pueden anadir los cationes como un recubrimiento, tal como un recubrimiento de pelfcula, con el que se recubre previamente el envase. Como los cationes se difunden en la formulacion de ambientador en condiciones de reposo, la formulacion de ambientador gelificara en un gel homogeneo.
En realizaciones ejemplares, se puede usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en emulsiones de agua en aceite, tales como aquellas para uso en productos alimenticios o productos para el cuidado personal. Las emulsiones de agua en aceite se caracterizan por una fase oleosa continua en que se dispersa una fase discontinua de gotitas de agua. En muchos casos se desea que la emulsion de agua en aceite se invierta a una emulsion de aceite en agua a una temperatura especificada de manera que la emulsion libere sus constituyentes solubles en agua. Un ejemplo es la margarina, donde la emulsion se invierte en la boca para liberar aromas y sales solubles en agua. La gelatina es el estabilizante preferido de la fase acuosa, puesto que la gelatina asegura que la fase acuosa funda a la misma temperatura que la fase oleosa. Esa temperatura es aproximadamente la temperatura en la boca y asf a traves de la saliva y la cizalla en la boca, la emulsion se invierte a una emulsion de aceite en agua y libera aroma y sal. Los productos de carragenano convencionales no pueden formar geles que fundan a la temperatura de la boca pero los productos de carragenano de la presente invencion se pueden adaptar para que lo hagan.
Con respecto a productos para el cuidado personal, la mayorfa de las lociones para el cuidado de la piel se produce como emulsiones de aceite en agua, en que la fase acuosa es la fase continua. Esto es desventajoso debido a que requiere el uso de conservantes en las formulaciones de lociones para el cuidado de la piel. Hay un deseo de eliminar los conservantes en lociones para el cuidado de la piel, en particular conservantes del tipo parabeno, debido a que presentan alguna similitud con las hormonas. El uso de productos de carragenano de las realizaciones ejemplares hace posible proporcionar una locion para el cuidado de la piel en la forma de una emulsion de agua en aceite. En estas emulsiones de agua en aceite, la fase continua no requiere conservantes, pero la emulsion de agua en aceite se invertira a una emulsion de aceite en agua extensible a la temperatura de la piel y la cizalla de frotamiento en la locion. En una realizacion ejemplar, se puede usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en una emulsion de agua en aceite que comprende 20-80% de aceite y la emulsion se invierte a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 37-
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En diversas realizaciones ejemplares, el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico se puede usar para encapsulacion tal como para encapsulacion de sabor o encapsulacion de farmacos. En los casos en que el agente que se esta encapsulando es sensible al calor, los productos de carragenano sometidos a intercambio ionico de las realizaciones ejemplares pueden encapsular el agente a temperaturas bajas. El carragenano o mezcla de carragenanos sometido a intercambio ionico tambien se puede formular especialmente para liberar el agente encapsulado dentro de un intervalo de temperatura fijado como objetivo predeterminado, cambiando las propiedades de intercambio ionico o por mezcla de dos carragenanos en una relacion calculada para proporcionar un carragenano con la Tg y Tm deseadas. En una realizacion ejemplar, el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluya el carragenano sometido a intercambio ionico se puede usar en un producto farmaceutico para encapsular un farmaco que debe ser liberado a temperaturas en el intervalo de aproximadamente 37-50°C.
En diversas realizaciones ejemplares, se puede usar el carragenano sometido a intercambio ionico o una mezcla que incluye el carragenano sometido a intercambio ionico en productos elaborados de carne, aves de corral y pescado. Los productos elaborados de carne, aves de corral y pescado con frecuencia son tratados en caliente a la temperatura de pasteurizacion, que es aproximadamente 72°C. La fase acuosa de dichos productos contiene tfpicamente hasta aproximadamente 3% de cloruro de sodio, que impide la disolucion de productos de carragenano convencionales. Los productos de carragenano de la presente invencion se pueden adaptar para que se disuelvan a una temperatura a o por debajo de la temperatura de pasteurizacion, que conduce a la disolucion del producto de carragenano y asf un gel mas homogeneo en el producto tratado final de carne, aves de corral o pescado.
Las realizaciones ejemplares se explicaran ahora con mayor detalle con respecto a los siguientes ejemplos no limitantes. Estos ejemplos y sus descripciones textuales adjuntas, presentaran descripciones detalladas del procedimiento de las realizaciones ejemplares asf como los resultados obtenidos del procedimiento experimental. Se presentara analisis adicional de los resultados y se complementara mediante posibles explicaciones teoricas.
Metodos experimentales
El siguiente equipo experimental, los materiales y los metodos se usaron en la realizacion de los presentes experimentos. La aplicacion de estos metodos experimentales se introduce en la seccion ejemplos especffica a continuacion que ilustra las realizaciones ejemplares y la ponen dentro del contexto de la tecnica anterior.
Equipo
• Agitador magnetico y calentador provisto de control de temperatura. por ej., Ikamag Ret producido por Janke & Kunkel GmbH. Alemania.
• Vasos de precipitados, 1 litro y 2 litros.
• Matraz Erlenmeyer de 2 litros, embudo Buchner y bomba de vacfo.
• Tela filtrante.
• Reometro - Haake RheoStress RS100 provisto de copa Z20/48 mm y rotor Z20 DIN producido por Thermo Electron GmbH, Alemania.
• Equilibrio analftico, pesando con dos decimales - Sartorius Basic B3100P producido por Sartorius GmbH, Alemania.
• Autoclave, 25 litros Productos qufmicos:
• Metil-4-hidroxibenzoato de sodio, analftico, Merck, KGaA, Darmstadt, Alemania Alcohol isopropflico, 100%
• Glicerina, analftica, Scharlau Chemie, Barcelona, Espana
• Esencia de limon, H, N, Fusgaard, Roedovre, Dinamarca
• Cremophor RH 40, BASF, Ludwigshafen, Alemania
• Resina de intercambio ionico, Lewatit® S-1468, resina de intercambio cationico acida en forma sodica, LANXESS, Leverkusen, Alemania
Metodo de extraccion de carragenano tradicional:
Se llevo a cabo Extraccion de Carragenano "Tradicional" de acuerdo con las Patentes de EE.UU. N° 3.094.517 y la Patente de EE.UU. 3.907.770, como se describio anteriormente y especfficamente segun las siguientes etapas:
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1. Se extrajo carragenano con un excedente de hidroxido de calcio y se dejo a alta temperature durante 24 horas para proporcionar modificacion completa de alcali.
2. Se filtro despues el extracto, se neutralizo a pH aproximadamente 9 con dioxido de carbono, se filtro de nuevo y se precipito en tres volumenes de isopropanol al 100%.
3. Se prenso despues el precipitado y se seco a 70 °C durante la noche y despues se molio en un tamiz de 0,250 mm.
Metodo de extraccion de carragenano neutro:
La extraccion neutra de algas con agua desmineralizada se llevo a cabo segun el siguiente procedimiento:
1. Se lavo el alga tres veces en 1 litro de agua desmineralizada y se mantuvo en un refrigerador.
2. Se pusieron aproximadamente 130 g de alga lavada en un vaso de precipitados de 10 litros.
3. Se anadieron 7.500 ml de agua desmineralizada en ebullicion y se realizo extraccion a 90 °C durante 1 hora.
4. Se filtro el alga extrafda usando tierra de diatomeas como coadyuvante de la filtracion.
5. El extracto filtrado se precipito en tres volumenes de isopropanol al 100%, se prenso a mano y se seco a 70 °C durante la noche; finalmente despues se molio sobre un tamiz de 0,250 mm.
Intercambio ionico de carragenano disuelto:
1. Se dispersaron 20 g de carragenano seco en 1 litro de agua desmineralizada y se disolvieron por calentamiento a 70 °C con agitacion (produciendo una disolucion al 2%).
2. Se anadieron diversas cantidades de resina de intercambio ionico a la disolucion caliente y se dejo que la mezcla reposara a 70 °C durante varios periodos de tiempo.
3. Despues, se filtro la mezcla sobre una tela de nailon y se precipito el lfquido en tres volumenes de alcohol isopropflico al 100% y se lavo una vez en 500 ml de alcohol isopropflico al 100%.
4. Se seco el precipitado a 70 °C durante la noche y se molio en un tamiz de 0,250 mm.
Intercambio ionico de extracto de alga de carragenano kappa neutro:
El intercambio ionico de extracto de carragenano kappa neutro se realizo como sigue:
1. Se lavaron 600 g de alga E. cottonii seca cuatro veces en agua de la planta de produccion.
2. Se puso el alga lavada en un autoclave con 15 litros de agua de la planta de produccion y se extrajo a 100 °C durante 30 minutos.
3. Se tamizo el alga extrafda y se dejo reposar durante 3-4 horas a una temperatura de aproximadamente 90 °C.
4. Se filtro el extracto en un filtro de diatomeas y se precipito una muestra pequena en alcohol isopropflico para determinar la concentracion de carragenano.
5. Se sometieron a intercambio ionico las muestras del extracto con diferentes cantidades de resina de intercambio ionico a 70 °C durante 30 minutos.
6. Se retiro la resina de intercambio ionico con un tamiz y se precipitaron los extractos en 3 volumenes de alcohol isopropflico.
Determinacion de las temperaturas de gelificacion y fusion para carragenano.
La determinacion de las temperaturas de gelificacion y fusion de composiciones de carragenano se realizo usando una composicion con la siguiente composicion que incorpora carragenano:
- Ingredientes
- Gramos %
- Extracto de alga
- 0,48 0,96
- Glicerina
- 3,00 6,00
- Parabeno
- 0,05 0,10
5
10
15
20
25
30
35
40
- Agua desmineralizada
- 33,75 67,50
- Esencia de limon
- 1,25 2,50
- Alcohol isopropflico
- 1,50 3,00
- Cremophor RH 40
- 10,00 20,00
- Peso neto
- 50,00 100,00
Esta composicion se preparo como sigue:
1. Se mezclaron el agua, la glicerina y el parabeno.
2. Se disperso el extracto de alga en esta mezcla y se agito durante aproximadamente 60 minutos.
3. Se calento la dispersion con agitacion a 70 °C.
4. Se enfrio despues la dispersion a 55-60 °C.
5. Se mezclo una preparacion caliente (aproximadamente 50°C) de esencia de limon, alcohol isopropflico y Cremophor RH 40 en la dispersion enfriada.
6. Se ajusto el peso neto con agua caliente (aproximadamente 60°C) y se enfrio durante la noche a temperatura ambiente.
Se midieron las temperaturas de gelificacion y fusion mediante barridos de temperatura en Haake RheoStress RS100, usando velocidades de enfriamiento y calentamiento de 1 °C/min. Se uso en general el siguiente programa, sin embargo, en algunos casos en que las temperaturas de gelificacion y fusion fueron superiores; el programa se realizo a temperaturas de partida superiores y temperaturas finales inferiores:
1. 65 - 5 °C, 0,50 Pa, f=0,4640 Hz
2. 5-65 °C, 0,50 Pa, f=0,4640 Hz
3. La temperatura de gelificacion se define como la temperatura durante el barrido de enfriamiento, donde el modulo elastico G' intersecta con el modulo viscoso G".
4. La temperatura de fusion se define como la temperatura durante el barrido de calentamiento, donde el modulo elastico G' intersecta con el modulo viscoso G".
Ejemplos
La invencion se describira ahora con mas detalle con respecto a los siguientes ejemplos no limitantes que se realizaron con el equipo, materiales y metodos, descritos anteriormente.
El siguiente Ejemplo se refiere a los resultados obtenidos por tratamiento de Eucheuma cottonii y Eucheuma Spinosum por el metodo "tradicional" y los metodos de extraccion "neutros". Se preparo material de carragenano adicional de acuerdo con las realizaciones ejemplares sometiendolo al procedimiento de intercambio ionico. Asf, los resultados obtenidos del carragenano tratado en un procedimiento de intercambio ionico se compararon con extracciones "tradicional" y "neutra" de la tecnica anterior, comparativas.
Ejemplo 1: Intercambio ionico de carragenano kappa tradicional y neutro.
En este ejemplo se extrajo Eucheuma cottonii, usando los respectivos metodos proporcionados anteriormente, para producir "Carragenano Kappa Tradicional" y "Carragenano Kappa Neutro". Se sometieron despues a intercambio ionico disoluciones (disoluciones de carragenano al 2%) de estos extractos, usando el metodo proporcionado anteriormente, con la resina de intercambio ionico cationica acida en forma sodica en concentraciones de 50 g/l, 100 g/l y 200 g/l (2,5 g/g de carragenano, 5 g/g de carragenano y 10 g/g de carragenano, respectivamente). Se precipito cada una de las disoluciones de muestra en tres volumenes de alcohol isopropflico al 100%, se seco durante la noche a 70°C y se molio en tamiz de 0,250 mm. Se midieron el contenido en iones gelificantes, la temperatura de gelificacion (Tg) y la temperatura de fusion (Tm) para cada muestra de control sometida a no intercambio ionico (identificado como 0 g/l) y muestra sometida a intercambio ionico. Los resultados se presentan en las Tablas 1 y 2, a continuacion, asf como en las Figuras 1-3.
- Material de intercambio ionico g/l de
- Tiempo Tg Tm Na K Ca Mg
- disolucion al 2%
- Min °C °C mg/g mg/g mg/g mg/g
- 0
- 0
- 37 62 9,50 49,40 20,20 0,36
- 50
- 30 19 26 49,30 17,80 0,22 0,10
- 100
- 30 17 24 53,80 9,20 0,13 0,10
- 200
- 30 11 23 55,70 4,90 0,09 0,09
- Mezcla 1:1 de 0 y 100
- 5 28 47 28,50 29,20 9,10 0,21
- 1:1 (0, 100)
- 15 28 48 29,00 29,80 9,20 0,22
- 1:1 (0, 100)
- 30 28 47 29,20 29,50 9,20 0,21
- 1:1 (0, 100)
- 60 28 48 29,00 29,50 9,10 0,21
- 1:1 (0, 100)
- 1.020 28 48 28,90 29,50 9,20 0,21
Tabla 2
5 Efecto de intercambio ionico sobre contenido en cationes y Tg y Tm de "Carragenano Kappa Neutro".
- Material de intercambio ionico g/l de
- Tiempo Tg Tm Na K Ca Mg
- disolucion al 2%
- Min °C °C mg/g mg/g mg/g mg/g
- 0
- 0
- 38 52 11,40 48,00 3,90 5,10
- 50
- 30 29 35 45,20 11,80 0,11 0,09
- 100
- 30 13 27 49,10 6,70 0,10 0,05
- 200
- 30 10 23 50,30 3,60 0,09 0,05
- Mezcla 1:1 de 0 y 100
- 5 26 42 29,00 28,10 2,10 2,56
- 1:1 (0,100)
- 15 27 43 29,00 28,40 2,10 2,58
- 1:1 (0, 100)
- 30 26 43 29,00 28,00 2,00 2,56
- 1:1 (0, 100)
- 60 26 42 29,20 28,20 2,00 2,54
- 1:1(0,100)
- 1.055 26 42 30,10 29,00 2,10 2,59
Como se puede observar en las tablas anteriores y en la FIG. 1, poniendo en contacto las muestras de carragenano kappa con el material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica, los geles preparados con carragenano Kappa tradicional y neutra presentaron Tg y Tm reducidas. Ademas, las Tg y Tm disminuyeron a medida que 10 aumentaba la concentracion de intercambio ionico, disminuyendo finalmente a medida que la concentracion se aproximaba a 200 g/l. Para muestras de carragenano kappa tradicional, la Tg para las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo desde aproximadamente 10°C a aproximadamente 27°C y la Tm oscilo desde aproximadamente 23°C a aproximadamente 45°C. Para las muestras de carragenano kappa extrafdas neutramente, la Tg para las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo desde aproximadamente 10°C a aproximadamente 15 35°C y la Tm oscilo desde aproximadamente 23°C a aproximadamente 45°C.
Como se puede observar en las tablas anteriores y en las FIGS. 2 y 3, poniendo en contacto las muestras de carragenano kappa con el material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica, el contenido en cationes gelificantes del carragenano se redujo. Con la excepcion de los iones sodio, los niveles de cada uno de los cationes disminuyeron a medida que aumentaba la concentracion del material de intercambio ionico. Por el contrario, los
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niveles de sodio aumentaron con el intercambio ionico, como se esperaba para una resina de intercambio ionico en forma sodica. Para las muestras de carragenano kappa tradicional, el contenido en Potasio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 5 y 30 mg/g, el contenido en Calcio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 7 mg/g y el contenido en Magnesio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 0,2 mg/g. Para las muestras de carragenano kappa neutros, el contenido en Potasio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 4 y 30 mg/g, el contenido en Calcio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 3 mg/g y el contenido en Magnesio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 3 mg/g. Para todas las muestras, el contenido en cation disminuyo finalmente a aproximadamente una concentracion de 70 g/l (basado en interpolacion de los datos). En otras palabras, para carragenano kappa extrafdo de manera tradicional o neutramente, el nivel mas bajo de cationes gelificantes se podia conseguir con una concentracion de intercambio ionico de 70 g/l (3,5 g/g de carragenano) o superior.
Comparando los datos de carragenano kappa tradicional en la Tabla 1 y las FIGS. 1 y 2, de todos los cationes gelificantes, el contenido en potasio fue el mas fuertemente correlacionado con la magnitud de las temperaturas de gelificacion y fusion, en particular cuando la concentracion de intercambio ionico es mayor que aproximadamente 50 g/l (2,5 g/g de carragenano). Asimismo, cuando se comparan los datos de carragenano kappa neutro en la Tabla 2 y las FIGS. 1 y 3, el contenido en potasio fue el mas fuertemente correlacionado con la magnitud de las temperaturas de gelificacion y fusion, en particular cuando la concentracion de intercambio ionico es mayor que aproximadamente 50 g/l (2,5 g/g de carragenano).
Ejemplo 2: Mezclas de carragenanos kappa.
Se prepararon mezclas para carragenano kappa tanto tradicional como neutro como sigue. Se preparo una mezcla de carragenano mezclando un carragenano kappa no sometido a intercambio ionico (indicado como 0 g/l) en una relacion 1:1 con un carragenano kappa que fue sometido a intercambio ionico con 100 g/l de resina de intercambio ionico cationica acida en forma sodica (5 g/g de carragenano). Se prepararon las mezclas a 70 °C y se dejaron reposar a 70°C con agitacion de 5 minutos a aproximadamente 1.000 minutos, tomando muestras periodicamente durante el procedimiento de mezclamiento. Cada una de las disoluciones de mezcla se precipito en tres volumenes de alcohol isopropilico al 100%, se seco durante la noche 70°C y se molio en un tamiz de 0,250 mm. Se midio el contenido en iones gelificantes, se midieron Tg y Tm para cada muestra de mezcla. Los resultados se explican en las Tablas 1 y 2, anteriormente, asi como en las FlGS. 4-6.
Las FIGS. 4-6 muestran los resultados de mezclar un carragenano kappa no sometido a intercambio ionico con un carragenano kappa sometido a intercambio ionico. La FIG. 4 muestra la Tg y Tm en el tiempo para una mezcla 1:1 de extracto de carragenano kappa no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano kappa que fue sometido a la intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l de resina de intercambio ionico (carragenano kappa tanto tradicional como neutro). Como se puede observar en la FIG. 4 en 15 minutos de mezclamiento de las dos fracciones de carragenano, la Tg y Tm de la mezcla fue aproximadamente el punto medio de la Tg y Tm de las fracciones de carragenano kappa individuales respectivas.
La FIG. 5 muestra la composicion de cation gelificante con el tiempo para una mezcla 1:1 de extracto de carragenano kappa tradicional no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano kappa tradicional que fue sometido a intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l. La FIG. 6 muestra la composicion de cationes gelificantes con el tiempo para una mezcla 1:1 de extracto de carragenano kappa neutro no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano kappa neutro que fue sometido a intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l. Aqui, los datos muestran que casi inmediatamente en el mezclamiento las dos fracciones de carragenano, la composicion de cationes de la mezcla resultante fue aproximadamente el punto medio de la composicion de cationes de las fracciones de carragenano kappa individuales respectivas.
Ejemplo 3: Intercambio ionico de carragenano iota tradicional y neutro.
En este ejemplo se extrajo Eucheuma spinosum usando los respectivos metodos proporcionados anteriormente, para producir "Carragenano Iota Tradicional" y "Carragenano Iota Neutro". Se sometieron despues a intercambio ionico las disoluciones (disoluciones de carragenano al 2%) de estos extractos, usando el metodo proporcionado anteriormente, con concentraciones de resina de intercambio ionico cationica acida en forma sodica de 50 g/l, 100 g/l y 200 g/l (2,5 g/g de carragenano, 5 g/g de carragenano y 10 g/g de carragenano, respectivamente). Se precipito cada una de las disoluciones de muestra en tres volumenes de alcohol isopropilico al 100%, se seco durante la noche a 70°C y se molio en un tamiz de 0,250 mm. Se midieron el contenido en ion gelificante, Tg y Tm para cada muestra de control de no intercambio ionico (identificado como 0 g/l) y muestra de intercambio ionico. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4, a continuacion, asi como en las Figuras 7-9.
- Material de intercambio ionico g/l
- Tiempo Tg Tm Na K Ca Mg
- de disolucion al 2%
- Min °C °C mg/g mg/g mg/g mg/g
- 0
- 0
- 40 47 24,90 49,60 21,00 2,90
- 50
- 30 22 29 65,00 19,40 3,00 0,21
- 100
- 30 21 29 69,30 12,10 1,80 0,13
- 200
- 30 18 27 71,60 6,20 0,30 0,07
- Mezcla 1:1 de 0 y 100
- 5 28 37 45,10 30,00 11,00 1,50
- 1:1 (0, 100)
- 15 30 38 44,60 29,50 10,90 1,50
- 1:1 (0, 100)
- 30 31 39 45,50 29,50 10,90 1,60
- 1:1 (0, 100)
- 60 29 38 45,90 29,50 10,80 1,60
- 1:1 (0, 100)
- 1.015 31 38 45,10 29,50 10,80 1,60
Tabla 4
5 Efecto de intercambio ionico sobre contenido en cationes y Tg y Tm de "Carragenano Iota Neutro"
- Material de intercambio ionico g/l de
- Tiempo Tg Tm Na K Ca Mg
- disolucion al 2%
- Min °C °C mg/g mg/g mg/g mg/g
- 0
- 0
- 25 38 22,00 53,90 6,30 7,40
- 50
- 30 10 19 64,30 19,40 0,20 0,22
- 100
- 30 5 17 69,60 12,30 0,10 0,12
- 200
- 30 5 17 73,40 6,30 0,08 0,07
- Mezcla 1:1 de 0 y 100
- 5 14 23 45,20 32,60 3,40 3,90
- 1:1 (0, 100)
- 15 12 20 45,90 33,10 3,40 3,90
- 1:1 (0,100)
- 30 14 23 44,80 32,30 3,40 3,80
- 1:1 (0, 100)
- 60 12 20 46,00 33,10 3,40 3,90
- 1:1 (0, 100)
- 1.015 12 20 45,40 33,30 3,60 4,00
Como se puede observar en las tablas anteriores y en la FIG. 7, poniendo en contacto las muestras de carragenano iota con el material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica, los geles preparados con carragenano iota tradicional y neutro presentaron Tg y Tm reducidas. Ademas, las Tg y Tm disminuyeron a medida que aumentaba la 10 concentracion de intercambio ionico, equilibrandose finalmente a medida que la concentracion se aproximaba a 200 g/l (10 g/g de carragenano). Para muestras de carragenano iota tradicional, la Tg para las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo desde aproximadamente 18°C a aproximadamente 30°C y la Tm oscilo desde aproximadamente 27°C a aproximadamente 37°C. Para las muestras de carragenano iota extrafdas neutramente, la Tg para las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo desde aproximadamente 5°C a aproximadamente 17°C y 15 la Tm oscilo desde aproximadamente 17°C a aproximadamente 27°C.
Como se puede observar en las tablas anteriores y en las FIGS. 8 y 9, poniendo en contacto las muestras de carragenano iota con el material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica, el contenido en cationes gelificantes del carragenano se redujo. Con la excepcion de los iones sodio, los niveles de cada uno de los cationes
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disminuyeron a medida que aumentaba la concentracion del material de intercambio ionico. Por el contrario, los niveles de sodio aumentaron con el intercambio ionico, como se esperaba para una resina de intercambio ionico en forma sodica. Para las muestras de carragenano iota tradicional, el contenido en Potasio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 6 y 35 mg/g, el contenido en Calcio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 13 mg/g y el contenido en Magnesio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 2 mg/g. Para las muestras de carragenano iota neutros, el contenido en Potasio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 4 y 35 mg/g, el contenido en Calcio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 5 mg/g y el contenido en Magnesio de las muestras sometidas a intercambio ionico oscilo entre 0 y 5 mg/g. Para todas las muestras, el contenido en cation se equilibro finalmente a aproximadamente una concentracion de 70 g/l (basado en interpolacion de los datos). En otras palabras, para carragenano iota extrafda de manera tradicional o neutramente, el nivel mas bajo de cationes gelificantes se podia conseguir con una concentracion de intercambio ionico de 70 g/l (3,5 g/g de carragenano) o superior.
Comparando los datos de carragenano iota tradicional en la Tabla 3 en las FIGS. 7 y 8, de todos los cationes gelificantes, el contenido en potasio fue el mas fuertemente correlacionado con la magnitud de las temperaturas de gelificacion y fusion, en particular cuando la concentracion de intercambio ionico es mayor que aproximadamente 50 g/l (2,5 g/g de carragenano). Asimismo, cuando se comparan los datos de carragenano iota neutro en la Tabla 4 y las FIGS. 7 y 9, el contenido en potasio fue el mas fuertemente correlacionado con la magnitud de las temperaturas de gelificacion y fusion, en particular cuando la concentracion de intercambio ionico es mayor que aproximadamente 50 g/l (2,5 g/g de carragenano).
Ejemplo 4: Mezclas de carragenanos iota.
Se prepararon mezclas para carragenanos iota tanto tradicional como neutro como sigue. Se preparo una mezcla de carragenanos por mezclamiento de un carragenano iota no sometido a intercambio ionico (indicado como 0 g/l) en una relacion 1:1 con un carragenano iota que fue sometido a intercambio ionico con 100 g/l de resina de intercambio ionico cationica acida en forma sodica (5 g/g de carragenano). Se prepararon las mezclas a 70 °C y se dejaron reposar a 70 °C con agitacion de 5 minutos a aproximadamente 1.000 minutos, tomando periodicamente muestras durante el procedimiento de mezclamiento. Se precipito cada una de las disoluciones de muestra en tres volumenes de alcohol isopropflico al 100%, se seco durante la noche a 70°C y se molio en un tamiz de 0,250 mm. Se midieron el contenido en ion gelificante, Tg y Tm para cada muestra de mezcla. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4, anteriormente, asi como en las Figuras 10-12.
Las FIGS. 10-12 muestran los resultados de mezclar un carragenano iota no sometido a intercambio ionico con un carragenano iota sometido a intercambio ionico. La FIG. 10 muestra la Tg y Tm a lo largo del tiempo para una mezcla 1:1 de un extracto de carragenano iota no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano iota que fue sometido a intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l de resina de intercambio ionico (carragenanos iota tanto tradicional como neutro). Como se puede ver en la FIG. 10 en 15 minutos de mezclamiento de las dos fracciones de carragenano, la Tg y Tm de la mezcla fue aproximadamente el punto medio de las Tg y Tm de las fracciones de carragenano iota individuales respectivas.
La FIG. 11 muestra la composicion de cation gelificante a lo largo del tiempo para una mezcla 1:1 de un extracto de carragenano iota tradicional no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano iota tradicional que fue sometido a intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l. La FIG. 12 muestra la composicion de cation gelificante a lo largo del tiempo para una mezcla 1:1 de un extracto de carragenano iota neutro no sometido a intercambio ionico con extracto de carragenano iota neutro que fue sometido a intercambio ionico a una concentracion de resina de intercambio ionico de 100 g/l. Aqui, los datos muestran que casi inmediatamente en el mezclamiento de las dos fracciones de carragenano, la composicion de cationes de la mezcla resultante fue aproximadamente el punto medio de la composicion de cationes de las respectivas fracciones de carragenano iota individuales.
Los ejemplos previos ilustran diversos aspectos de la produccion de carragenano en un procedimiento de intercambio ionico. Sin embargo, el tiempo durante el cual se han puesto en contacto las dos fracciones de carragenano en forma disuelta, no se controlo estrechamente. Durante la preparacion de las fracciones combinadas, se controlo el tiempo de contacto, pero el tiempo de contacto durante la preparacion de las muestras de ambientadores en gel, el tiempo de contacto durante el enfriamiento y el tiempo de contacto antes de que se midieran las muestras de ambientador en gel, no se controlaron de manera especifica y han variado desde unas horas a varios dias. Asi, no se determino como de rapido encontraron el equilibrio los iones en las dos fracciones de carragenano, en el nivel molecular.
Ejemplo 5: Mezclas de carragenanos iota tradicional.
En este experimento, se prepararon dos fracciones de “carragenano iota tradicional” para formar preparaciones de ambientadores en gel individuales a 70 °C. Una fraccion no fue sometida a intercambio ionico mientras la otra fraccion fue sometida a intercambio ionico con 100 g/l de material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica (5 g/g de carragenano). Estas preparaciones de ambientador en gel separadas se mezclaron despues a 60 °C y se transfirieron inmediatamente al reometro y se midieron. El tiempo que transcurrio desde el mezclamiento de
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las dos fracciones de ambientador en gel y el momento en que se inicio la medicion fue menor que 5 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla 5 a continuacion y en la FIG. 14.
Tabla 5
Efecto de la relacion de mezcla sobre Tg y Tm de mezcla de carragenano iota tradicional.
- % Carragenano intercambio ionico (100 g/l)
- % Carragenano No intercambio ionico (0 g/l) Tg °C lJ o 1— O
- 0
- 100 40 47
- 25
- 75 34 42
- 50
- 50
- 28 36
- 75
- 25 25 33
- 100
- 0 21 29
Como se puede observar a partir de los datos anteriores y la FIG. 14, para mezclas de carragenano iota tradicional sometido a intercambio ionico y no sometido a intercambio ionico, hay una relacion lineal entre la concentracion de las fracciones de carragenano individuales y las temperaturas de gelificacion y de fusion. A una relacion de 1:1, las temperaturas de gelificacion y de fusion son identicas a las de la Tabla 3.
Ejemplo 6: Mezclas de carragenanos iota secos en agua y aceite.
En el siguiente experimento, se mezclaron mezcla secas de las mismas dos fracciones de carragenano iota tradicional que se usaron para generar los resultados del Ejemplo 5 y se combinaron con agua y aceite, como sigue. En la primera muestra, se mezclaron 0,2 g del material no sometido a intercambio ionico con 0,12 g del material sometido a intercambio ionico y dispersado en una fase acuosa. Tan pronto como se disperso apropiadamente el material, se calento la dispersion a 70 °C, se enfrio a 60 °C y se anadio a una fase oleosa caliente a 50 °C. Durante el calentamiento, se observo que tenia lugar reduccion a aproximadamente 35 - 40 °C. La mezcla se enfrio a 45 °C y se vertio inmediatamente en el reometro. El tiempo desde el comienzo de la dispersion al comienzo de la medicion fue 16 minutos. La Tg y Tm para la primera muestra se muestran graficamente en la FIG. 15.
En la segunda muestra, se mezclaron 0,12 g del material no sometido a intercambio ionico, 0,12 g del material sometido a intercambio ionico y dispersado en una fase oleosa a 50°C. Se anadio despues una fase acuosa caliente a 70 °C a la fase oleosa y se mezclo durante 1 minuto. Se transfirio inmediatamente la muestra al reometro. El tiempo desde la dispersion al comienzo de la medicion fue 5 minutos. La Tg y Tm para la segunda muestra se muestran graficamente en la FIG. 15.
Los resultados demuestran que se pueden mezclar en seco fracciones de carragenano con diferentes Tg y Tm y aun obtener el mismo resultado, es decir, obtener un gel de carragenano con Tg y Tm que esten entre la Tg y Tm de las fracciones de carragenano individuales. En este ejemplo, despues de mezclar fracciones secas de carragenano iota y disolver tales mezclas secas en la fase acuosa o dispersar primero tales mezclas secas en la fase oleosa, la Tg y Tm del gel resultante se encontraron entre la Tg y Tm de las fracciones de carragenano individuales. El mezclamiento en seco de los carragenanos es beneficioso debido a que puede ser mas facil proporcionar mezclas secas personalizadas de fracciones de carragenanos.
Ejemplo 7: Intercambio ionico de extracto de algas.
En los ejemplos anteriores, el intercambio ionico tuvo lugar en carragenano disuelto. Sin embargo, en produccion comercial, el intercambio ionico tendria lugar tipicamente sobre un extracto de carragenano de alga. En este ejemplo, se preparo un extracto de alga de carragenano kappa neutro y se sometio al procedimiento de intercambio ionico, de acuerdo con el metodo descrito anteriormente. Comparado con los experimentos usando carragenano disuelto, los experimentos con extracto de alga usaron agua y alcohol de la planta de produccion. Tanto el agua como el alcohol de la planta contienen tipicamente mas cationes que el agua desmineralizada del laboratorio y alcohol no rectificado.
Los contenidos en cationes gelificantes se midieron para estas muestras de carragenano kappa extrafdo neutramente. Los resultados para muestras precipitadas usando alcohol isopropflico al 80% y 100% (de la planta) se muestran en la Tabla 6 a continuacion y en la FIG. 16.
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- Muestra
- % IPA en precipitacion Material de intercambio ionico g/l de disolucion al 2% K Mg/g Na Mg/g Ca Mg/g Mg Mg/g
- 1
- 80 0 35,8 19,7 3,3 6,2
- 2
- 80 100 8,2 51,7 0,15 0,13
- 3
- 80 150 5,6 53,1 0,08 0,08
- 4
- 100 0 37 21,5 3,2 6
- 5
- 100 100 7,7 55,2 0,12 0,1
- 6
- 100 150 5 56,2 0,03 0,07
Como cuestion inicial, los resultados muestran que el carragenano kappa extrafda neutramente no sometido a intercambio ionico de extracto de alga presentaba un contenido en cationes mayor que el de las muestras de carragenano kappa neutro preparadas con carragenano disuelta. Sin desear estar limitados por la teorfa, se cree que esto es debido, al menos en parte, a una carga mayor de cationes en el agua y alcohol usados en la produccion comercial. Los niveles de sodio y potasio para las muestras precipitadas con IPA al 100% fueron ligeramente mayores que los niveles de sodio y potasio para muestras precipitadas con IPA al 80%.
Como se puede ver en la Tabla 6 y la FIG. 16, poniendo en contacto el carragenano kappa extrafda neutramente con el material de intercambio ionico cationico acido en forma sodica, el contenido de cationes gelificantes del carragenano se redujo (similar al resultado observado con el carragenano disuelta). Con la excepcion de los iones sodio, los niveles de cada uno de los cationes disminuyeron a medida que aumentaba la concentracion del material de intercambio ionico. Por el contrario, los niveles de sodio aumentaron con la concentracion aumentada de material de intercambio ionico, como se esperaba para una resina de intercambio ionico en forma sodica. Ademas, el contenido en cationes gelificantes a diferentes cantidades de material de intercambio ionico y a diferentes porcentajes de alcohol durante la precipitacion.
Este ejemplo muestra que cuando se somete a intercambio ionico un extracto de carragenano, la cantidad de material de intercambio ionico puede tener que ser aumentada cuando se compara con la necesaria para carragenano disuelto. Por interpolacion de los datos en la FIG. 16, parece que el contenido en potasio se nivelo a un contenido mfnimo a una concentracion de intercambio ionico de aproximadamente 120 g/l (para una disolucion al 2% o 6 g/g de carragenano). Parece que el contenido en calcio y magnesio se nivelo a un contenido mfnimo a una concentracion de intercambio ionico de aproximadamente 100 g/l (5 g/g de carragenano). Parece que el contenido en sodio se nivelo a un contenido maximo a aproximadamente 120 g/l (6 g/g de carragenano). En comparacion, para las muestras de carragenano kappa neutro disuelto en el Ejemplo 1, la composicion de cationes gelificantes se nivelo a una concentracion de material de intercambio ionico de aproximadamente 70 g/l (3,5 g/g de carragenano). Sin desear estar ligados a ninguna teorfa particular, esta diferencia se puede explicar, en parte, por la mayor carga de cationes en el extracto no sometido a intercambio ionico y una mayor carga de cationes en el agua y el alcohol usados en la produccion comercial.
Se apreciara por los expertos en la materia que se podfan realizar cambios a las realizaciones descritas anteriormente sin apartarse del amplio concepto inventivo de las mismas. Se entiende por lo tanto que esta invencion no esta limitada a las realizaciones particulares descritas, sino que se desea cubrir las modificaciones dentro del espfritu y el alcance de las realizaciones ejemplares como se define por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Una composicion que comprende un carragenano kappa extrafdo neutramente que se ha sometido a un procedimiento de intercambio ionico, en el que el carragenano kappa comprende:un contenido de potasio de 4 mg/g a 30 mg/g de carragenano;un contenido de calcio de menos de 3 mg/g de carragenano; yun contenido de magnesio de menos de 3 mg/g de carragenano.
- 2. La composicion segun la reivindicacion 1, en la que el carragenano tiene una temperatura de gelificacion de entre 10°C y 35°C, y una temperatura de fusion de entre 23°C y 45°C.
- 3. El uso del carragenano de la reivindicacion 1 o 2, en un producto de cuidado personal, un producto alimentario, un producto para el hogar, o un producto farmaceutico.
- 4. Un procedimiento para producir la composicion segun la reivindicacion 1, que comprende las etapas de:extraer un material de partida de carragenano kappa con una disolucion de tratamiento acuosa para formar un extracto de carragenano kappa;poner en contacto el extracto de carragenano kappa con un material de intercambio ionico cationico acido y reducir el contenido de cation del extracto de carragenano kappa para producir un extracto de carragenano kappa sometido a intercambio ionico.
- 5. El procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que la etapa de contacto incluye disolver el extracto de carragenano kappa en agua para formar una disolucion de extracto y anadir el material de intercambio ionico a la disolucion de extracto a un primer nivel de concentracion, siendo el primer nivel de concentracion igual o menor de 200 g de material de intercambio ionico por litro de disolucion de extracto.
- 6. El procedimiento segun la reivindicacion 5, que comprende la etapa de mezclar el extracto de carragenano kappa sometido a intercambio ionico; que ha sido tratado con un material de intercambio ionico cationico acido a un segundo nivel de concentracion que es diferente del primer nivel de concentracion.
- 7. El procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que el primer nivel de concentracion es de 1,25 g/g de carragenano a 10 g/g de carragenano.
- 8. El procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que la etapa de contacto dura de 5 a 30 minutos.
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