UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA, ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INDUSTRIAL Y APLICADA

COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial A-2015

PROFESOR: Ronald Márquez

Derechos Reservados ©2015 Universidad de Los Andes

ELABORACIÓN DE PRODUCTOS FORMULADOS CON ACEITES TRIGLICERIDOS DE ORIGEN VEGETAL

COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial A-2015

Proyecto RAIS ― Química Industrial.

Resumen

El jabón es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o líquido. El jabón generalmente son sales sódicas o potásicas resultadas de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser de origen vegetal o animal, por ejemplo, manteca de cerdo o aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar. Los jabones ejercen su acción limpiadora sobre las grasas en presencia del agua debido a la estructura de sus moléculas. Éstas tienen una parte liposoluble y otra hidrosoluble. El componente liposoluble hace que el jabón “moje” la grasa disolviéndola y el componente hidrosoluble hace que el jabón se disuelva a su vez en el agua. En el proceso de creación de jabón de aceite se le pueden añadir colorantes y esencias para que el jabón tenga diferentes aromas, colores y propiedades. El jabón de aceite se puede elaborar con diferentes tipos de aceites, bien sea solo o mezclado. La cantidad de sosa a utilizar en el proceso está determinada por el índice de saponificación de cada aceite y este índice debe ser tomado en cuenta a la hora de calcular la sosa a emplear para hacer el jabón. Un jabón de afeitar es un jabón diseñado especialmente para afeitar la barba o el vello corporal. En este trabajo se obtuvieron  jabones con distintas concentraciones  a base de aceites triglicéridos y una espuma de afeitar. A partir de las bases teóricas y la naturaleza de la materia prima fueron aplicados procedimientos adecuados para la preparación de los jabones y la espuma de afeitar. A los jabones obtenidos se le realizaron pruebas de pH, espumabilidad, olor, detergencia, textura, apariencia y barridos de formulación. También se realizaron pruebas de espumabilidad a la crema de afeitar. Como resultado se obtuvo que el jabón lavaplatos que posee el mejor desempeño es el elaborado a partir de la mezcla 70% de aceite de coco y 30% de aceite de oliva con una proporción de agua a virutas de jabón de 5:10.

Tabla de Contenido

Introducción

Capítulo 1: Aceites Triglicéridos

1.- Aceites Triglicéridos

1.1-Tipos de Aceites

1.2- Análisis de caracterización más comunes de los triglicéridos

1.3- Composición de los aceites

1.4-Proceso de Extracción de los Aceites Triglicéridos

1.5- Refinación de los Aceites

1.6- Obtención de productos a partir de aceites triglicéridos y surfactantes

1.7- Consumo de Aceite

1.8- Aceites Triglicéridos de Ajonjolí, Palma, Aguacate y Cera de Abejas

1.9.- Extracción del aceite de lanolina

1.10.-Cera de abejas

1.11.-Agentes Surfactantes y Espumas

Capítulo 2: Objetivos y Plan de Trabajo

2.- Justificación

2.1.- Objetivo principal

2.2.- Objetivos específicos

Capítulo 3: Procedimiento Experimental

3.1.- Obtención de virutas de jabón a partir de Aceites triglicéridos.

3.2.- Obtención de jabón lava plato sólido.

3.3.- Obtención de Espuma de Afeitar.

3.4.- Sistemas Dispersos. Espumas

Capítulo 4: Resultados y Discusión

Resultados y Discusión

Capítulo 5: Conclusiones y Recomendaciones

5.1.- Conclusiones

5.2.- Recomendaciones

Referencias

Introducción

La producción de un jabón de calidad, con propiedades organolépticas agradables se podría catalogar como un arte, además de ser una Ciencia. En el jabón deben encontrarse un buen aroma, una excelente textura y un alto poder de detergerncia. En la producción de jabón se deben poner en práctica los conceptos principales de formulación y fisicoquímica para lograr el producto con las características deseadas.

Inicialmente se debe pensar en la materia prima para la elaboración del jabón. Esta se debe estudiar y conocer ya que de ellas dependerán en gran medida los resultados. En esta investigación se plantea una amplia revisión bibliográfica donde se da cuenta de los principales componentes de los jabones formulados y de su proceso de obtención. Es importante resaltar que la via para la obtención de los jabones fue mediante la reacción de saponificación, la cual también se describe en esta misma investigación.

Los jabones obtenidos están constituidos por aceites de cera de abejas, palma, oliva, soya, ajonjolí y coco que se mezclaron en diferentes proporciones para estudiar cuales de mezclas brindan mejores resultados. Estos jabones  sirvieron además como base para la obtención de jabón para lavar platos y espuma para afeitar a la cual se le realizo un barrido de formulación para determinar la formulación óptima.

Para determinar las calidades de los jabones lavaplatos obtenidos, se realizaron estudios cualitativos de sus características principales como olor, color, textura y espumabilidad.

Capítulo 1

Aceites Triglicéridos

1.- ACEITES TRIGLICERIDOS

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). Los productos agrícolas y forestales constituyen la tercera fuente de productos químicos. Estas materias primas nos proporcionan fundamentalmente grasas, aceites e hidratos de carbono. A pesar de que se renuevan continuamente, las demandas mundiales de alimentos y energía son tales que no se dispone de estos materiales en cantidades ilimitadas para su empleo en la Industria Química Orgánica.

(Aceite, Wikipedia. 2009). La palabra aceite (del árabe azzáyt, el jugo de la aceituna, y éste del arameo zaytā); es un término genérico para designar numerosos líquidos grasos de orígenes diversos que no se disuelven en el agua y que tienen menor densidad que ésta. Es sinónimo de óleo (del latín oleum), pero este término se emplea sólo para los sacramentos de la Iglesia católica y en el arte de la pintura.

En la Antigüedad, el aceite que se conoció y utilizó primero fue el de ajonjolí, se sabe que lo usaban los egipcios. Los griegos usaron aceite de oliva, y en Atenas el olivo era considerado un árbol sagrado, símbolo de la vida de la ciudad. El aceite servía para la alimentación, para el alumbrado y para usos religiosos (los óleos para ungir).

Originalmente designaba al aceite de oliva, pero la palabra se ha generalizado para denominar a aceites vegetales, animales o minerales.

1.1-Tipos de Aceites

1.1.1- Los aceites combustibles: (Aceite, Wikipedia. 2009) Son una variedad de mezclas líquidas de color amarillento rojizo claro provenientes del petróleo crudo, o de sustancias vegetales (biodiésel/biocombustibles). Ciertas sustancias químicas que se encuentran en ellos pueden evaporarse fácilmente, en tanto otras pueden disolverse más fácilmente en agua. Son producidos por diferentes procesos de refinación, dependiendo de los usos a que se designan. Pueden ser usados como combustibles para motores, lámparas, calentadores, hornos y estufa, también como solventes. Algunos aceites combustibles comunes incluyen al queroseno, el aceite diésel y el combustible para aviones.

1.1.2- Aceites minerales: (Aceite, Wikipedia. 2009) Se utiliza esta denominación para aceites obtenidos por refinación del petróleo y cuyo uso es el de lubricantes. Se usan ampliamente en la industria metalmecánica y automotriz. Estos aceites se destacan por su viscosidad, su capacidad de lubricación frente a la temperatura y su capacidad de disipar el calor, como es el caso de los aceites.

1.1.3- Aceites comestibles: (Aceite, Wikipedia. 2009) Los aceites comestibles provienen tanto del reino animal como del vegetal. Una manera de determinarlos químicamente se centra principalmente en extraer el aceite de la planta usando éter petróleo y metanol a reflujo y luego aplicar una vez purificado una cromatografía en fase vapor y con esto observar la proporción de ácidos grasos presentes en este aceite. También se puede determinar usando el reactivo de Janus o Wiggs.

Existen diversos aceites animales, como los aceites de ballena, de foca o de hígado de bacalao que han llegado a consumirse pero actualmente en la cocina sólo se utilizan aceites vegetales, extraídos de semillas, de frutas o de raíces. En general, los aceites vegetales aportan ácidos grasos insaturados y son ricos en vitamina E.

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). Las grasas y aceites se obtienen a partir de fuentes vegetales y animales, están constituidos por triglicéridos, que son esteres de una molécula de glicerina con tres ácidos grasos. La mayoría de los triglicéridos son mixtos; es decir, 2 o 3 de sus ácidos grasos son diferentes.

(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) La glicerina es un alcohol glicerol cuyos carbonos están sustituidos por tres oxidrilos OH (propanodiol). Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas con gruposcarboxilo (COOH) en el extremo de la cadena lineal, pueden ser saturados o insaturados. Ácidos grasos saturados butíricos, caproicos, caprilicos, capricos, laurico, miristico, palmítico esteárico; ácidos de cuatro, seis, ocho, diez, doce, catorce, dieciséis y dieciocho carbonos respectivamente. Ácidos grasos insaturados miristoteico, palmitoteico oleico, linoleico, linolenico, aranquidònico.

Fuente: Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO.
(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) La mayoría de las ácidos grasos tienen un numero par de átomos de carbono esto se debe a la forma en que se van sintetizando dentro de la célula, el sistema enzimático va agregando de a dos o demoliendo de a dos; cuando ocurre la oxidación biológica de las grasa como fuente de energía. Si en lugar de glicerina hubiera otro alcohol de alto peso molecular tendríamos una cera, normalmente suelen aparecer como impurezas en las grasas y aceites.

Los ácidos grasos insaturados más comunes son ácido oleico, ácido Linolenico, ácido linoleico, los tres tienen dieciocho carbonos, pero difieren en la posición del doble enlace, son líquidos a temperatura ambiente.

En los ácidos grasos insaturados el punto de fusión aumenta a medida que las insaturaciones disminuyen. El bajo punto de fusión de los ácidos instaurados se deben a que el empaquetamiento de la molécula espacial no es tan compacto, como la hibridación sp3 saturado, al no hacer tanto contacto le quita posibilidad de tener más superposición y formar fuerzas de Van Der Walls (mas atracción)en la superficie molecular.

La fusión da lugar a una licuación y lo definimos cuando tenemos compuestos puros. En el caso de grasas y aceites no son puros, tenemos un rango de fusión que dependerá de la proporción de triglicéridos sólidos y triglicéridos líquidos que constituyen la mezcla.

1.2- Los análisis de caracterización más comunes de los triglicéridos son:

1.2.1- Índice de Acidez o número ácido: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Es el más importante, es el primero a tener en cuenta, se define como los mg. De KOH que se necesitan para neutralizar los ácidos grasos libres contenidos en 1 gr. de grasa o aceite.

1.2.2- % acidez libre o de ácidos libres: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  Gramos de ácidos grasas libres expresados como ácido oleico que están en 100 gr. De grasa o aceite. Se hace a través de una titulación ácido- base con un solvente donde sea soluble la grasa, se titula los ácidos libres con una base valorada y con FN como indicador (pH viraje 8.3) si es aceite claro, la base generalmente usada es KOH.

1.2.3- Índice de saponificación: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  Son los mg de KOH necesario para saponificar 1 gramo de grasa o aceite. Es la hidrólisis total de los triglicéridos dando como resultado, la glicerina por un lado y las sales de los ácidos grasos con el metal de base (jabones) por el otro. Se trabaja a ebullición, los metales son Na o K (solubles) nos da una idea del peso molecular medio de una grasa o aceite.

1.2.4- Índice de yodo: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  son los gramos de yodo que se fijan a absorben en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados por 100 gramos de lípido en condiciones estandarizadas. Se mide las instauraciones por la proporción del yodo fijado, es un análisis cuantitativo, (reactivo de wijss CL2I) Este índice mide el grado de insaturaciones de un lípido y permite diferenciar entre sí.

1.2.5- Índice de peróxido: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  expresa la cantidad de peróxidos contenidos en 1 Kg. de grasa o aceite expresada como miliequivalente de Oxigeno, Evalúa el estado de oxidación de un lípido, cuando no le conozco la historiaprevia. Me da idea de la estabilidad y del grado de evolución hacia la rancidez.

1.2.6- Índice de escenificación: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  Se calcula haciendo una diferencia entre todos los ácidos grasos esterificados + los Ac libres menos los que están libres, esto es igual a los ácidos grasos esterificados.

1.2.7- Índice de reichert- Meissl: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  son los ml de solución de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar. Los ácidos grasos volátiles solubles en agua a 15ºC butirico 4 caproico 6 provenientes de 5 grs de materia grasa en condiciones normalizados.

1.2.8- Índice de Polenske: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.)  Son los ml de solución de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles insolubles en agua a 15ºC caprílico 8 caprico 10 laurico 12 miristico 14 y solubles en alcohol etanol, provenientes de 5 grs. de materia grasa en condiciones normalizadas.

1.3- Composición de los aceites

(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Acido grasas libres, gomas y mucilagos, fosfolípidos, pigmentos liposolubles, vitamina liposoluble ( A- D- E- K) componentes odoríferos (dan olor y sabor)

1.3.1-Fosfolípidos: también llamados glicerofosfáticos pertenecen a los lípidos complejos, consisten estructuralmente en una molécula de glicerol que tiene 2 grupos oxidrilos esterificados con ácido grasos y el restante con el ácido fosfórico que a su vez puede esterificar uno de sus grupos oxidrilos con un compuesto nitrogenado originando la familia de las lecitinas. Los fosfolípidos se usan como agentes emulsionantes por sus propiedades hidrofílicas (soluble en agua – polar)y lipofilicas.

1.3.2- Vitaminas: Las que son liposolubles son la A D E K.

1.3.2.1-Vitamina A: es un carotenoides, a los carotenoides los llamamos provitaminas se caracteriza por tener color, tengo un orbital deslocalizado en la provitamina A, que es el que me da el color. Es una inestabilidad electrónica, ya que para pasar el electrón a un nivel superior de energía no se necesita emplear mucha energía. Esta propiedad nos está indicando que el compuesto es mucho más reactivo químicamente.

1.3.2.2-Vitamina K: ( antihemorragica) está en bajas concentraciones, por lo tanto no afecta en el proceso de extracción. Vitamina K1 filoquinona.

1.3.2.3-Vitamina D: interesa porque es nutricional (antiraquitismo) y está relacionada con los colesteroles. Los aceites vegetales no tienen colesterol, tienen esteroles.

1.3.2.4-Vitamina E: estos compuestos son la base para la generación de hormona en nuestro organismo, son muy necesarios.

1.3.3- Pigmentos liposolubles (colorantes): en algunas cosas tenemos la clorofila y en otras cosas esta enmascarada por los carotenos, por ejemplo la clorofila es el colorante que predomina en el aceite de oliva. La clorofila tiene grupos pirroles. Los Carotenoides son los  responsables del color amarillo y anaranjado de los alimentos.

1.3.4- Sustancias insaponificables: son hidrocarburos del orden de 30 38 átomos de C más algunos terpenos que son un grupo de hidrocarburos presentes en las esencias vegetales, estos pueden germen olores. Limonero olor a limón, mentol olor a menta, geroniol olor a rosa.

1.4-Proceso de Extracción de los Aceites Triglicéridos.

(Asensión, T) Los Aceites triglicéridos son de suma importancia en la industria, ya que a partir de ellos se pueden obtener varios productos, como surfactantes para la elaboración de detergentes y productos cosméticos, también por medio de este componente se puede producir biodiesel y otros productos más. Por lo tanto es necesario explicar algunos métodos para la extracción de estos aceites.

1.4.1-Extracción por Arrastre de Vapor: (Ascensión, T) La extracción por arrastre de vapor de agua es uno de los principales procesos utilizados para la extracción de aceites esenciales. Los aceites esenciales están constituidos químicamente por terpenoides (monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, etc.) Y fenilpropanoides, compuestos que son volátiles y por lo tanto arrastrables por vapor de agua. Este método consiste en separar sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otros productos no volátiles; de esta forma, compuestos orgánicos de alto punto de ebullición son destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua, al lograr ser arrastrados por el vapor generado. Posterior a esto, se debe separar el aceite del resto del producto de la destilación, utilizando para ello la extracción discontinua líquido-líquido, técnica que consiste en agitar la solución acuosa que contiene el compuesto orgánico con un disolvente orgánico inmiscible con el agua,  el cual permite la formación de dos fases, en las que se distribuyen los solutos según sus solubilidades, la orgánica y la acuosa. Luego, como la fase orgánica final contiene tanto aceite como el disolvente orgánico, este último se debe evaporar, empleando una placa calefactora.

1.4.2- Extracción en continuo Solido-Liquido: (Ascensión, T) La extracción sólido – líquido, es una operación de la ingeniería química que se usa en numerosos procesos industriales. Técnicamente, es una operación de transferencia de masa, donde un disolvente o mezcla de éstos, extraen selectivamente uno o varios solutos que se hallan dentro de una matriz sólida. Al igual que en la destilación, existen una serie de parámetros físico – químicos, tales como la viscosidad del disolvente, los coeficientes de solubilidad de los solutos, los coeficientes de difusión, las temperaturas de ebullición, etc. que son de importancia fundamental para el diseño del equipo y el éxito del proceso de extracción. Extractores de lecho fijo, de lecho móvil, continuos de bandejas, etc., son algunos de los tipos que se usan normalmente en la industria.

1.4.3- Extracción del aceite de semillas oleaginosa: (Ascensión, T) Hay dos métodos fundamentales para extraer el aceite presente en las semillas oleaginosas:

1.4.3.1- El Prensado: una vez limpias las semillas se trituran y se calientan con vapor con objeto de dilatar los tejidos celulares. Seguidamente se someten a presión con prensas continuas de huso que alcanzan presiones altas y, simultáneamente, calientan la masa triturada. De este proceso se obtiene el aceite crudo y la torta. El aceite crudo se decanta, se filtra y pasa al proceso de refinado. La torta, que aun contiene entre un 15% y un 25% de aceite pasa a la etapa de extracción con disolvente

1.4.3.2- Extracción con Disolventes Apolares: se utiliza la fracción de petróleo que destila entre 55 y 65 ºC, denominada hexano comercial. El hexano circula, a contracorriente, a través de depósitos llenos de material triturado. La disolución obtenida se destila para recuperar el hexano y obtener el aceite. Ambos procesos se usan extensamente para obtener aceites de semillas oleaginosas (soja, girasol, algodón, colza). El aceite así obtenido hay que refinarlo antes de utilizarlo para consumo humano. El residuo sólido desengrasado es muy rico en proteínas y se utiliza para la fabricación de piensos compuestos y para extraer proteínas destinadas a la industria alimentaria

El aceite de oliva se extrae del fruto del olivo, la aceituna; utilizando métodos físicos, sin el agregado de productos químicos, por lo que se trata de un verdadero zumo de fruta. Los sistemas de extracción de aceite tradicionales realizaban el proceso cumpliendo tres etapas: molienda, prensado y decantación. En la actualidad con la utilización de nueva tecnología, después de la molienda se realiza un batido de la pasta con el fin de homogeneizar e iniciar una primera separación del aceite y una centrifugación (decanter) con el fin de separar la fase sólida de la líquida. Por último se realiza una segunda centrifugación para separar en la fase líquida, el agua del aceite.

Desde que se inicia la cosecha hasta el envasado, se suceden tres etapas de suma importancia para la conservación de las características de los aceites. La primera va desde la cosecha hasta el ingreso a molienda de la fruta, donde se debe procurar la obtención de frutos sanos en maduración adecuada y ser procesados dentro de las 24 a 48 horas. La segunda etapa es el proceso de extracción, donde se deben cuidar principalmente las temperaturas y tiempos de batido para la mínima alteración de las propiedades física-químicas y preservación de las características organolépticas del aceite. En la última etapa tiene que ver con la decantación y filtrado con el fin de eliminar los restos de agua y sólidos, que favorecen la alteración del aceite.

1.5- Refinación de los Aceites

(Aceite, Wikipedia. 2009).Los aceites crudos se almacenan en grandes tanques de acero inoxidable. Naturalmente estos aceites contienen tocoferoles, gomas y otros antioxidantes naturales. Pero el grado de acidez libre que presenta, unido a las sustancias naturales (aldehídos, alquenos (C2:1), butenos y pentenos), los hacen poco comestibles, y es necesario refinarlos.

1.5.1- Neutralización: La refinación comienza con la neutralización de la acidez libre de la materia prima que se realiza en unas lavadoras centrifugadoras, donde se añade ácido fosfórico e hidróxido de sodio. El ácido fosfórico retira las gomas del aceite, y el hidróxido de sodio neutraliza la acidez libre.

1.5.2- Desodorizarían: Luego, el aceite neutralizado y desgomado es conducido a las torres de desodorización, donde caen por gravedad, en medio de bandejas sometidas a alta temperatura, aquellas sustancias volátiles y aldehídos, que emigran del cuerpo del aceite y son condensados, para su disposición final; estudios más recientes han determinado que la desodorización activa el aceite, predisponiéndolo a su rancidez, por este motivo, se recomienda que se adicionen, de inmediato, derivados de guayatecol y otros.

1.5.3- Winterizado: Algunos aceites contienen triglicéridos saturados en su composición (por ejemplo, el aceite de pescado), y es necesario proceder a fraccionarlos y luego a winterizarlos. En el fraccionado, los aceites se exponen a temperaturas bajas, y la fracción sólida se separa por gravedad y se retira. Luego, la fase líquida del fraccionado se expone a ciclos de frío para formar los núcleos de cristalización, y luego se prensan nuevamente para retirar los sólidos formados. El sólido suele denominarse estearina.

Algunos aceites, como el de colza, el de girasol y el de algodón, se winterizan para lograr una mejor apariencia final. En este caso, los sólidos formados son gomas y mucílagos.

1.6- Obtención de productos a partir de aceites triglicéridos y surfactantes

1.6.1- Jabones: Hidrólisis básica, otra aplicación industrial de las grasas es la fabricación de jabones. Los jabones se obtienen por hidrólisis alcalina de las grasas y aceites con sosa concentrada (o potasa) con agitación y calentando con vapor. Este proceso, que da lugar a la hidrólisis de los grupos éster del triglicérido, recibe el nombre de saponificación. Como resultado se obtiene una molécula de glicerina (líquido) y tres moléculas de ácidos carboxílicos (los ácidos grasos). A su vez, estos ácidos grasos reaccionan con la sosa produciendo tres ésteres de sodio o jabones. La pasta resultante se trata con una disolución de cloruro de sodio (salado) para favorecer la precipitación (solidificación) del jabón. Este se separa, por filtración, de la disolución acuosa que contiene la glicerina (la solubilidad del jabón disminuye en una disolución acuosa de cloruro de sodio). Los principales componentes de los jabones son el palmitato o el estereato (C16 y C18 respectivamente).

1.6.2- Fabricación de alcoholes grasos: los alcoholes grasos (C=>12) tienen un extenso uso en cosmética y para obtener detergentes, champús y geles de baño. Se obtienen por hidrogenolisis de las grasas o de los esteres metílicos de los ácidos grasos, con H2 a presión de 200 a 600 atm, temperaturas de 300 a 500 ºC y como catalizadores óxidos de cobre y de cromo.

Los alcoholes así obtenidos se esterifican, con ácido sulfúrico, para dar los ácidos sulfónicos correspondientes, los cuales por tratamiento con NaOH se transforman en los correspondientes alquilsulfatos de sodio que son detergentes importantes.

1.6.3- Estudio de la obtención de emulsificantes catiónicos a partir del aceite de coco en la formulación de fluidos para la estimulación ácida de pozos de petróleo:

En este trabajo se desarrollan emulsificantes catiónicos, idóneos para la formulación de sistemas ácidos aromáticos emulsionados, tomando como materias primas fundamentales el aceite de coco y la trietanolamina. Como materias primas para la síntesis se emplearon: aceite de coco y trietanolamina, ambas de grado técnico. Para la formulación de las emulsiones se emplearon: LCO (Light CirculationOil) como fuente de hidrocarburo aromático; ácido clorhídrico, agua y tensoactivo catiónico. Los ácidos grasos contenidos en el aceite de coco se encuentran en forma de triglicéridos, por lo que se requiere de su hidrólisis para obtener el ácido graso libre. El procedimiento es simple y consiste en efectuar primeramente una hidrólisis alcalina (que produce el jabón de ácido graso, glicerina y agua) seguido de una hidrólisis ácida para obtener el ácido graso libre. En un equipo convencional de síntesis, provisto de agitador eléctrico y sumergido en baño termostático, se efectuó la síntesis del producto en las condiciones predeterminadas para cada experimento. Se depositó el aceite de coco en el reactor y cuando la temperatura alcanzó el valor fijado para la experiencia, se comenzó la adición de la trietanolamina, efectuando la dosificación en el intervalo de media hora. Los productos fueron caracterizados realizándose las siguientes determinaciones: Evaluación de la tensión superficial a distintas concentraciones para determinar la concentración micelar crítica (CMC). Tensión interfacial frente a queroseno, empleando la concentración de tensoactivo correspondiente a la CMC. Evaluación de su efectividad como emulsionante. Para ello se formularon emulsiones que contenían LCO y solución de ácido clorhídrico al 15% en relación 40:60 y la cantidad de tensoactivo determinada por la CMC.   Ramos, Casal y Spengler, (2006).

1.6.4.- Los aceites vegetales como fuente de biodiesel: Actualmente en varios países se ha estudiado la posibilidad de utilizar aceites vegetales que funjan como biocombustible, debido a problemas como el cambio climático y las bajas reservas petrolíferas. Existen varias formas de utilizar aceites de origen vegetal en los motores diesel, pero su uso como combustible está más orientado a la elaboración de biodiesel, que puede conseguirse a partir de aceites, grasas o aceites de reciclado. El biodiesel es un producto sintético creado a partir de componentes biológicos, para cuya elaboración es común hacer reaccionar un aceite y un alcohol de cadena corta. La elaboración del biodiesel consiste en la transesterificación de los aceites vegetales. Las reacciones de transesterificación se realizan en moléculas pertenecientes al grupo de los ésteres. La reacción se basa en la sustitución alcohólica de la porción alcóxido presente en el éster y para ello se usa un catalizador que acelere la reacción, el cual puede ser básico o ácido. El resultado es el intercambio de fragmentos moleculares, donde un fragmento del alcohol termina siendo parte del éster y el fragmento alcóxido del éster termina siendo parte del alcohol en reacción. Una de las desventajas en la síntesis de biodiesel de forma tradicional es que se necesitan grandes cantidades de agua para remover la base o el ácido usado como catalizador. El agua de estos lavados constituye frecuentemente un problema ambiental muy fuerte. De aquí la importancia de desarrollar un catalizador sólido fuertemente básico o ácido con el objetivo de sustituir el uso tradicional del hidróxido de sodio o de potasio y así evitar los problemas de lavado, haciendo el proceso más económico y disminuyendo a la vez la contaminación ambiental.Herrera (2015).

1.7- Consumo de Aceite

(Aceite, Wikipedia. 2009).El aceite aporta entre 700 y 900 calorías x 100 mililitros, dependiendo del tipo del aceite. La ingestión moderada de aceites es fuente de ácidos grasos esenciales para el organismo. Dichos ácidos participan en un sinnúmero de reacciones bioquímicas a nivel celular y en otros mecanismos, tales como la formación de tejido conjuntivo, producción hormonal, promoción de vitaminas y la gestación y manutención lipídica de las células.

Algunas reacciones bioquímicas conducen al desdoblamiento y transformación de la energía química de los aceites en energía calórica elevada y al revés, en la formación del panículo graso de la piel y al almacenamiento corporal como reserva de energía.

La carencia de estos aceites esenciales conduce a malformaciones y puede atrofiar el sistema nervioso y el endocrino, lo que generará desequilibrios a nivel celular. La incapacidad del organismo humano para realizar síntesis a partir de los ácidos grasos esenciales conduce al raquitismo y a la muerte.

Los mejores aceites para el consumo humano son los de pescado y de maravilla, debido a que contienen los llamados ácidos grasos esenciales omega en mayor porcentaje que los restantes aceites vegetales. Existen aceites naturales que son considerados dañinos per se, como es el caso del aceite de colza o raps o canola, producido del Brassicanapus, que contiene el dañino ácido C 22:1 erúcico, causante de malformaciones infantiles y atrofia del crecimiento. Este aceite fue ampliamente cultivado en Chile y su producción se fue restringiendo una vez que los estudios bioquímicos demostraron su grado de toxicidad.

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). La fabricación de productos químicos por medio de procesos que utilizan grasas y aceites representa sólo una fracción pequeña de la producción total actual de compuestos químicos, no obstante estos procesos juegan un papel importante y, en algunos casos, indispensable.

El campo principal de aplicación de las grasas y aceites se encuentra en la industria alimentaria. Los productos más importantes son la mantequilla, el aceite de oliva, el aceite de girasol y el aceite de soja.

Desde un punto de vista industrial las principales aplicaciones de grasas y aceites se centran en la fabricación de jabones y de polímeros para la preparación de pinturas y barnices si bien están siendo desplazados por productos derivados del petróleo que resultan más competitivos.

1.8- Aceites Triglicéridos de Ajonjolí, Palma, Aguacate y Cera de Abejas

1.8.1- Aceite  de Ajonjolí

(Zabala, F. 2008) El ajonjolí es una pequeña semilla de color paja, que contienen una gran cantidad de aceite. Las semillas son muy pequeñas, de forma achatada, de 2 a 4 mm de largo y de colores que varían entre el blanco, crema, rojizo o pardo hasta el negro. Las semillas que utilizaremos en nuestro proceso son de aproximadamente 3mm de largo y de color crema que según estudios son las que representan en su 8 composición una mayor cantidad de aceite, aumentando así el rendimiento de la producción.

La demanda de semilla de ajonjolí va en aumento cada año debido al interés comercial e Industrial despertado por el alto contenido de aceite. El sésamo es una planta anual, cuyo ciclo puede variar entre 80 a 130 días. Es una especie rústica y de rápido crecimiento. Posee sistema radicular bien desarrollado, muy ramificado y fibroso, formado por una raíz principal pivotante, generalmente superficial.

El Aceite de Ajonjolí se deriva de una planta llamada Sesamun Indicum. Se cree que el ajonjolí es una de las plantas más antiguas que se ha cultivado en el mundo. Hace muchos años en el Medio Oriente cuando la civilización empezó y nació el arte culinario se descubrió el Aceite de Ajonjolí, probablemente el primer aceite vegetal de consumo humano en el mundo.

El ajonjolí se considera que tuvo su origen en Etiopía (África) y como regiones o países de diversificación secundaria fueron: India, Japón y China. Después del descubrimiento de América, fue llevado a México, luego a países de Centro América con climas cálidos de zonas tropicales. La opción tecnológica alcanzó el nivel óptimo de desarrollo posible. Su adopción es sencilla y aceptable tanto socio-económica como agroecológicamente. Sin embargo la continuidad de cultivo de ajonjolí en la zona es dependiente de la demanda de la industria de aceites y descortezado, actualmente en proceso de reposicionamiento del producto en el mercado por la disminución en el consumo de aceites.

El Aceite Virgen de Ajonjolí contiene una acidez libre baja, entre 0.2% a 0.65% oleico, dependiendo de la calidad de la semilla. Contiene una sustancia fenólica, el Sesamol que es un potente antioxidante natural el que junto a las pequeñas proporciones de Tocoferoles que contiene, hacen que el aceite sea resistente a la Rancidez Oxidativa más que los otros aceites vegetales comestibles. El Sesamol se separa por destilación o se destruye a las altas temperaturas de la desodorización, 190° a 240°C, también lo destruye las tierras decolorantes activadas acidas, todo esto en el proceso de refinación.

El aceite Refinado es amarillo pálido ya que ha perdido los Carotenos. La distribución de los ácidos grasos en los Glicéridos de su constitución, le dan una alta digestibilidad entre los aceites e inclusive su punto de nube (enturbiamiento) está por debajo de 0 °C, de aquí que es un excelente aceite para ensalada.

Tabla 2: Composición del Aceite de Ajonjolí.

Fuente:(Aceite de Sésamo, Wikipedia. 2009).

1.8.1.1- Propiedades del Aceite de Ajonjolí.

(Propiedades del Aceite de Sésamo, Uncomo. 2014)El alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados y, en concreto, de omega 6 y 3 convierte al aceite de sésamo en un producto estupendo para favorecer el aparato circulatorio. Se ha demostrado que ayuda a reducir el colesterol en la sangre. Además contiene lecitina, una sustancia que impide que las grasas se adhieran y se acumulen en las paredes de las arterias.

Otra de las propiedades del aceite de sésamo está relacionada con su gran aporte de magnesio. El porcentaje elevado que contiene de este nutriente hace que sea bueno para fortalecer el sistema nervioso y ayudar a recuperar el ánimo de personas deprimidas o con agotamiento mental.

Los ácidos grasos, linoleico y oleico, otorgan propiedades antiinflamatorias al aceite de sésamo. Es por ello que a modo de uso externo, puede ser eficaz para aliviar dolores musculares y de articulaciones. También puede utilizarse para tratar el dolor de oídos y disminuir la inflamación.

Es un aceite rico en calcio, lo cual hace que sea un producto beneficioso para tratar los problemas de descalcificación que se ocasionan en etapas como la menopausia. Además, por sus propiedades antiinflamatorias, anteriormente citadas, el aceite de sésamo es empleado en medicina ayurvédica para realizar masajes sobre el vientre de la mujer, con el fin de aliviar y reducir los dolores propios de la menstruación.

Contiene fosfolípidos y lecitina, por lo que es bueno para mejorar la memoria. De hecho, los fosfolípidos forman parte de todas las membranas activas de las células y son esenciales para un cerebro sano.

El aceite de sésamo posee también propiedades antioxidantes gracias a su rico contenido en vitamina E, la cual es esencial para acabar con los radicales libres, responsables de muchas enfermedades degenerativas.

1.8.1.2-Métodos para la Extracción del Aceite de Ajonjolí

1.8.1.2.1- Extracción a Alta Presión: (Zabala, F. 2008). Se realiza por dos métodos fundamentalmente: Presión (Sistema tradicional) y centrifugación (Sistema continuo). No obstante, previamente se puede intercalar un dispositivo que extraiga una parte importante del aceite suelto conseguido en el batido. La extracción de aceite hasta finales de los años sesenta se realizaba con el método tradicional, el molino de rulos (empiedro) y el sistema de prensas. Este procedimiento era poco operativo y racional ya que el rendimiento horario era bajo, las necesidades de mano de obra eran elevadas y la limpieza y la higiene eran difíciles de conseguir. Posteriormente, la investigación y la innovación tecnológica en el sector han provocado un notable paso adelante, registrándose una significativa transformación, se han introducido sistemas más potentes y de ciclo continúo, permitiendo un sustancial crecimiento de la capacidad productiva. En el sistema continúo, la extracción del aceite se realiza por acción de la fuerza centrífuga sobre la pasta de ajonjolí recurriendo a máquinas rotativas horizontales de elevada velocidad (decanters). Al inicio, los decanters estaban dotados de dos salidas, una para la fracción más rica en aceite y otra para la fracción más sólida y húmeda. Este hecho implicaba un gran problema en la separación de los componentes de las diversas fracciones, por ejemplo era difícil la rotura y separación de la emulsión aceite/agua de vegetación.

1.8.1.2.2- Destilación con agua y vapor: (Zabala, F. 2008). el material de la planta se suspende sobre una rejilla que sirve de doble fondo en el alambique. En esto se agrega agua hasta un nivel un poco inferior al de la rejill. Así el material de la planta está en contacto con el vapor saturado a baja presión, pero no está sumergido en el agua hirviendo.

1.8.1.2.3- Destilación con vapor directo: (Zabala, F. 2008). Este método es semejante al anterior, salvo que no hay agua en el fondo del alambique. El vapor se genera en una caldera separada (esto es: se emplea vapor “seco”). En algunos casos se introduce vapor recalentado a presión ligeramente superior a la atmosférica, el cual sale por los orificios de un serpentín situado bajo la carga.

El proceso se realiza en Cantidades por batch de semillas a moler por cantidad de aceite obtenido y cantidad de residuo obtenido. Este proceso es continuo y se procesan 50 toneladas de semilla de ajonjolí por día.

Esta semilla se la procesa durante las 24 horas para la obtención con un rendimiento del 54 % en relación de cantidad de aceite obtenido por cantidad de semilla procesada.

1.8.1.3-Proceso de Refinado: (Zabala, F. 2008) El proceso no se detiene con la extracción del aceite vegetal, sino que luego es refinado para remover los ácidos grasos y otras impurezas que están adicionadas y que produce que el aceite tenga olores y una apariencia desagradables y que puede en algunos casos ser peligroso para la salud.

1.8.1.3.1- Refinado Alcalino: El proceso de reaccionar sosa cáustica con los ácidos grasos libres en aceite crudo, para formar un jabón insoluble de aceite. Este jabón entonces se separa con otras impurezas del aceite neutro.

1.8.1.3.2- Blanqueado (bleaching): Mezcla de carbón o tierra activada con aceite refinado para remover los pigmentos de color restantes, los metales pesados y los rastros de jabón. Los medios de blanqueado se quitan posteriormente por filtración.

1.8.1.3.3- Deodorización: Paso del aceite refinado sobre bandejas calientes en un recipiente evacuado. El aceite entonces se vierte de una bandeja a la siguiente y, por ello, pierde su olor y algo de color.

1.8.1.3.4.- Filtración Refinadora: Tras la extracción, el aceite crudo se filtra con productos como arcilla, papel o carbón de leña para remover las impurezas tales como fragmentos de semilla. Este proceso mejora la claridad y el olor del aceite.

1.8.1.3.5- Hibernación (winterizing): El proceso de enfriar un aceite a una temperatura dada, de forma que los cristales que se hayan podido formar se quiten filtrándolos.

1.8.1.4-Usos del Aceite de Ajonjolí

(Zabala, F. 2008) El ajonjolí se utiliza para la elaboración de aceite comestible, margarinas (es apreciado en los países que lo consumen por su sabor agradable y ser fácilmente digerible), como ingrediente en la industria farmacéutica, en la fabricación de jabones, cosméticos, perfumes, insecticidas y pinturas. Después de la extracción del aceite, queda la parte residual (torta) útil para la alimentación del ganado y aves de corral. Contiene de 40 a 50% de proteínas. La semilla de ajonjolí se utiliza en la preparación de pan, galletas y confitería.

(Propiedades del Aceite de Sésamo, Uncomo. 2014) La torta que queda después de extraído el aceite, se emplea como una fuente de proteína, (rica en metionina y triptofano), en raciones para alimentar al ganado y aves, y a veces también se utiliza para el consumo humano. Las cáscaras se usan para fertilización del suelo.

1.8.2- Aceite de Palma

(Aceite de palma, Wikipedia. 2006) El aceite de palma es un aceite de origen vegetal que se obtiene del mesocarpio de la fruta de la palma Elaeisguineensis. Es el tipo de aceite con más volumen de producción, sólo superado por el aceite de soja.1 El fruto de la palma es ligeramente rojo, al igual que el aceite embotellado sin refinar. El aceite crudo de palma es una rica fuente de vitamina A y de vitamina E.

La palma es originaria de África occidental, de ella ya se obtenía aceite hace 5.000 años, especialmente en la Guinea Occidental de donde pasó a América, introducida después de los viajes de Colón, y en épocas más recientes fue introducida a Asia desde América. El cultivo en Malasia es de gran importancia económica, provee la mayor cantidad de aceite de palma y sus derivados a nivel mundial. En América, los mayores productores son Colombia y Ecuador.

(Elaeis guineensis, Wikipedia. 2015) Como todas las especies de su género Elaeis posee un tronco alto y único. Las inflorescencias se producen en las axilas de las hojas, éstas son grandes y de tipo pinnado compuesto, con folíolos que parten desde el raquis sobre dos planos regulares. Los folíolos son lanceolados.

Es una planta perenne, alcanzando más de 100 años, pero bajo cultivo solo se le permite llegar hasta los 25 años, que es cuando alcanza los 12 m de altura. En estado natural llega a superar los 40 metros.

Los frutos se agrupan en una fruticencia, una drupa, cubiertos con un tejido ceroso llamado exocarpio, una pulpa denominada mesocarpo y una estructura dura y redonda, en cuyo interior se aloja una almendra, denominada endocarpio, que es la que protege el embrión.

(Acepalma. 2009) Se obtiene del mesocarpio de la fruta de la palma de aceite, por proceso de extracción mecánica o por solventes.  Se caracteriza por tener una relación 1:1 de ácido palmítico y ácido oleico, lo cual le imprime una alta estabilidad a la oxidación y no requiere de hidrogenación (proceso precursor de ácidos grasos trans). Además, tiene un alto contenido de vitaminas A (carotenos) y vitaminas E (Tocoferoles y Tocotrienoles).

El aceite de palma está compuesto por: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

• 40-48% ácidos grasos saturados (principalmente palmítico)
• 37-46% ácidos grasos monoinsaturados (principalmente oleico)
• 10% ácidos grasos poliinsaturados.

Tabla 3: Composición Típica en Ácidos Grasos.

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

Tabla 4: Composición Típica de Glicéridos.

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

Tabla 5: Características Fisicoquímicas

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

(Todo lo que debes saber sobre el aceite de palma, OCU. 2012) El aceite de palma es el más utilizado del mundo, por delante del de soja o el de colza. Se produce a partir de los frutos de la palma africana (Elaeisguineensis) y se ha convertido en una materia prima usada a nivel global para la elaboración de una gran cantidad de productos de la industria alimenticia y cosmética.

El aceite de palma está desplazando a las grasas hidrogenadas, que se han demostrado nocivas para la salud. No obstante, este aceite es muy rico en grasas saturadas, por lo que está lejos de ser una alternativa idónea desde el punto de vista del equilibrio nutricional y es preferible no abusar de él.

Debido a su alta proporción de grasas saturadas, se le atribuyen propiedades negativas para la salud humana ya que su consumo prolongado y abundante puede subir la proporción de colesterol LDL en sangre.

1.8.2.1- Usos del Aceite de Palma

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010) En relación con la Palma Africana, alrededor del 80% de sus productos derivados  son utilizados en la elaboración de alimentos, mientras que al otro 20% se le da usos no alimenticios.

1.8.2.1.1.-Alimentos: (Todo lo que debes saber sobre el aceite de palma, OCU. 2012)

1.8.2.1.1.1- Cremas y coberturas: Se derrite a mayor temperatura que el chocolate, por eso es idóneo para mantener y almacenar las coberturas, pero en la boca funde peor.

1.8.2.1.1.2- Productos para untar: Por la cantidad de grasas saturadas que contiene y que facilitan el untado, hace que se utilice en cremas de cacao y en margarinas.

1.8.2.1.1.3- Snacks y pasteles: En galletas, tostadas o bollería industrial, como sustituto de las grasas hidrogenadas, poco cardiosaludables, y de la mantequilla, que es más cara.

1.8.2.1.1.4- Precocinados: Se enrancia menos y su precio es bajo, por eso se usa para elaborar muchos platos de comida preparada.

1.8.2.1.1.5- Chips y aperitivos: Porque aguanta más frituras que otras grasas. Aunque en España se usa en su lugar aceite de girasol o de oliva.

1.8.2.1.2- Productos de limpieza: Es parte clave de la fórmula de jabones y detergentes por estar presente en sus tensioactivos.

1.8.2.1.3- Cosméticos: Por su untuosidad, es una base óptima para muchos productos de belleza y cremas corporales.

1.8.2.1.4-Velas: Alternativa a la cera o la parafina, para fabricar velas.

1.8.2.1.5- Ácidos Grasos de Destilados de Palma

(Acepalma. 2009) Subproducto obtenido de la refinación física del aceite de palma con una composición típica del 76% al 86% de ácidos de cadena larga, Este producto puede ser utilizado como materia prima principal en el proceso de fabricación de velas, tintas para textiles, en la fabricación de jabones y detergentes. En la industria oleoquímica son la base para la preparación de alcoholes grasos y derivados. Los jabones cálcicos de este producto constituyen un complemento nutricional en la dieta de ganado vacuno.

1.8.2.1.6- Biodiesel de Palma.

(Acepalma. 2009) El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir del proceso de trans-esterificación de los triglicéridos contenidos en el aceite de palma, debido a sus características puede ser utilizado directamente en motores diésel de combustión interna o mezclado en cualquier proporción con diésel convencional. Ha demostrado una reducción en las emisiones atmosféricas de dióxido de carbono al ser utilizado en este tipo de motores.

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)El proceso de trans-esterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal), con un alcohol ligero (normalmente metanol), y deja como residuo de valor añadido propanotriol o glicerina, que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

La capacidad, producción y consumo mundial del biodiesel creció en promedio 32% por año entre 2000 y 2005. La industria espera ver tasas de crecimiento más altas para los años 2008 en adelante.

El biodiesel es mejor para el medio ambiente porque es hecho de recursos renovables y tienen una emisión menor en comparación con el petrodiésel. Es también menos tóxico que la sal de mesa y es más biodegradable que el azúcar. La lubricidad es mucho mayor que el petrodiésel por lo que no reduce la vida útil del motor por corrosión como lo hace el petrodiésel. Existen otros beneficios relacionado con la salud y el medio ambiente que se debaten en la industria.

La alternativa de utilizar el biodiesel está llamando la atención de varias industrias a nivel mundial. La mayoría de la atención se debe por ser un combustible renovable, además porque puede ser usado puro o en mezclas con combustible fósil como el diésel, reduciendo así algunos de los gases contaminantes del ambiente

(Rodríguez, D) El proceso empieza realizando una mezcla de metanol con hidróxido de sodio en proporción de 31/1 en un tanque agitado. Tanto el metanol como el hidróxido de sodio deben ser anhidros debido a que el agua juega un papel catalítico para producir jabón (producto indeseado). Esta mezcla se adiciona al aceite de palma teniendo en cuenta que debe ir un 60% en exceso de metanol, en un tanque agitado.

La mezcla pasa a un reactor de columna (tomado como PFR), que posee las características de temperatura, presión y método de contacto ideales para que la reacción sea exitosa. Al final del reactor se debe haber desarrollado la reacción en un 90%. Desde el reactor se está produciendo constantemente glicerol e igualmente se irá sedimentando, así que posterior a este se dispone de un sedimentador diseñado para extraer el glicerol producido. Esto también mejora el equilibrio de la reacción para la producción de metilésteres. La fase ligera es pasada a un nuevo reactor, esta vez como tanque agitado (CSTR) donde se llega a una transesterificacion del 97%.

Seguidamente se procede a un proceso de lavado con agua ( a un pH de 8 ) a una temperatura de 80°C; esta se lleva la mayor parte del glicerol suspendido así como una buena parte del metanol y una pequeña parte de aceite, metilésteres y jabón. La fase ligera pasa se procede a pasar al tercer reactor, primero recirculando una parte al segundo reactor para mejorar la concentración de glicerol y así favorecer la reacción. Antes de llegar al tercer reactor, la solución se mezcla nuevamente con un flujo de metanol e hidróxido de sodio utilizando una relación de tres veces la inicial y una proporción de metanol del 30% en exceso. Hay entonces una secuencia similar a la anteriormente descrita. Los reactores nombrados trabajan a 80°C y 2 bar continuamente.

Después del segundo lavado la fase ligera es despojada casi completamente del metanol en un tanque de separación Flash que funciona a 85°C y 0.9 bar. Luego, mediante una serie de dos lavadores con agua de proceso se retira la mayor cantidad del jabón presente y posteriormente se lleva la fase ligera a un separador de fases que funciona a 120°C y 0.9 bar, eliminando la casi totalidad del agua. El biodiesel, finalmente se enfría y filtra.

Las corrientes de salida de subproductos como glicerol, pasan a una planta de purificación en la que se neutraliza, invierte la formación de jabones y se recupera el biodiesel presente.

1.8.2.1.7- Margarina a Partir de Aceite de Palma.

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)Uno de los principales usos del aceite de palma y de sus fracciones lo constituye la elaboración de margarinas, de las cuales existen diversos tipos según el destino final de las mismas.

A pesar que el aceite de palma es semisólido y sus propiedades se acercan a las que tiene el producto terminado, su uso en las denominadas margarinas “de mesa” en zonas de clima templado se ve limitada y debe ser mezclado con aceites vegetales parcialmente hidrogenados o sin hidrogenar para que el producto final resulte fácil de untar.

Una mezcla adecuada de estearina de palma, aceite de palma, aceite de soya y aceite de palmiste, permite obtener una excelente margarina para ser usada en la fabricación de pasteles. Su suave consistencia y la existencia de pequeños cristales de grasa permiten la incorporación de muchas burbujas de aire en la masa, lo que se trasunta en un horneado mucho más parejo.

Una fórmula a base de estearina de palma o de aceite de palma endurecido, es ideal para usar como margarina “de pastelería”, especialmente para lograr excelentes masas de hojaldre y otros productos similares, en los cuales la masa forma capas separadas de grasa. Son margarinas de suave textura pero de muy buena consistencia y muy trabajables, lo que permite la expansión del aire y del vapor entra las capas de grasa durante el horneado, haciendo crecer las capas de masa y dando al producto terminado una apariencia escamosa.

1.8.2.1.8- Torta Residual del Proceso de Extracción de Aceite de Palma.

(Acepalma. 2009) Se obtiene a partir de la extracción mecánica o por solventes de aceite de la almendra del fruto de la palma de aceite, se ha demostrado que la torta residual es una promisoria fuente de energía y proteína en la fabricación de concentrados para animales. Es un ingrediente para ser usado en la formulación de raciones para varios tipos de ganado; aporta fibra soluble e insoluble, proteínas, grasas, que son elementos básicos para el desarrollo del ganado, engorde y producción de leche.

1.8.2.2- Problemas Ambientales

(Aceite de palma, Wikipedia. 2006) En la actualidad, el cultivo de la palma de aceite está asociado a graves problemas sociales y ambientales, que no son causados por el árbol en sí mismo, sino por el modo en el que está siendo implantado. En este sentido, el boom del aceite de palma a gran escala a nivel mundial tiene serias repercusiones sobre los bosques tropicales, sus habitantes y su biodiversidad. Efectos tales como: la tala de bosques, envenenamiento de suelos, agua y aire por medio de venenos agrícolas, así como conflictos de tierra y empobrecimiento de las poblaciones afectadas son algunas de las consecuencias. Las plantaciones de palma también afectan a la tierra provocando una sequía excesiva.

1.8.3- Aceite de aguacate

1.8.3.1- Aguacate

Es un árbol frondoso con hojas alternas y elípticas y de flores pequeñas. El fruto es una drupa de color verdoso y piel fina, posee una pulpa muy aceitosa. Se le atribuyen propiedades medicinales. La semilla del aguacate contiene un aceite compuesto por un 80% de ácidos insaturados, con alto contenido de vitamina E y del complejo B. La parte principal del aceite del aguacate usada para la obtención de aceite es el mesocarpio del fruto. La pulpa del aguacate contiene hasta un 40% de lípidos compuesto por un 80% de ácidos grasos insaturados como el oléico, linoléico, palmítico, esteárico, cáprico, mirístico. Compuestos insaponificables en un 11% rico en esteroles como el beta-sitosterol, estimasterol, campestrol, delta 5-avenasterol y vitamina E. También se encuentran aminoácidos como la licina, valina y leucina y cantidades considerables de GABA (ácido gamma amino butírico); abundantes glúcidos, carotenos, vitaminas (B1, B12, B6, C) y sales minerales (fósforo y hierro).

El aguacate aparte de ser una fruta comestible tiene una semilla muy voluminosa de la cual se extrae un colorante, una antocianina, que sirve para teñir tejidos naturales y alimentos. La semilla del aguacate contiene perseina, un monosacárido de siete átomos de carbono de valor quimiosistematico, epicatequina y taninos condensados, que son formas poliméricas derivadas  de la epicatequina.

1.8.3.2-Generalidades del aceite de aguacate

El contenido de aceite de la pulpa en el aguacate cambia con la variedad y el tiempo de maduración del fruto. Un fruto arrancado precozmente tiene menor contenido de aceite que el fruto que permanece el tiempo adecuado en el árbol. Los análisis químicos del aceite de aguacate demuestran que contiene una amplia gama de compuestos benéficos para la salud. El α-tocoferol que se ha relacionado con la reducción de las enfermedades cardiovasculares, se encuentra aproximadamente en una cantidad de 12 a 15 mg/g de aceite en el producto obtenido por prensado al frio. Los niveles de β-sitosferol fueron aproximadamente de 4,5 mg/g de aceite. Los fitoesteroles inhiben la absorción intestinal del colesterol en el ser humano disminuyendo los niveles plasmáticos de colesterol total y de LDL, pueden prevenir el cáncer de colon, mama y próstata.

El aceite de aguacate se utiliza para uso cosmetológico así como uso farmacéutico. El producto es de uso intermedio ya que se destina a industrias dedicadas a la producción de productos del mismo género como es el caso de jabones, shampoos, bronceadores y cremas humectantes.

1.8.3.3-Caracterización del aceite de aguacate

1.8.3.3.1- Presencia de ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados: los ácidos grasos hacen parte de los ácidos orgánicos, en ellos está presente el grupo carboxílico (COOH) y reciben su nombre por encontrarse en las grasas y aceites vegetales. El método más usado para la obtención del perfil de ácidos grasos para el aceite de aguacate es por cromatografía de gases, este método determina la proporción y contenido de ácidos grasos, saturados e insaturados del aceite. La presencia de ácidos grasas insaturados es una de las principales características del aguacate. Acosta (2011).

1.8.3.4- Propiedades físicas

Dentro de las más reconocidas están la densidad y la humedad.

1.8.3.4.1- Densidad: no representa un parámetro directo de calidad del aceite, pero es de gran utilidad para las transformaciones de masa, volumen y es indispensable para los cálculos involucrados en el diseño de equipos.

1.8.3.4.2- Humedad: es una medida de la cantidad de agua contenida en el aceite. El agua en exceso es un factor negativo para el aceite debido a que puede formar enlaces químicos y físicos inadecuados, propiciando reacciones de degradación. El método se basa en la separación por evaporación de agua contenida en la muestra tratándola a temperatura entre los 50 y 80ºC, dependiendo de la influencia de la presión. Acosta (2011).

1.8.3.5- Propiedades químicas

1.8.3.5.1-Índice de acidez: es indispensable como prueba de pureza, permite sacar conclusiones acerca del estado de la materia prima al igual que de las reacciones de degradación que se han podido producir a lo largo del tratamiento y almacenamiento del aceite.

1.8.3.5.2-Índice de peróxidos: esta información es de gran importancia en el análisis físico-químico de cualquier grasa ya que permite hacer estimaciones de hasta qué punto la grasa ha sido alterada.

1.8.3.5.3-Índice de yodo: evalúa la identidad y pureza de las grasas.

1.8.3.5.4-Índice de saponificación: es una medida de los ácidos grasos libres y combinados que existen en las grasas, es considerado únicamente como medida de pureza.

1.8.3.5.5-Rancidez: identifica si el aceite se encuentra alterado químicamente y      determina si se ha producido oxidación en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados como la formación de peróxidos. Acosta (2011).

1.8.3.6-Técnicas de extracción del aceite de aguacate

Existen diferentes técnicas en la extracción del aceite de aguacate, que a lo largo de la historia se han modificado, dependiendo del uso final del producto. Actualmente se están investigando métodos de extracción con aplicación de enzimas combinados con métodos mecánicos que aumentan el rendimiento de la extracción

1.8.3.6.1-Extracción con solventes

La extracción con solventes se inició en Europa en procesos batch en 1870. Más adelante se desarrollaron técnicas para que la extracción fuera continua y en contracorriente. La extracción permite separar los componentes de una solución debido a la distribución desigual de los componentes entre dos líquidos miscibles. En general la sustancia que se va a tratar se pone en contacto íntimo con un líquido completamente inmiscible capaz de extraer por solubilidad uno o más componentes. Es usual que el aceite obtenido por esta técnica sea utilizado como uso cosmético y farmacéutico. El proceso de extracción con solventes requiere de una posterior purificación para retirar impurezas solubles e insolubles presentes.

1.8.3.6.2-Centrifugación

El proceso de centrifugación se realiza en equipos que utilizan la fuerza centrífuga y la diferencia de las densidades entre el agua y el aceite, para la obtención del aceite se realiza a temperaturas menores de 45ºC, lo que permite que no se modifiquen las propiedades nutricionales del aceite. Los separadores centrífugos se basan en el principio de que si un objeto gira a gran velocidad en torno a un punto central, está sujeto a la acción de una fuerza, el objeto cambia constantemente de dirección y por consiguiente se acelera, esta aceleración se debe a la fuerza centrípeta la cual provoca la sedimentación de las partículas sólidas pesadas a través de una capa de líquido.

1.8.3.6.3-Extracción por prensado en frío

Es la separación de líquido de un sistema de dos fases. Mediante la compresión el líquido escapa y al mismo tiempo se retiene el sólido entre las superficies de la compresión. El proceso inicia con la maceración y el batido de la pulpa hasta lograr una consistencia homogénea, después se somete a la acción de prensas hidráulicas, y se hace pasar a través de una serie de centrifugas.

1.8.3.6.4-Extracción con enzimas en frío

En este método se aplican enzimas que actúan como biocatalizadores, es decir compuestos proteicos extraídos de las células que pueden ser de microorganismos o de plantas. Entre sus funciones esta acelerar una determinada reacción sin alterar otra. Se usan enzimas hidroliticas para carbohidratos, su acción rompe los idioblastos de las células, que atrapan el aceite en la pulpa del aguacate. Ello permite liberar el aceite extra virgen, es decir que no se alteró su calidad y mantuvo sus propiedades nutricionales. Aceite de palto o aguacate (2008).

En lo que respecta a procedimientos realizados para la extracción  de aceite de aguacate, se ha encontrado lo siguiente:

Ariza et al. (2011), presentaron la extracción del aceite de aguacate utilizando tres métodos, para la aplicación de cada uno de los métodos primero  se homogenizo la pulpa de aguacate en una batidora Braun MultiPractic. La pulpa se depositó en unas placas de Petri de vidrio y se extendieron hasta formar una capa delgada. Posteriormente fue necesario deshidratar la pulpa en una estufa Memmert hasta una humedad del 10% para luego  llevar  a cabo la extracción. Primer método: extracción con disolvente hexano a temperatura ambiente, se colocó una cantidad de pulpa de aguacate dentro de un frasco con disolvente se cerró herméticamente y se dejó reposar durante 24 horas, el ensayo se  realizó por triplicado. Segundo método, extracción con disolvente hexano a temperatura 70ºC, se llevó a cabo mediante el método de extracción Soxhlet a 70ºC durante 4 horas. El último método empleado es extracción por centrifugación, se empleó una centrifuga marca Eppendorft, para la extracción se realizaron varios ensayos variando la fuerza centrífuga, temperatura y tiempo. Al comparar los métodos empleados se obtuvo como resultado que la mejor extracción fue la realizada por centrifugación debido a que el aceite mantuvo su color verde característico, hubo un mínimo de formación de ácidos grasos libres y baja oxidación de los ácidos grasos insaturados. Sin embargo el rendimiento fue bajo en comparación con los aceites extraídos con solvente con y sin calor el cual fue mayor.

Martínez, Camacho, Rodríguez y Moreno (1988) realizaron un estudio de extracción  y caracterización del aceite de aguacate mediante distintos métodos. Antes de someter el aguacate a los diferentes métodos fue pelado y extraído el hueso. Primer método, obtención por extracción con disolventes utilizando éter de petróleo y hexano, este experimento se realiza en un sistema Soxhlet, sometiendo la pulpa sin secado  durante 4 horas, dadas los bajos rendimientos de extracción en húmedo se ha desechado este procedimiento. En el caso de secado  previo de la pulpa, esta se troceaba en forma de lámina de 2 mm de espesor y se secaba en estufa de vacío durante 4 horas a 60ºC y 20 mmHg. El extracto se sometía a evaporación para eliminar el disolvente  y el aceite obtenido se secaba en una estufa de vacío. Segundo método obtención por centrifugación, el aguacate exento de piel y hueso se molía hasta tener una pulpa homogénea. Se calentaba en baño de agua con agitación a 60ºC  y se centrifugaba en una centrifuga Sorvall, decantándose posteriormente el aceite liberado. Este aceite va acompañado de agua de vegetación que se elimina por decantación y posteriormente se seca en estufa de vacío. La fracción solida resultante de la centrifugación se somete a previo secado, a extracción con hexano en un Soxhlet, determinando de esta manera el porcentaje de aceite que no ha podido ser obtenido por centrifugación. Tercer método Obtención por hidrolisis alcalina, se determina la humedad de la pulpa. Una vez libre el aguacate de piel y hueso. Se muele y  se ajusta el contenido de agua de forma que la relación pulpa seca/ agua sea 1:6. Posteriormente se lleva a pH 8,5 agregando NaOH 0,5N y se lleva a una baño de agua con agitación  a 60ºC por media hora. Se centrifuga y decanta, se separa el aceite de la fase acuosa, esta se lleva con ácido fosfórico a pH 4.5 obteniéndose un precipitado que contiene alguna de las proteínas del fruto. Una vez obtenido el aceite mediante la aplicación de alguno de los métodos se realiza una caracterización del aceite en donde se determina la acidez, índice de saponificación, índice de iodo, peróxidos, refracción, absorción espectrofotométrica, contenido en ácidos grasos. Ultimo método obtención por prensada, el aguacate se debe pelar y extraer el hueso. La pulpa presenta una consistencia poco viscosa por lo que al someterla a presión escapa lateralmente y es muy difícil obtener el aceite que contiene.  Se utiliza un dispositivo que consiste en un cilindro metálico hueco de 10 cm de altura y un diámetro interno de 7 cm,  perforado con taladros de 2 mm de diámetro. La base superior es compacta y plana y se desliza con buen ajuste a lo largo del cilindro al aplicarle la presión. De estos  métodos el máximo rendimiento se obtiene por extracción con hexano previamente secado.

Cabañas et al. (1991) exponen  varios métodos para la extracción del aceite de aguacate. Extracción mediante prensado, después de eliminar la semilla, se muele la cascara y  la pulpa, la mezcla se calienta 30 min. En esta fase ocurre una pérdida de humedad, la pulpa se adiciona y se mezcla. Con esta mezcla se forman bloques que se envuelven en lonas y prensan bajo cierta presión, la fase liquida expulsada se centrifuga  para separar el agua del aceite  y este último se seca para su almacenamiento, con este método se obtienen rendimientos del 60 y 80%, da un rendimiento bajo en humedad. Este método es utilizado a nivel industrial pero tiene la desventaja que por ser discontinuo requiere mucha mano de obra. Extracción con solventes, la pulpa del aguacate se deshidrata, esta operación puede efectuarse en estufas a vacío, o bien empleando una corriente de gas inerte  para que no se oxide el aceite, debido a la alta humedad de la pulpa el secado requiere de tiempos largos. Otro procedimiento consiste en mezclar la pulpa molida con cal, para formar una pasta homogénea. La mezcla se deja en contacto, el aceite se separa de la pulpa utilizando el proceso de decantación o centrifugación, el producto obtenido en este caso es utilizado en la industria y particularmente para la elaboración de jabón. Un método bastante empleado es la extracción mediante centrifugación, a los frutos seleccionados se le quita la semilla manualmente y se elimina la cascara en una pulpadora. La pulpa obtenida se diluye con cuatro partes de agua en ebullición y la mezcla resultante va a un periodo de calentamiento y posteriormente a una centrifuga que separa el aceite del agua. El aceite crudo se seca al vacío y se almacena.

Devia y Saldarriaga (2004) explican cómo obtener colorante a partir de la semilla de aguacate, se utiliza una solución de hidróxido de sodio, el método de extracción consiste en lavar las semillas para removerles residuos de la pulpa y la suciedad, luego se pasan por un molino de discos y así se obtiene un producto de consistencia pastosa. La semilla molida se pone en un tanque de extracción, a una temperatura menor a 75ºC, con una determinada relación solido-solvente y por un tiempo definido de agitación. En el laboratorio el extracto obtenido se filtra por medio de una tela, haciendo un poco de presión para obtener la solución de color café oscuro. Finalmente esta solución se concentra en un evaporador y de este concentrado se saca una muestra que se seca en una estufa a una temperatura inferior a 75ºC.

1.8.3.7- Aplicaciones del colorante de la semilla de aguacate

• Como tinte, se emplea para teñir fibras textiles de poliamida y de algodón.
• Como colorante en alimentos. Leche y sus derivados, se colorea la leche con el pigmento y se obtiene una completa estabilidad y una buena suspensión del colorante. Harinas, se colorea la masa a partir de harina de trigo para obtener productos de panadería, con estabilidad y buen color.
• Colorante para tizas y creyones
• Cosméticos y medicinas. El colorante se puede añadir a cosméticos, mezclado con las cremas apropiadas. En cuanto a medicinas los efectos terapéuticos de los componentes pueden ser retenidos por el colorante.

1.9.- Extracción del aceite de lanolina

Coderch et al. (2002), propone el empleo de extractos de lípidos internos de la lana, ricos en ceramidas, en la preparación de productos cosméticos y farmacéuticos para el tratamiento y acondicionamiento de la piel.

El termino ceramida se asigna a una serie de estructuras lipídicas naturales. Dichas ceramidas son amidas grasas de esfingosina o fitoesfingosina y se suelen agrupar en 6 tipos. Las ceramidas localizadas en el stratum corneum de la piel forman una parte substancial de la barrera lipídica de la piel humana, que es la responsable de la protección de la misma contra las agresiones del medio exterior y de mantener el equilibrio de hidratación necesario para su buena conservación. Resulta bien conocido el empleo de ceramidas, tanto de origen natural como sintético, en diferentes productos para el tratamiento y cuidado de la piel.

Por otra parte, aunque también es muy conocido el empleo de lanolina en productos cosméticos y farmacéuticos para el cuidado de la piel, conviene tener presente que la lanolina es el conjunto de lípidos que se encuentran en la superficie de las fibras de lana, no en su interior, debido a que dichos lípidos son secretados por la piel de la oveja y se depositan en la superficie de las fibras mediante simple contacto.

En la siguiente investigación  proponen la utilización de extractos de lípidos internos de la lana, con un contenido relativamente elevado de ceramidas, en la preparación de productos cosméticos y/o farmacéuticos para el cuidado de la piel, formando también parte de dicho objeto las composiciones cosméticas y/o farmacéuticas para el cuidado de la piel que contienen los mencionados extractos y sus procedimientos de obtención.

Dichos extractos se obtienen a partir de fibras de lana procedentes de ovejas de distintas razas y variedades, tales como merino española, merino australiana, merino sudafricana, merino neozelandesa, etc., después de someter dichas fibras a un proceso de eliminación de los lípidos superficiales mediante técnicas bien conocidas de lavado con detergentes. Así pues los extractos  están sustancialmente libres de lanolina. Una vez tratadas para la eliminación de los lípidos superficiales, las fibras de lana son sometidas a una extracción de tipo soxhlet con una mezcla azeotròpica de cloroformo y metanol, mediante una extracción supercrítica con CO2. Cualquiera de los dos métodos de extracción mencionados proporciona la ventaja de que la estructura física de las fibras de la lana no resulta substancialmente afectada, manteniendo sus características de resistencia y elasticidad, con lo que la lana extraída resulta útil para su posterior procesado industrial  por ejemplo, la fabricación de tejidos. La eliminación de los disolventes de las disoluciones obtenidas durante el proceso de extracción conduce a la obtención de los extractos de lípidos internos de la lana, apropiados para el objeto de la presente invención, que pueden ser empleados indistintamente en forma de disoluciones oleosas en disolventes lipofılicos fisiológicamente aceptables, o en forma de estructuras liposomicas, resultando preferidas las formas liposomicas debido a su estabilidad, facilidad de manejo y formulación, y a su excelente capacidad de absorción por la piel.

1.9.1.-Acondicionamiento previo de las fibras de lana

La lana se obtiene de las ovejas vivas mediante esquilado físico y después se procede a la eliminación de la grasa superficial, también llamada lanolina, mediante un lavado industrial, generalmente en trenes de lavado de 6 barcas, usando como detergente una mezcla de carbonato sódico y tensioactivo no iónico oxietilenado con 8 a 9 moles de óxido de etileno. Una vez deslanolinizada, la lana se somete a un tratamiento de peinado de las fibras y eliminación de impurezas mecánicas y, a continuación, a un remojo en agua destilada durante un corto perıodo de tiempo, con el fin de eliminar parte del polvo y otras partículas finas contenidas. Finalmente, las fibras de lana se secan en condiciones ambientales de humedad y temperatura, acabando con un acondicionamiento de las mismas durante 24 h a 20◦C y HR del 60 %.

1.9.2.-Extracción de los lípidos internos mediante soxhlet

Se pesan 12 g de la lana acondicionada  y se introducen en un soxhlet provisto con un cartucho de celulosa para impedir el paso de eventuales partículas extrañas aun remanentes en la lana. El disolvente extractor es una mezcla Cloroformo/Metanol (79:21) con una relación de baño del 1/30, lo que supone un volumen de 360 ml de disolvente. La extracción se realiza a 72◦C durante 5 h, tiempo que equivale a seis ciclos de soxhlet. El destilado con el extracto lipídico se evapora mediante rotavapor, se enrasa a 10 ml en una disolución Cloroformo/Metanol (2:1) y se almacena a temperatura de refrigeración (4◦C). Posteriormente se lleva a sequedad 1 ml de solución para conocer, mediante un método gravimétrico, la cantidad extraída.

1.9.3.-Extracción supercrítica de los lípidos internos mediante CO2 (SFE)

El aparato utilizado para realizar la extracción supercrítica dispone de una bomba de doble jeringa (SFC-3000; Fisons, Milán, Italia) que distribuye el CO2 (grado SFE 99,998 %, Praxair España, Barcelona, España) y el modificador de polaridad (Metanol en grado analítico, Merck, Darmstad, Germany), en las proporciones deseadas. La función del modificador es aumentar la capacidad de extracción y disolución del CO2. El caudal de líquido se ajusta mediante una válvula reguladora (Hoke Inc, Creskill, NJ, USA) a 1,5-2,0 mL.min−1, medido desde el LCD de la bomba, manteniendo la temperatura a 100◦C. Se introducen 4,8 g de lana acondicionada en el cilindro donde se da la extracción en condiciones supercríticas por CO2, siendo ´estas 340 atmosferas, 20 min., una temperatura de 100◦C y un 10 % de Metanol. El volumen total de lıquido utilizado para la extracción es 4-5 veces el volumen de la celda. El extracto se recoge en un vial de 15 ml, tarado previamente, con septum (Supelco, Bellefonte PA, USA), que dispone de una salida para eliminar el CO2 descomprimido y se concentra hasta sequedad bajo corriente de nitrógeno, o por calefacción a 60◦C, con el fin de eliminar el exceso de disolvente. El IWL extraído es cuantificado mediante método gravimétrico y se resuspende en Cloroformo/Metanol 2:1 (1 ml), manteniéndose a temperatura de refrigeración.

1.10.-Cera de abejas

(Lípidos. FAO) Las ceras son ésteres de ácidos grasos con alcoholes monohídricos de alto peso molecular. A semejanza de las grasas, las ceras naturales son mezcla de diferentes ésteres, generalmente sólidas a temperatura ambiente. Las ceras se encuentran ampliamente distribuidas tanto en plantas como en animales, actuando como agentes protectores. Por ejemplo, la cera se encuentra presente dentro de la cutícula de las hojas y frutos, ayudando a minimizar la perdida de agua por transpiración; mientras que en los animales, las plumas y lana están protegidas del agua, dada la naturaleza hidrofóbica de la cubierta cerosa de las mismas. Entre las ceras de origen animal que mejor se conocen, figura la lanolina (obtenida a partir de lana), cera de abejas (una secreción de insectos) y el espermaceti, obtenido a partir del esperma de ballena.

En algunos animales acuáticos, las ceras a menudo reemplazan a los triglicéridos. Por ejemplo, en algunas ballenas y en algunos crustáceos, como el copépodo Calanussp, los ésteres de cera representan el principal componente de los depósitos grasos. A pesar de que las ceras no son hidrolizadas por animales terrestres y por ende no tienen un valor nutricional real, ciertos animales acuáticos, como peces marinos (p. ej. sardinas, arénque, salmón) son capaces d fraccionar los ésteres de las ceras, dejándolas disponibles para la digestión. Sin embargo dado, que la fracción de ácidos grasos de estas ceras generalmente está saturada; así como a la deficiencia en AGPI de cadena larga, probablemente las ceras únicamente funcionen como fuentes energéticas, más bien que para propósitos estructurales.

(Asención, T) Las ceras naturales se encuentran en animales, plantas y minerales, pero hoy en día el 50% de las ceras que se usan son sintéticas, la mayor parte de las ceras sintéticas se obtienen de la destilación a vacío del primer residuo petrolífero.

Las ceras tienen aplicaciones industriales importantes y se obtienen en grandes cantidades. Por ejemplo el espermaceti es una sustancia cérea presente en la cabeza de los cachalotes que se usa ampliamente en cosmética. Su componente principal es el palmitato de cetilo (C16/C16).

CH3-(CH2)14-COO-CH2-(CH2)14-CH3

Palmitato de Cetilo

La cera de abeja es otro producto importante. Contiene un 75% de esteres,    fundamentalmente de palmitato de miricilo (C16/C30), un 15% de ácidos libres y el resto hidrocarburos. Para extraerla se funde y se filtra y posteriormente se decolora. Con ella se fabrican betunes, suspensiones abrillantadoras, cremas de belleza y ceras para depilar. Las velas litúrgicas suelen ser de cera de abejas mientras que las de uso doméstico, más blancas, son de parafina.

CH3-(CH2)14-COO-CH2-(CH2)28-CH3

Palmitato de Miricilo

Una cera muy apreciada es la de carnauba que se obtiene calentando con vapor las ramas de algunas palmeras tropicales. Su componente principal es el ceroato de miricilo (C26/C30). Se usa en tintes para papel, como lubricante para cuerdas e hilos y para fabricar betunes.

CH3-(CH2)24-COO-CH2-(CH2)28-CH3

Ceroato de Miricilo

En la cera de la lana de las ovejas se encuentra la lanolina muy usada en farmacia y cosmética para preparar cremas y ungüentos.

Las ceras presentes en las hojas de las plantas, en la cutícula de los insectos y en las plumas de algunas aves son las responsables de que el agua resbale cuando cae sobre ellas. De ahí que en las formulaciones insecticidas sea necesaria la presencia de un tensoactivo para facilitar el contacto plaguicida-cera. En las hojas de la col el componente fundamental es el hidrocarburo nonaicosano (C29H60) y en las cutículas de los insectos el tritiacontano (C33H68).

1.10.1 Principales Aplicaciones de las Ceras. (Asención, T)

•           Encerar papel

•           Encerar textiles y cuero

•           Encerar cerillas

•           Ceras para depilar

•           Lápices de colores, plastilina

•           Lápices de ojos

•           Barras de labios

•           Protectores solares

•           Recubrimiento de hilo dental

•           Protectores de alimentos para evitar su deshidratación y el ataque de hongos (quesos y frutas)

•           Protectoras para madera, abrillantadores

•           Betunes para impermeabilizar tejados o terrazas, sellado de grietas, aislamientos eléctricos, insonorización y

•           Fuegos artificiales, entre otros.

1.10.2.-La Cera de Abeja

(Grasas y Aceites Naturales. 2009) es la sustancia con que las abejas forman las celdas hexagonales de los panales de la colmena. Puede ser cera virgen o cera amarilla de estructura granulosa, de color amarillo claro, anaranjado e incluso pardo, de olor especialmente agradable o bien cera blanqueada (al aire o por procedimientos químicos), de color blanco o ligeramente amarillento y de olor tenue. Se utiliza principalmente en la fabricación de cirios, telas, papeles encerados, mástiques, betunes o encáusticos.

1.10.2.1- Composición de la Cera de Abejas.

(Medici, S.) Como toda sustancia natural, la composición de la cera de abejas es muy variable y compleja. La cera pura de Apis melífera, por ejemplo, está compuesta por al menos 284 compuestos diferentes, de los cuales no todos han sido identificados y cerca de 111 son volátiles. Alrededor de 48 compuestos contribuyen al aroma de la cera. Cuantitativamente, los compuestos mayoritarios son monoésteres saturados e insaturados, diésteres, hidrocarburos saturados e insaturados e hidroxipoliésteres.

Características de la Cera de Abejas.

La cera virgen, la cual es la que se recoge inmediatamente después de ser secretada, elaborada y formada, es de color blanco. Conforme va siendo utilizada y va pasando el tiempo en los panales, va tomando un color más oscuro debido a la incorporación y mezcla con el polen, propóleos, mudas y restos anatómicos. El punto de fusión de la cera no es constante, ya que la composición varía levemente según su origen. Sin embargo, el punto de fusión de varias ceras comprende un rango de entre 61 a 66ºC.

La cera es un material inerte con alta plasticidad a temperatura relativamente baja (alrededor de 32ºC). La cera de abeja es también insoluble en agua y resistente a varios ácidos, pero es soluble en la mayoría de los solventes orgánicos como éter, bencina, benzol, cloroformo, etc. y después del calentamiento, en alcohol y ácidos grasos.

1.10.2.2-Usos de la Cera de Abejas

(Cera de Abejas, Salud Natural) La mayoría de los productos de la colmena, como la miel y el propoleo, están destinados al consumo, sin embargo, la cera de abejas se utiliza también en la elaboración de un sinfín de productos cosméticos, aunque la gran mayoría es reciclada por la industria apícola y devuelta a las colmenas.

Entre las bondades de la cera de abejas encontramos que:

• La cera contiene 68 veces más vitaminas que la carne de res.

• Se usa para fabricar velas.

• Tiene propiedades cicatrizantes y antiinflamatorias.

• Es un excelente emoliente, por lo que se usa en cosmética para elaborar todo tipo de productos para la piel como cremas, pomadas, emplastos, lápiz labial, cremas  astringentes, mascarillas, faciales, jabones, etc.

• Ayuda a reblandecer los tumores duros.

• La cera de abejas es rica en vitamina A. En 100 gramos de cera encontramos 4096 U.I. (Unidad Internacional), en donde hay 3300 U.I. de vitamina A.

• Ayuda a blanquear la piel.

• Al masticarla, limpia y fortalece encías, y elimina los cálculos dentarios y las concentraciones de nicotina en los fumadores.

• Al masticar un trozo de cera con miel se ayuda a limpiar la nasofaringe, y es un remedio recomendado en caso de sinusitis, asma y fiebre de heno.

1.10.2.3 Conservación de la Cera de Abeja.

La cera de abejas no se deteriora con el tiempo, incluso los apicultores la pueden recoger y almacenar hasta juntar las cantidades suficientes para la venta. Para su almacenamiento no se requieren contenedores especiales.

Jabón a partir de Cera de Abejas.

1.10.2.3.1 Jabón de Cera de Abejas

(McDaniel, R. 2002) La cera de abejas aporta una acción muy hidratante para las pieles secas y agrietadas. El alcohol monohidroxilado produce en la saponificación de la cera, y el glicerol en el caso de una grasa, se recuperan de las aguas madres por destilación en vacío.

En la preparación de jabones solubles si se emplea KOH se obtienen los llamados “jabones blandos” y con NAOH  “jabones duros” Algunas veces emplean hidróxido de amonio.

Cuando se saponifica con hidróxidos de hierro, calcio, magnesio, plomo, cobre y otros metales, se obtienen jabones insolubles que no tienen acción detergente.

(Marimbo, O) La acción detergente o limpiadora de los jabones se debe a que disminuyen la tensión superficial del agua (desde 71,8 dinas/cm2 a 25 ºC , para el agua pura , hasta 25 a 30 dinas/cm2 ). Esto se atribuye a que la parte hidrófila (-COONa) del jabón se disuelve en agua, y la otra parte hidrófoba ( R ) de la molécula , va formando emulsión alrededor de las partículas de suciedad ,las cuales pueden ser arrastradas por el agua, algunos agentes tensoactivos se emplean comúnmente tales como los detergentes y sales de amonio cuaternarias. En estos últimos la carga del ion responsable de la misma acción en un jabón ordinario. Esto es, los jabones comunes son limpiadores aniónicos y las sales de amonio cuaternario son limpiadoras catiónicos y conocidos como jabones invertidos, general mente son germicidas.

A veces se emplea trietanolamina para formar jabones pero en este caso estos jabones son solubles en agua y en solventes orgánicos.

El jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos y está conformado por sustancias de naturaleza muy contradictoria, es un surfactante. De esta manera el jabón forma una emulsión con la grasa y el agua removiendo la suciedad.

En el proceso de producción de jabón hay ciertas variables que deben ser controladas, entre estas están: la temperatura la cual se logra un mejor control en la reacción mientras menor sea la misma, normalmente a menos de 90 ºC; y la agitación, para que la reacción ocurra más rápido debe ser eficaz.

Existe una gran variedad de aditivos que se pueden formular para los jabones de barra, entre estos tenemos: los ácidos grasos libres los cuales se asocian con el jabón formando cristales ácidos de jabón, que cambian la textura, plasticidad y formación de espuma de la barra, además ayudan a mejorar el pH de la barra porque permiten que reaccione la base remanente; el glicerol (glicerina) es un ingrediente común para el cuidado de la piel debido a sus propiedades hidratantes; los colorantes, tintes y pigmentos , ayudan a modificar la apariencia y estética de la barra del jabón.

En el proceso de salado se le añade sal para producir grumos o gránulos, debido a que la sal es electrolito, esta reduce la solubilidad del jabón en la fase acuosa o lejía por lo que el jabón se separa de la solución.

En cuanto al secado, el sistema usado es el de vacío en spray, donde el agua se evapora y el jabón se expande a una presión de 20 a 40mbar. Industrialmente para la obtención del jabón existen varias formas de hacerlo, entre las que están: proceso por lotes (Kettleboiledbatchprocess), proceso continuo de saponificación y proceso por neutralización de ácidos grasos.

1.10.2.3.2-Reactivos.

• NaOH al 30%.
• Cera de Abejas.
• Manteca de cerdo.
• Aceite de ajonjolí.
• Aceite de maíz.
• Etanol.
• Cloruro de sodio.

1.10.2.3.3.-Procedimiento.

Coloque en un vaso precipitado de 100 cc 50 cc la cera de abejas o grasa, caliente hasta que funda. Si quedan muchas impurezas filtre en caliente empleando una tela. Adicione 40cc de una solución de NaOH al 30%. Caliente en un baño María o con una llama pequeña agitando continuamente para acelerar la saponificación, añada 14cc de etanol y continúe calentando hasta que se termine la saponificación o sea cuando la masa adquiera un aspecto compacto y homogéneo. (Para comprobar que la saponificación es completa, disuelva un poco de jabón formado en 15cc de agua caliente; debe obtenerse una solución clara, sin gotas de grasa en la parte superior). Añada 120cc de agua destilada. Caliente y agite. Agregue 25cc de solución saturada de NaCl manteniendo caliente el recipiente para que el jabón se reúna en la superficie. Después del enfriamiento retire la masa compacta que flota. Lave el jabón varias veces con agua destilada para que no quede muy alcalino. Posteriormente exprima con una tela. Coloque la pasta de jabón en un molde (cristalizador, cápsula de porcelana, etc.) y déjelo secar.

1.10.2.4-Saponificación de la Cera de Abejas.

(Gutiérrez, J. 2012) Las palabras jabón y saponificación comparten el mismo antepasado etimológico: sapo, el ungüento limpiador que los antiguos galos preparaban con grasa animal mezclada con cenizas de madera. La química moderna ha refinado las materias primas, así como la técnica, pero la fabricación del jabón es básicamente igual que hace dos mil años. En una reacción química llamada saponificación, un ácido graso (de origen animal o vegetal) se combina con una solución de agua de un álcali (hidróxido de sodio o de potasio) para producir jabón y glicerina.

La saponificación es la hidrólisis con catálisis básica de grasas y aceites para producir jabón; donde una buena forma de acelerar el proceso de saponificación es agregar una pequeña porción de jabón ya formado a la mezcla de reacción, el jabón es un emulsor excelente la superficie de contacto entre la grasa y el álcali aumenta y la saponificación se produce con mayor rapidez. Esta reacción está dirigida por el calor, aunque no se aplica calor extremo a la mezcla, la propia reacción produce el calor y el jabón lo retiene y lo utiliza para que la reacción se pueda seguir produciendo. Se completa la saponificación cuando todo el álcali presente ha reaccionado con todo el ácido graso disponible. Además de producir jabón, esta reacción proporciona glicerina. Esta suele separarse del jabón comercial, junto con la sal común, y luego se vende como materia prima. El jabón artesanal conserva la glicerina, que aporta propiedades emolientes al producto final.

El índice de saponificación se define como la cantidad en miligramos (mg) de KOH necesarios para saponificar un gramo (g) de grasa o aceite.

1.10.2.5.-Determinación del Índice de Saponificación.

(Marimbo, O) Preparar una solución hidroalcohólica de hidróxido de potasio, disolviendo 1g de KOH en 5 ml de agua destilada y adicione 20 de etanol, si existe sólido sin disolver espere a que éstos se sedimenten.

Luego en un balón de fondo redondo de 100 ml pesar aproximadamente 0.250 g de la muestra (aceite o grasa) y agregar una alícuota de 10 ml (utilice una probeta de 10 ml) de la solución hidroetanólica. Adapte un refrigerante de bolas al balón, adicione perlas de ebullición (o trozos de porcelana) y hierva a reflujo la solución durante 30 min. Después de esto, la solución se enfría y el tubo del condensador (refrigerante) se lavar con 5 a 10 ml de agua (colecte ésta directamente en el balón)

Agregar dos gotas de fenolftaleína y agitar. Titule el hidróxido remanente en la muestra con solución estandarizada de HCl 0.2 M, manteniendo la agitación (puede utilizar un agitador magnético).

Colocar otra alícuota de 10 ml de solución hidroetanólica en un matraz Erlenmeyer de125mL, agregar dos gotas de fenolftaleína y titule utilizando una solución estandarizada de HCl 0.2 M. La diferencia entre los volúmenes requeridos de ácido representa la cantidad de álcali (KOH) consumido en la saponificación. Realice sus cálculos para obtener el índice de saponificación

1.11.-Agentes Surfactantes y Espumas

Según Miñana, M; Goncalves, E; (2011) los surfactantes por la diversidad de sus funciones, son los constituyentes de mayor importancia para la industria farmacéutica y cosmética. Su eficacia está íntimamente relacionada con su estructura molecular, en la que se pueden distinguir dos partes: una parte hidrófila (polar), soluble en el agua y en solventes polares, y otra parte lipofílica (apolar), solvente en las grasas y en los solventes no polares. Sus moléculas se orientan espontáneamente en las interfaces (agua-aire; agua-aceite), formando una película interfacial que modifica enormemente las propiedades del solvente.

Los surfactantes aniónicos son utilizados en las formulaciones para uso personal. Presentan el inconveniente de ser incompatibles con los surfactantes catiónicos y de precipitar en presencia de cationes divalentes. En solución, pueden producir por hidrólisis, un pH alcalino indeseable. Ejemplo: Estearato de potasio (jabón) Dodecil sulfato de sodio (shampoo) (Miñana, M; Goncalves, E; 2011)

1.11.1-Funciones de los surfactantes en las preparaciones cosméticas

1.11.1.1-Función espumante: La formación de espuma está íntimamente relacionada con la reducción de la tensión superficial y con la formación de una película de surfactantes absorbidos en la superficie de las burbujas de gas disperso. Los agentes espumantes son utilizados en la fabricación de cremas para afeitar. Esta actividad esta generalmente asociada a la acción de limpieza de numerosos jabones o champús, aunque esto no sea un indicativo de su eficacia. (Miñana, M; Goncalves, E; 2011)

Menciona Miñana, M; Goncalves, E; (2011) sobre la preparación de las formulaciones cosméticas para el rasurado o afeitado se pueden clasificar en dos categorías, según sean destinados a ser utilizados durante o después del rasurado. Los primeros deben contener productos que mejoren la mojabilidad de la barba, que produzca el hinchamiento de la queratina capilar por su reacción alcalina, que retarden la evaporación del agua por su contenido en agentes humectantes y sustancias higroscópicas, y de otros aditivos que faciliten el afeitado (agentes espumantes). Las formulaciones son elaboradas en función del mecanismo de afeitado deseado. Una crema de afeitar clásica contiene: ácido esteárico, ácidos grasos de aceite de coco, Hidróxido de potasio, Hidróxido de sodio, Bórax, Propilenglicol, Glicerol, Hexaclorofeno, Mentol, Perfume, Agua.

El ácido esteárico y los álcalis van a formar el jabón, y crean el medio alcalino deseado; la humectación se obtiene por glicerol; el hexaclorofeno actúa como desinfectante y el mentol tiene una acción refrescante. Se puede agregar también algunos componentes grasos que compensan el efecto desengrasante de los jabones utilizados.

1.11.2.-Influencia de la formulación sobre las espumas

La espuma se define como el conjunto de burbujas gaseosas separadas por películas delgadas de líquido que se forman en la superficie de un líquido. Al formarse las burbujas se amontonan unas sobre otras, formándose películas entre ellas. Estas películas son sometidas a esfuerzos de estiramiento por lo que es indispensable que no se rompan si se desea tener espuma.

Según Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) Los principales pasos en la vida de una espuma son: formación, maduración y ruptura. Las reglas para seleccionar los surfactantes y los aditivos, así como las condiciones para la formación de espumas (efecto de la temperatura) son descritas y deducidas por los fenómenos físico-químicos que envuelven el ciclo de vida de la espuma. La cinética de adsorción de los surfactantes y de los aditivos como la cohesión de los arreglos moleculares de los surfactantes en la superficie agua-aire son los principales fenómenos que explican el comportamiento de una espuma.

Se iniciará examinando brevemente los fenómenos que están en juego en las tres etapas, las cuales se han definido como: i) La formación de la espuma ii) La maduración de la espuma desde la espuma húmeda a la espuma seca donde el espesor de la película es todavía grande respecto a la escala coloidal iii) La persistencia de las espumas secas cuya estabilidad de la película depende de las interacciones coloidales (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

En el mismo orden de ideas, se conoce que la vida de las espumas se divide en tres etapas, la primera consiste en la formación de espuma desde algunos segundos hasta algunos minutos. La segunda consiste en la maduración de la espuma en la que el espesor de la película es grande respecto a la escala coloidal, fenómeno que ocurre de algunos minutos a algunas horas. La tercera etapa se refiere a su persistencia, cuya estabilidad depende de las interacciones coloidales (de horas a días). (Alva de Huerta, 2005)

1.11.2.1.-Formación de espuma

Se conocen dos métodos para formar espumas. En el primero un gas previamente disuelto en un líquido se libera por un cambio físico, por lo general por un descenso de la presión o un aumento de la temperatura. En el segundo caso un aparato mecánico permite introducir burbujas de gas en el seno del líquido, por lo general por agitación violenta o burbujeo. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.-Maduración de la Espuma

Ya cuando la espuma está formada, ésta sufre una degradación más o menos lenta, a una escala de tiempo de algunos minutos a algunas horas, transcurso en el que entran en juego diferentes mecanismos: (i) la segregación y el drenaje gravitacional, (ii) la succión capilar y (iii) la difusión gaseosa intra-burbuja. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.1.- Segregación y el drenaje gravitacional

Durante los primeros instantes se produce una segregación gravitacional de las burbujas del hecho que el empuje de Arquímedes es más fuerte sobre las burbujas grandes que sobre las pequeñas. El rearreglo relativo de las burbujas no se puede hacer fácilmente hasta que la espuma contenga una proporción volumétrica de líquido mínimo en el orden del 15-20 %. Por tanto, esto se produce sobre todo en los primeros momentos. El drenaje gravitacional del líquido hacia abajo se produce durante toda la vida de la espuma, pero es evidente que es más importante en la espuma húmeda. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.2.- Succión capilar

La proporción de líquido presente en la espuma disminuye rápidamente debido al drenaje del líquido hacia abajo, antes que nada por simple acción de la gravedad sobre el líquido que se encuentra en las burbujas, luego por fenómenos más complejos cuando las burbujas pierden su forma esférica para devenir poliédricas. En éste momento el contenido de líquido no excede al 10% y continua disminuyendo ya que la diferencia de curvatura entre los bordes de Plateau y la parte plana de las películas según la ley de Laplace producen un gradiente de presión. Esta es la fuerza motriz que desplaza el líquido del centro de las películas hacia los bordes de Plateau, gracias a un mecanismo llamado succión capilar. Este líquido es seguidamente drenado por la gravedad hacia la parte inferior de la espuma en los bordes de Plateau. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.3.-Difusión gaseosa intra-burbuja

Cuando las burbujas son poliédricas, las películas intra-burbujas se comportan como películas planas de poco espesor, pero a causa de la ley de Laplace la presión es mayor en las burbujas pequeñas que en las grandes. En consecuencia, existe por lo general un gradiente de presión de una parte y de la otra de una película, que induce una difusión gaseosa a través de ésta película. Este fenómeno, llamado maduración de Ostwald, hace que las pequeñas burbujas se desinflen lentamente en las grandes y desaparezcan. Este es el fenómeno que dominó la evolución de las espumas a escala de tiempos intermedios (algunos minutos a algunas horas). En otros términos, el número de burbujas disminuyen y las burbujas devienen grandes poco a  poco sin que sea necesario que las películas se rompan (lo que se puede producir sin embargo al mismo tiempo). (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) )

Este fenómeno es a menudo importante en la práctica. Y puede ser inhibido por la presencia de una capa adsorbida insoluble como la que forman las proteínas en la clara de huevo batidas a punto de nieve en la preparación de merengues. En este caso, la disminución del diámetro de una burbuja (que se desinfla en sus vecinas más grandes) produce el aumento de la adsorción (ya que las moléculas adsorbidas son prácticamente insolubles y el valor de la elasticidad es muy elevada). En consecuencia, se produce una reducción de tensión suficiente para compensar la diferencia de presión debida a la ley de Laplace. Otra medida de bloquear la difusión intra-burbuja es de recubrir toda la superficie de partículas sólidas minúsculas (insolubles en el líquido) por ejemplo, los glóbulos de grasa de la leche en la crema batida llamada Chantilly o las partículas de asfáltenos en los petróleos brutos espumantes. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) )

1.11.2.2.4.-Estabilidad de la espuma

Termodinámicamente se demostró que si la concentración del soluto es muy pequeña, la capa superficial estaría formada prácticamente de moléculas del solvente, por lo que la formación de la espuma no sería posible. Un líquido puro no produce espuma, ya que no presenta variación de tensión superficial. Por el contrario, sí la concentración de soluto es relativamente grande, las capas superficiales están compuestas casi exclusivamente de moléculas de sustancia activa y no hay tampoco formación considerable de espuma. Debe haber una diferencia de tensión superficial entre la solución y la capa superficial, mientras mayor sea esta diferencia más consistencia y estabilidad tendrá la espuma. Lo que se desea es que ésta no sea estable, para que su ruptura sea rápida. (Alva de Huerta, 2005)

1.11.3Surfactantes y Aditivos

Según Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) el surfactante asume el papel principal en la formulación y persistencia de la espuma. En ésta óptica, se reserva entonces el término aditivo para todas las otras sustancias que sean co-surfactantes, los polímeros más o menos adsorbidos o los sólidos finamente divididos o los electrolitos disueltos en el líquido. No puede haber espuma sin la presencia de surfactantes y/o aditivos.

Es importante diferenciar bien dos propiedades de una solución espumante que no se han definido aún, estas son eficacia  y efectividad.

La eficacia es la concentración a la cual el máximo de espumabilidad es afectado, y se sabe que se puede reducir o aumentar a voluntad en función de las obligaciones de costo, de toxicidad o de otras consideraciones; mientras que la efectividad mide la importancia del efecto producido, es decir la cantidad de espuma, la cual varía con la concentración y el tipo de surfactante. (Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

1.11.3.1.-Selección de los Surfactantes

Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) explican que se puede obtener una muy buena espuma con surfactantes aniónicos tal como el dodecilsulfonato de sodio o los jabones de ácidos grasos. Se puede decir de manera general que los aniónicos hidrosolubles con cadena alquil lineales, son mejores espumantes que los surfactantes no iónicos. Esto se le atribuye al hecho que ellos son solubles en el agua y migran rápidamente a la superficie, para formar una capa relativamente coherente (por combinación de las interacciones repulsivas entre las cabezas polares y la cohesión lipofílica entre las cadenas).

1.11.3.2.-Superespumantes. Ácidos grasos y jabones

Se conoce que a pH 8, se tiene cien veces más jabón que de ácido, es decir esencialmente todo el ácido en la fase acuosa es neutralizada. Se debe, de todas formas, notar que el ácido no disociado es mucho más hidrófobo que el jabón y que el va por tanto a absorberse de manera preferencial en la interfase. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

La proporción de ácido libre en la fase acuosa disminuye cuándo el pH aumenta. Como éste ácido libre en fase acuosa está en equilibrio con el ácido libre adsorbido, se espera a que la cantidad de ácido no disociado en la interfase disminuya también cuando el pH aumenta. En efecto, cuando el pH aumenta, la espumabilidad pasa por un máximo. A pH inferior a éste pH óptimo en materia de espumabilidad, la mezcla jabón + ácido no disociado no es suficientemente hidrófilo (no hay suficiente jabón), y a pH superior no hay suficiente ácido disociado en el interior para mejorar la adsorción. Se notará que la constante de disociación es esencialmente la misma para todos los ácidos grasos de cadena larga y es de esperarse que el pH óptimo sea independiente del ácido, lo que es el caso para los ácidos puros, así sea que el valor óptimo de la espumabilidad dependa de la cadena del ácido. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) comentan que en ciertas formulaciones, se agrega una pequeña cantidad de aceite en los jabones, lo que puede parecer paradójico ya que se comprueba frecuentemente que el aceite tiene un efecto antiespumante. En éste caso, la presencia de aceite puede introducir un equilibrio de parte líquido-líquido del ácido no-disociado que entra en competencia con el equilibrio de disociación en fase acuosa. Como consecuencia, la constante de disociación aparente puede ser considerablemente modificada, lo que altera la combinación ácido-jabón en la interfase y por tanto el pH óptimo. En la práctica, un poco de aceite puede disminuir el pH del cual se obtiene la máxima espumabilidad, lo que puede ser ventajoso para obtener un producto menos irritante.

1.11.3.3.-Efecto de la Temperatura

Generalmente un aumento de la temperatura, tiende a reducir la adsorción, lo que es desfavorable para formar y estabilizar una espuma. Entre los surfactantes aniónicos, los mejores espumantes a 20 ºC son aquellos que poseen una cadena alilo en C12-C14; en cambio a 40 y 90 ºC, son aquellos que tienen un grupo lipofílico respectivamente en C16 y C18. Se comprueba por tanto que la pérdida de adsorción es compensada al aumentar la tendencia a adsorberse (producto más hidrófobo) y en mejorar la cohesión gracias a un grupo lipofílico más largo. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

La experiencia indica que un aniónico ramificado en C20 es mejor espumante a 40ºC que el aniónico lineal de la misma familia en C12 a 20ºC. Con los no-iónicos polietoxilados, el aumento de temperatura reduce rápidamente la hidrofilicidad del surfactante por desolvatación del grupo polieter. Este efecto puede ser favorable al comienzo, ya que él tiende a bajar la CMC (concentración micelar critica) y a reflejar un producto más hidrófobo, lo que incrementa la adsorción; de todas formas, la disminución de la solubilidad del surfactante puede provocar el punto de turbidez y jugar un papel antiespumante. Por otra parte, el aumento de la temperatura se acompaña siempre de una reducción de la adsorción, lo cual para los surfactantes no-iónicos, no es bueno ni a temperatura ambiente. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

Alva de Huerta (2005) define la concentración micelar crítica como un fenómeno que presentan los surfactantes debido a la estructura polar-apolar de sus moléculas, éstos disminuyen la tensión superficial de la sustancia en concentraciones por debajo de la crítica, en que estos mismos han cubierto la totalidad de la superficie. Arriba de esta concentración las moléculas del surfactante se dirigen hacia el interior del líquido formando agregados de moléculas sencillas (micelas), como consecuencia se produce una estructura con una orientación específica de alto peso molecular. Debido a esto se observan cambios bruscos en las propiedades fisicoquímicas. Dicha concentración se consigue más fácilmente si el surfactante es predominantemente hidrofílico.

1.12.-Jabones Blandos

Para (Carmona Serna, 2009) citado por Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014) la obtención de jabón es una de las síntesis químicas más antiguas. Fenicios, griegos y  romanos ya usaban un tipo de jabón que obtenían hirviendo sebo de cabra con una pasta formada por cenizas de fuego de leña y agua (i.e., potasa). Un jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos de cadenas largas.

Como menciona (Quesada Mora, 2007) citado por Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014) el proceso de fabricación del jabón llamado saponificación, consiste en hervir las grasas en una disolución alcalina. Una receta tradicional parte de grasas animales saturadas que contienen de 12 a 18 átomos de carbono (p.ej., manteca de cerdo). La longitud de la cadena y el número de dobles enlaces determinan las propiedades del jabón. Por otro lado, la disolución alcalina se obtenía originalmente a partir de ceniza o mediante la evaporación de aguas alcalinas naturales, pero hoy en día se usa hidróxido de sodio (NaOH). Para separar el jabón, se añade sal común y el jabón precipita. Se lava para limpiarlo de restos de NaOH y se funde, dándole la forma que convenga.

Existen muchos tipos de jabones que son producto de diferentes condiciones de reacción. Así, los jabones blandos como las cremas de afeitar sustituyen el NaOH por hidróxido de potasio (KOH). Los jabones de tocador retienen un elevado porcentaje de glicerol formado en la hidrólisis para aumentar la suavidad y añaden diversos perfumes. Si se hace con aceite de oliva, se le puede agregar alcohol para hacerlo transparente; se le pueden añadir perfumes, colorantes, etc.; sin embargo, químicamente, es siempre lo mismo y cumple su  función en todos los casos. El jabón no es más que la sal sódica (o potásica) de un ácido graso como, por ejemplo, el estereato sódico CH3 (CH2)16COO-Na+. Las moléculas de jabón poseen un catión2 sodio y una larga cadena de hidrocarburo con un grupo negativo carboxilato. Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

Existe una gran diferencia entre lo que es un jabón, un detergente y un champú. Este artículo familiar principalmente usado para lavar y emulsionar se compone de las sales de sodio o de potasio y de ácidos grasos de 12 a 18 átomos de carbono. Se obtienen saponificando grasas o aceites, o neutralizando ácidos grasos, con hidróxidos o carbonato de sodio o de potasio. Las sales de sodio fabricadas en grandes cantidades son los jabones duros, y los de potasio se denominan jabones blandos. . Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

El proceso de fabricación de jabón contiene la interacción de diversos reactivos, y diversos procesos según su tipo (jabones blandos, duros, líquidos).El jabón es el producto de la saponificación o reacción de hidrólisis alcalina entre una sustancia cáustica y una grasa. La reacción efectuada es la siguiente (Escuela de Ingeniería Agroindustrial, 2005) (Grasa y/o aceite + NaOH Jabón base + Glicerina). Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

1.12.1.-Método básico de fabricación

La mayor parte de los jabones se fabrican por uno de los dos métodos básicos siguientes: (i) saponificación de grasas y aceites; o (ii) Neutralización de ácidos grasos. El más utilizado es el primero (i) porque el equipo requerido para obtener productos de buena calidad es relativamente sencillo y poco costoso. La producción y manipulación de ácidos grasos requiere metales resistentes a los ácidos, caros y difíciles de conseguir. Por esta razón, resulta más fácil fabricar jabones de alta calidad con grasas y aceites neutros que instalar equipos especiales para hacer jabón con equipos especiales. Los ácidos grasos más convenientes en los jabones son el laúrico, el mirístico, el palmítico y el oleico, que contienen de 12 a 18 átomos de carbono. Es evidente que los caracteres de los jabones están directamente relacionados con los ácidos grasos de las materias primas utilizadas. Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

Ácido mirístico: CH3(CH )12 –COOH

Ácido palmístico: CH3(CH )14 –COOH

Acido esteárico: CH3(CH )16 –COOH

Ácido oléico: CH3-(CH2 )7 -CH=CH-(CH2)7-COOH

Ácido laúrico: CH3(CH )10 –COOH

Estos ácidos mencionados son saturados, excepto el oleico. Forman la mayor parte de la materia del sebo y del aceite de coco. Este aceite y el sebo, en relaciones de 3:1 y 4:1, se utilizan en la mayoría de los jabones fabricados para lavanderías y para el tocador. Las fórmulas dependen de la calidad deseada sobre el producto terminado. En esta industria se pueden incluir grasas tales como los sebos de bovinos, porcinos, avícolas y aceites de varias semillas de plantas. . Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

1.12.2.-Formulacion de Jabones y Cremas para Afeitar

Bailey, A.(1984) expone que tanto para los jabones de afeitar, como en los jabones de tocador es importante la detergencia. Los jabones de afeitar deben eliminar la grasa que recubre normalmente la barba, de forma que esta puede ser reblandecida por la absorción de agua. Además, la espuma producida suministra el agua absorbida, de manera que, las cualidades espumantes del jabón son igualmente importantes. Un buen jabón o crema para afeitar debe disolverse fácilmente, formando una espuma abundante, pesada y de grano fino que no debe romperse durante el afeitado y que no debe irritar la tierna superficie de la cara recientemente afeitada.

Las barras de jabón para afeitar se preparan, generalmente, por el proceso en frío o de semiebullicion, pues es deseable que, en el producto terminado haya alguna proporción de glicerina, por su efecto sobre la calidad de la espuma y para evitar que esta se seque. Es esencial que estos jabones no contengan álcali libre, ya sea en estado de hidróxido o como carbonato. Esto se garantiza superengrasando el jabón con un 0,5-1% de ácido esteárico. Puesto que es el jabón de ácido esteárico el que produce la espuma conveniente en los jabones de afeitar, en las grasas usadas debe haber un alto porcentaje de este constituyente. No menos de una tercera parte del total de dichas grasas están constituidas por ácido esteárico comercial. Los aceites de coco o de palmiste son también un ingrediente acostumbrado, en cantidad de 20-35% del total de las grasas. El resto puede ser sebo, aceite de palma, aceite de oliva,etc. Bailey, A.(1984)

Un jabón sódico, preparado con una formula aproximada a la indicada en el párrafo anterior, resultará demasiado duro e insoluble; por esto es necesario procurar una saponificación parcial, con potasa cáustica, en lugar de utilizar sosa cáustica. El porcentaje de jabones potásicos, en el producto terminado, variará algo, de acuerdo con la relación entre el contenido en ácido esteárico y el de ácido no saturados o saturados de cadena corta en la materia prima grasa. Las cremas de afeitar son distintas de los jabones en cuanto a composición; algunas constan solamente de jabones potásicos obtenidos a partir de una mezcla de aceites relativamente blandos. Sin embargo, el tipo de crema de afeitar más popular en los EE.UU tiene como ingredientes esenciales los mismos los mismos que los jabones de afeitar, con un cambio adecuado de proporciones, para mantener la crema blanda y plástica, de forma que pueda ser fácilmente expulsada del tubo.

Bailey, A.(1984) resalta que en este tipo de crema de afeitar se usa una mayor proporción de ácido esteárico que en los jabones de afeitar y, como consecuencia, una menor proporción de aceite de coco y sebo o grasas similares. Se usan también más potasa cáustica y menos sosa cáustica, así como más agua; además, a la crema se le añade un mayor exceso de agua. Las cremas de afeitar contienen ordinariamente alrededor  de un 35% de jabón anhidro, en la proporción aproximada de una parte de jabón sódico, por cinco de jabón potásico. Contienen alrededor del 5% de ácidos grasos libres, que se forman, a partir del jabón, por la adición de la cantidad adecuada de ácido sulfúrico, clorhídrico o bórico. La causa del lustre característico de las cremas de afeitar es la presencia de un gran porcentaje de ácido esteárico libre, que se afirma que también contribuye, en gran medida, a la blandura del producto.

Las cremas de afeitar que no producen espuma, se han hecho populares recientemente, y son esencialmente emulsiones de aceite en agua, semejantes a las cremas de tocador. El aceite usado en ellas es, generalmente, un aceite mineral, aunque puede usarse también un aceite vegetal. Los agentes tensoactivos se añaden para estabilizar la emulsión y para cooperar al humedecimiento de la barba, de forma que ésta pueda absorber fácilmente el agua. En las diferentes preparaciones, se usa una considerable variedad de agentes tensoactivos. En un tipo de crema, la fase acuosa está formada por una pasta de jabón potásico, superengrasado, preparado, en gran parte con ácido esteárico; en otro tipo el estearato potásico se sustituye por los jabones de trietanolamina; y todavia otros emplean sebo u otras grasas sulfonadas. Todos los tipos contienen la cantidad máxima de agua que permite la consistencia adecuada del producto; es decir alrededor de 70-80%. Bailey, A. (1984)

1.13.-Jabon Lavaplatos

El Jabón se produce a partir de grasas de origen animal y de aceites vegetales mediante una reacción química conocida como saponificación, la cual consiste en calentar la grasa o aceite con soluciones concentradas de hidróxido de sodio o potasio, con lo que los ácidos grasos que se producen durante la hidrólisis reaccionan inmediatamente con el álcali para producir directamente la mezcla de las sales de sodio o potasio de los ácidos grasos (Brenda, Montiel y Aldana, 2014 p.9)

Según  (“Jabones, detergentes y su impacto ambiental”, 2010).  El jabón  tienen amplias utilidades en: productos para lavado, limpieza e  higiene. Los jabones se utilizan como agentes limpiadores debido a la estructura singular de estos iones orgánicos especiales. Cuando un objeto está sucio, casi siempre se debe a la adhesión de capas de grasa o aceite que a su vez contienen polvo y partículas extrañas. Al lavar un objeto con agua, no se elimina gran parte de la suciedad, por lo contrario al agregarle jabón al agua, puede disolverse para dar iones carboxilato, estos iones  tienen un  extremo iónico que es muy soluble en agua y en el otro extremo de la cadena larga de hidrocarburos, tiene una fuerte atracción para las moléculas de aceite y grasa; lo que causa el desprendimiento de las grasa presentes en el objeto.

En este sentido el  jabón lavaplatos son compuestos tensioactivos aniónicos y pueden contener en menor cantidad tensoactivos no iónicos y anfóteros. Los tensoactivos aniónicos actúan contra las grasas de origen animal y Vegetal,  por otra parte los tensoactivos no iónicos refuerzan la función de los tensoactivo aniónicos y presenta un poder mojante que facilita la eliminación de las grasas y por último los anfóteros aumentan la estabilidad de la espuma en presencia de los cuerpos grasos. (Martin, Rodríguez, 2013)

En conclusión un jabón es un producto de limpieza el cual posee varias propiedades químicas  con un objetivo específico, remover la suciedad presente en un cuerpo u objeto.

1.13.1.-Función de los componentes de un Jabón Lavaplatos Solido

Es muy importante conocer los compuestos químicos que debe tener un jabón lavaplatos y que función cumplen, no solo este producto tiene que contener sustancias que  remuevan  la suciedad que se encuentra en los utensilios, sino también otros componentes que evite la irritación de la piel, que sea posible su uso cuando se lave el objeto en agua dura y otras características que son de suma importación en la elaboración de dicho producto.

De acuerdo a Kurlat, J. (2009). Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción, 1(2). Estas son las funciones que deben cumplir los componentes químicos que posee un jabón lavaplatos:

1.13.1.1.-Tensioactivo

Es el componente principal del detergente lavavajilla. Es el encargado de arrastrar la suciedad durante el lavado. Los que se utilizan para este fin son los tensioactivos aniónicos, este compuesto químico tienen un gran poder de solubilidad son espumantes y actúan como dispersantes. Los más usados comercialmente son el lauril etoxisulfato de sodio, conocido también como lauril eter sulfato de sodio (LESS) y el dodecil bencenosulfonato de sodio (DDBS), comercializado como ácido sulfónico.

1.13.1.2.-Agua

Es el componente mayoritario y el medio en el cual se disuelve el resto de los componentes del detergente. Debido a que puede facilitar la contaminación es importante que sea microbiológicamente apta, ya sea corriente o de pozo.

1.13.1.3.- Aditivos Solubilizantes

Se utilizan para favorecer la solubilidad en agua de los tensioactivos. Dependiendo del tensioactivo elegido puede no ser necesaria su utilización.

1.13.1.4.-Aditivos con fines especiales

1.13.1.4.1.-Agentes secuestrantes

Se agrega para disminuir la dureza del agua. Es importante ya que si se utilizan aguas duras, las sales presentes pueden llegar a  desestabilizar la fórmula y, en el corto plazo, el detergente obtenido podría cortarse.

1.13.1.4.2.-Conservantes

Es para mantener la estabilidad evitando la contaminación bacteriana del detergente.

1.13.1.4.3.-Colorante-esencias

Son para darle la terminación agradable al producto y disminuir posibles feos olores debido a los tensioactivos o algún otro componente. La elección de los mismos dependerá de la propia necesidad o de las preferencias de los clientes a los cuales se destinará.

1.13.1.4.4.-Espesante

Aumenta la viscosidad del detergente y mejora su apariencia generando una sensación de mayor calidad. Por lo general, debido a su bajo costo, se utiliza cloruro de sodio disuelto en agua.

1.13.1.4.5.-Aditivos protectores de la piel

Contrarrestan la acción nociva de los tensioactivos sobre la piel. Es importante que se utilicen para obtener un producto de calidad y seguro para su uso.

1.13.1.4.6.-Opacificantes

Su finalidad es dar un aspecto opaco o perlado al detergente. No cumple ninguna función específica más que una percepción visual diferente, por lo tanto su uso es opcional. Debe ser compatible con el resto de los componentes de la fórmula de tal manera que no la desestabilice.

1.13.1.4.7.-Regulador de pH

Dado que para obtener un detergente neutro el pH debe arrojar un valor entre 6 o 7, se utilizan reguladores de pH para ajustar el mismo.

1.14.-Características que debe poseer un Jabón Lavaplatos

Kurlat, J. (2009). Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción, 1(2). Explica que características físicas y químicas, debería tener un jabón lavaplatos

• Debe tener un alto poder de arrastre de suciedad.
• Poco agresivo para la piel.
• El tensioactivo empleado debe tener una calidad de excelencia y muy soluble en agua.
• La fórmula tiene que permitir una manipulación segura.

1.15.-Usos del jabón Lavaplatos

Los jabones para lavar platos están disponibles en forma líquida y en polvo y se puede utilizar para lavar a mano o en máquina de lavar platos. Si bien son excelentes para limpiar todo después de una comida, los jabones convencionales pueden contener productos químicos potencialmente dañinos para el ser humano.

1.16.-Efectos Ambientales que causa el uso de un Jabón Lavaplatos

Los productos químicos del jabón para los platos contaminan el suministro de agua cuando se lavan por el desagüe y también diezman las poblaciones de peces y contribuyen al exceso de algas en el agua.

Los productos químicos en jabón para los platos pueden ser venenosos o cancerosos y pueden contribuir a problemas genéticos y al asma y pueden causar irritación de la piel.

Por lo tanto se sugiere que estos productos químicos se diluyan cuando se utilizan en detergentes y después se diluyan de nuevo cuando el detergente se usa, haciendo que sea menos peligroso cuando el detergente se utiliza adecuadamente. Sin embargo, los productos químicos dejan residuos que pueden quedarse en los alimentos que se consumen cuando la comida toca el plato.

1.17.-Formulaciones comerciales para la obtención de un Jabón Lavaplatos solido

Existen varias formulaciones para la producción de un jabón lavaplatos. Antes de su elaboración se debe tomar en cuenta ciertos parámetros, como el sucio o bacterias que se deseen remover del objeto y que compuestos químicos deberá tener el producto para cumplir con ese objetivo.

(Kurlat, J. 2009).en el la revista de “Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción”  Describe una técnica para la elaboración  del jabón lavaplatos en el que se utiliza  como ingredientes Lauriletoxisulfato de sodio, glicerina, EDTA, conservante, etanol 96°, espesante, agua, esencias y colorantes permitidos. Su producción consta de 4 etapas, la primera consiste en pesar y medir todos los ingredientes para su elaboración, en la segunda etapa en un recipiente con una parte del agua, se agrega el tensioactivo y se va agitando poco a poco para no generar espuma, luego  se añade el agua restante y se adiciona lo aditivos por separados. Hay que tener cuidado con algunos de los aditivos, el EDTA y el etanol al 96% tiene que estar previamente diluido en agua para su uso. La tercera etapa procede a medir el pH del producto, este valor del pH tiene que estar entre un rango de 6.5 y 7, si no está dentro de ese rango, se procede a corregirlo con ácidos o bases, según lo que requiera el producto. En la última etapa se agrega el espesante, este  agregado se debe añadir de forma lenta para obtener la viscosidad deseada.

Otra forma de obtener el producto es realizando los mismas etapas explicadas anteriormente pero utilizando como tensioactivo el dodecil sultanato de sodio el cual  es derivado a partir del aceite de palma y de coco, este tensioactivo tiene en común,  con el Lauriletoxisulfato de sodio que actúan como surfactantes aniónicos y este es el surfactante que se requiere para su producción óptima   (Kurlat, J. 2009).

Asimismo (la biblioteca digital “Lavatraste en crema”) muestra otra técnica para realizar el jabón lavaplatos, en el que utilizan como materia prima: una pastilla blanca de jabón de lavandería, agua, alcohol etílico, lauril sulfato de sodio o dodecil sultanato de sodio, trietanolamina, bicarbonato de sodio, limones y colorante de vegetal verde, para su preparación se siguen los siguientes pasos: primero se ralla el jabón y se vierte en  un recipiente, luego se coloca hervir el agua y cuando llegue a su punto de ebullición se vierte el jabón  rallado, después se empieza a mezclar hasta que se disuelva todo el jabón y se obtenga una mezcla homogénea, sin dejar de mover  se disminuye el fuego a su mínimo, y se le añade el alcohol, el jugo de limón y el bicarbonato, posteriormente se le agrega la trietanolamina, el lauril y el colorante moviendo lentamente para evitar la formación excesiva de espuma, por ultimo cuando la mezcla este espesa se le retira la llama, se deja entibiar y se deposita en un envase esterilizado.

Por otra parte (academia.edu, 2014) sugiere que para  producir el jabón lavaplatos en crema se pueden emplear los siguientes componentes: glicerina, dodecil sultanato de sodio como tensioactivo, esencia de perfume, silicato de sodio neutro, sal de soda, colorante soluble al agua, metasilicato de sodio y carbonato de calcio, su formulación se obtiene de la siguiente manera: al principio se deposita el tensoactivo en una olla y se le suministra calor, luego se añade la sal de soda y se mezcla hasta que dicho componente se disuelva, después se agrega el carbonato de calcio que es un componente abrasivo y el metasilicato de sodio que servirá para absorber la humedad del producto, posteriormente se debe incorporar la esencia del perfume y seguir mezclando,  se le debe añadir el colorante disuelto en una mínima cantidad de agua y consecutivamente se le adiciona la glicerina que actúa como suavizante y el silicato que es el elemento que se encarga de endurecer el producto, enseguida se vierte la mezcla en el envases adecuado y se deja reposar.

Capítulo 2

Objetivos y Plan de Trabajo

2.- Justificación

La alta demanda de productos de calidad y la poca accesibilidad de los mismos han causado en la población inseguridad a la hora de elegir dichos productos, aunado a eso, los altos costos de producción, distribución y almacenamiento han obligado la disminución de la oferta de tales productos. Pero no todo es malo, el aumento de la población mundial, los avances tecnológicos y la competencia de mercado han incentivado la manufactura de nuevos productos, con características físicas y químicas orientadas a una mayor satisfacción de las necesidades de la población.

En la actualidad existe una tendencia mundial de gente buscando consumir nuevos productos, con características particulares, métodos de producción amigables con el ambiente y menos agresivos con el cuerpo humano. Es posible afirmar que los consumidores están cambiando, se están informando de lo que consumen y de lo que es bueno o malo para ellos. Tal circunstancia abre un espacio para emprendedores motivados a cumplir con estos nuevos requerimientos, no obstante, casi todos los mercados incluyendo los de la belleza, higiene personal, aseo, salud, alimentos, entre otros han sido acaparados por las grandes multinacionales que con su poder deja muy poco espacio a estas compañías.

Por ende la elaboración de productos en el laboratorio de química industrial, busca orientar e incentivar a sus estudiantes en la obtención de productos de alta calidad. Es por ello que hemos conformado un grupo de trabajo que está dispuesto a mejorar, innovar y reducir costos de producción, orientando una manufactura amigable al ambiente y al poder adquisitivo de la población.

Los productos orgánicos significan una solución a los nuevos requerimientos de los consumidores por una serie de ventajas ya conocidas En este sentido y en el marco del emprendimiento y la invención hemos tomado el aceite de la semilla de aguate y otras, como base para la formulación de un jabón lavaplatos sólido y la formulación de una crema o espuma de afeitar.

Las razones por las que se ha decidido usar principalmente el aceite de aguacate es que tiene un alto contenido de vitamina E que sería beneficioso para la piel,  la materia prima es fácil de obtener en nuestra ubicación geográfica y su costo es accesible. Además los procesos de extracción y procesamiento del aceite de aguacate no suponen una dificultad técnica.

La formulación de estos  productos de uso doméstico con lleva una gran responsabilidad, debido a que dichos productos estarán disponible para el uso diario y cotidiano de la población. Es por esto que se hace necesario estudiar las propiedades químicas y características físicas de cada producto, de esta manera orientar la producción de los mismos en la mejora de estas propiedades.

Los estudios de propiedades físicas y químicas de productos manufacturados nos permitirán hacer mejoras en sus características organolépticas y en su constitución química, de esta manera poder establecer una relación entre calidad del producto y satisfacción de las necesidades de los consumidores.

La formulación de dichos productos se deberá hacer con la suficiente pericia y orientación del personal técnico y profesional que se encuentre dentro del laboratorio, de esta manera lograr un producto de altísima calidad, capaz de competir en un mercado altamente exigente.

La elaboración de este proyecto contará con el compromiso de trabajo de cada uno de sus integrantes, de esta manera incentivar el trabajo en grupo y de dar una visión general de todo lo que implica la formulación de un producto, extracción de la materia prima  y la distribución equitativa de responsabilidades dentro de una empresa, lo cual generará una experiencia agradable y única a cada uno de nosotros.

2.1.- Objetivo principal

• Formular productos estables  a partir de aceites triglicéridos de palma, coco, ajonjolí y oliva, con propiedades organolépticas adecuadas, y  características  de un producto  de gran valor y finalidad comercial.

2.2.- Objetivos específicos

• Formular y elaborar un  jabón lavaplatos solido a base de aceite
• Formular y elaborar  una crema/espuma de afeitar
• Obtener algunos  productos  de aceites triglicéridos de palma, coco, ajonjolí y oliva.
• Medirlas propiedades fisicoquímicas  de los productos obtenidos  en el laboratorio para optimizar la formulación.

Capítulo 3

Procedimiento Experimental

3.1.- Obtención de virutas de jabón a partir de Aceites triglicéridos.

3.1.1.-Reactivos y Material de Laboratorio.

• Aceites triglicéridos (Cantidad a indicar en el laboratorio)
• Hidróxido de sodio
• Plancha de calentamiento.
• Termómetro.
• Probeta
• Pipeta
• Molde para el jabón
• Envase de vidrio.
• Olla pequeña de acero o aluminio.
• Agitador
• Bolsas de papel

3.1.2.- Metodología Experimental.

Índice de saponificación

Para la solución de NaOH se necesita la siguiente relación: 2,8 g H2O/g NaOH.

Se debe preparar una solución de Hidróxido de Sodio para 70% de saponificación (haciendo los cálculos correspondientes y agregando el Hidróxido de Sodio a una relación entre los aceites (indicada en el laboratorio), luego se debe llevar a un baño de maría, manteniéndose a una temperatura de 45°C. Agitar la mezcla constantemente durante 1 hora para mantenerla homogénea hasta la formación de una solución viscosa con espuma. Para saber si la reacción ha terminado, tomar una pequeña muestra de la mezcla y agregar agua, si la muestra no se disuelve, se debe continuar el calentamiento. Posteriormente envasar la pasta de jabón dentro de un recipiente de fácil desmolde para darle forma, al cabo de 3 días retirar la pasta y almacenarla dentro de una bolsa de papel hasta por 28 días. Medir el pH del jabón cada semana.

Para analizar estos distintos aceites, es necesario que cada grupo trabaje con distintas composiciones de ellos, para así obtener un jabón más óptimo. Utilizaremos la siguiente tabla para la utilización del aceite respectivo a cada grupo.

3.2.- Obtención de jabón lava plato sólido.

3.2.1.- Reactivos y Material de Laboratorio.

• Olla para el baño María.
• Olla para batir la mezcla.
• Recipiente plástico de capacidad 1L.
• Cuchara grande de cocina.
• Recipiente platico.
• Batidor eléctrico.
• Rallador.
• Jabón en pasta.
• Agua.
• Bicarbonato de Sodio.
• Alcohol etílico.
• Esencia de limón.

3.2.2.- Metodología Experimental.

• CANTIDADES A EMPLEAR PARA EL BARRIDO.

100g de Jabón.

223ml de agua.

Grupo 1: 17 g de bicarbonato.

Grupo 2: 20 g de bicarbonato.

Grupo 3: 23 g de bicarbonato.

• En el recipiente plástico y con la ayuda del rallador, se ralla el jabón con la cuchilla más fina de este, de  manera que se obtengan tiras lo más pequeñas y delgados posible, para que se diluya perfectamente en el agua y no queden grumos en el producto final.
• En la olla se añade el agua junto con el colorante y se pone a calentar en el baño de maría, poco antes de que empiece a hervir se agrega la ralladura de jabón agitando con la ayuda del batidor y evitando que se forme espuma.
• Cuando empiece a hervir se agrega el alcohol, la esencia de limón y el bicarbonato, se mezclan perfectamente los ingredientes, y se baja la temperatura, hasta que se vea una mezcla homogénea y el jabón este totalmente disuelto.
• Por último se retira la olla del baño de maría y se vacía la pasta en el recipiente plástico.

3.3.- Obtención de Espuma de Afeitar.

3.3.1.- Reactivos y Material de Laboratorio.

• Olla para el baño María.
• Olla para batir la mezcla.
• Recipiente plástico para la Espuma.
• Batidor eléctrico.
• Rallador.
• Jabón en pasta.
• Agua Destilada.
• Aceite de Coco.
• Mentol.
• Carbopol (Polimero, Carboxi Metil Celulosa)
• Aceite Esencial.
• Paleta para mezclar.

3.3.2.- Metodología Experimental.

Cantidades a emplear para el barrido.

• 25g de Jabón. (De cada jabón producido por cada grupo, es decir, dos experiencias)
• 20ml de agua aproximadamente (Lo necesario para espesar la mezcla).
• 6 ml de Aceite de Coco.
• 1g de Carbopol. (Aproximadamente)

3.3.2.1.- Pasos a Seguir:

• Rallar 25 g de jabón.
• Una vez rallado todo, se debe agregar los 6 ml de aceite de coco  y 1g de carbopol.
• Agregar suficiente agua destilada para que el jabón comience a espesar (20 ml).
• Mezclar (con la paleta) todo a 50 ºC hasta que todo se combine y el agua comience a evaporarse.
• Cuando espese la mezcla, bajar la temperatura a 30 °C y agregar aceite esencial para darle fragancia  y añadir a la mezcla un cuarto de cucharada de mentol disueltos en un cuarto de cucharada de aceite de coco. En este punto retirar una pequeña porción del líquido para los análisis respectivos.
• Seguidamente mezclar con una batidora hasta obtener una espuma consistente y espesa con un diámetro de burbuja bajo. (Batir por un buen tiempo, unos 20 minutos).

3.4.- Sistemas Dispersos. Espumas

3.4.1.- Formulación

3.4.1.1.- Material de Laboratorio

• Solución de jabón al 1%
• Agua destilada
• Plancha de calentamiento
• Balanza analítica
• Vasos de precipitado
• Balones aforados
• Cilindro graduado
• Cinta Métrica

3.4.1.2.- Procedimiento Experimental

Para el análisis de la espuma se debe aplicar el método de Ross-Miles, el cual se emplea para la determinación de la espumabilidad, este es un método normalizado donde se fijan las condiciones de experimentación con la finalidad de reducir la espuma a partir de una solución de tensoactivo midiendo la altura de la espuma producida. La medición se basa en la norma ASTM D 1173-53.

• Preparar 250 ml de una solución de jabón al 1%.
• La solución espumante se calienta hasta 49°C (120°F).
• Luego se adicionan 50 ml de la misma solución en el fondo de un cilindro de vidrio de 1 m de altura y 5 cm de diámetro el cual está termostatizado a 49°C, de la misma manera se llena una bureta de vidrio con la solución restante (200ml).
• Posteriormente se debe medir 1 metro de altura entre la solución del cilindro y la boquilla del balón.
• A continuación se calcula que la boquilla quede en dirección al cilindro y se abre totalmente la válvula de la bureta, dejando caer toda la solución sobre el cilindro.
• En el momento exacto en el que se abre la válvula de la bureta, se inicia el cronometro. Se realizaran intervalos inicialmente de 30 segundos, luego de que los cambios de altura no sean muy notables se aumenta el intervalo a 1 minuto y finalmente 15 minutos. Las variaciones de altura deben ser reportadas al igual que las del tiempo.

La solución forma una espuma al caer sobre la solución del fondo del cilindro. La altura máxima alcanzada (Hmax) representa la espumabilidad de la solución, esta última se mide entre el tope de la espuma generada y la altura correspondiente a los 250 ml de la solución en el fondo  del cilindro, es decir, cuando la espuma ha desaparecido completamente. La incertidumbre de las medidas está relacionada principalmente a la dificultad de la lectura de la altura de la espuma y corresponde a la apreciación del cilindro graduado.

3.4.2.-Barrido de la Formulación

3.4.2.1.- Materiales y Reactivos

• Pipeta de 10ml
• Pipeta de 5ml
• Cilindro graduado de 10ml
• Solución  jabón de sodio al 10%
• Solución de NaCl al 10%
• Querosén
• Pentanol
• Agua destilada

3.4.2.2.- Procedimiento Experimental

1.- Se procede a agregar en un cilindro graduado 10ml (sin incluir los 0,5ml de pentanol) con la siguiente composición, en el orden reportado:

• Solución de NaCl en la cantidad necesaria es decir cada grupo tendrá un % de NaCl en la solución diferente; ( 3%, 4%, 4.5%,5%,6%,7% de NaCl)
• Agua destilada
• Solución de jabón (1ml)
• Queroseno (5ml)
• Pentanol (0,5ml)

2.-  Se diluye al porcentaje deseado la solución de NaCl al 10%

3.-Luego de finalizar la mezcla anterior se procede a agitar el tubo un par de veces; se vacía el contenido del tubo en un vaso precipitado y se continua agitando pero esta vez con un agitador magnético por aproximadamente 1 min. Posteriormente se traslada nuevamente al tubo de ensayo e inmediatamente comienza el cronometro, se hacen mediciones del volumen de los tubos aproximadamente cada 0,2 ml, culminando cuando en 2 o 3 medidas el volumen sea constante.

Capítulo 4

Resultados y Discusión

4.1.-  Elaboración de virutas de jabón

La elaboración de jabones a partir de productos triglicéridos y grasos se llevó a cabo mediante la saponificación de los mismos, empleando para ello hidróxido de sodio. Dicho compuesto permitió la obtención de sales ácidas de sodio, quienes actúan como tensioactivos, a partir de ácidos grasos presentes en los aceites naturales empleados, siendo estos el de coco, palma, soya, oliva y cera de abeja. Las diferentes formulaciones producidas se muestran en la tabla N° 1.

Tabla N° 1. Relación de aceites empleados en la elaboración de jabones

Conociendo la composición en ácidos grasos de los diferentes aceites utilizados, fue posible la determinación de la relación de triglicéridos presentes en los mismos, lo que permitió a su vez obtener los valores teóricos de masa de jabón y rendimiento gracias a la relación estequiométrica con las sales ácidas que forman y a sus respectivas masas molares.

Los valores de las masas de jabón teóricas y experimentales se muestran en las tablas N° 2 y N° 3, donde se evidencia que no existe una gran discrepancia entre sí. Este hecho demuestra que las mermas inherentes al procedimiento no representan un factor importante de pérdidas de materia, permitiendo afirmar que el método empleado constituye una vía de producción simple y efectiva.

Tabla N° 2. Masas de los jabones húmedos

Tabla N° 3. Masas de los jabones secos

Además, las posibles diferencias se deben a pérdidas verdaderamente representativas causadas por errores del tipo aleatorio, como en el caso del jabón N° 3, obteniendo masas experimentales mucho menores a las teóricas. También es posible atribuir por la discrepancia a la inexactitud existente durante la etapa de formulación, pudiendo alcanzar un grado de saponificación mayor al deseado y por lo tanto una masa mayor de jabón.

Con respecto al rendimiento de la reacción se corrobora lo dicho anteriormente mediante la tabla N° 4. Se observa que tanto los valores teóricos como los experimentales no varían notablemente entre sí y además que son mayores a 100 %, hecho que se puede justificar por el método de cálculo empleado, que no considera el aumento de la masa de jabón obtenido gracias a la adición del hidróxido de sodio necesario para conseguir la saponificación de la muestra.

Tabla N° 4. Porcentajes de rendimiento y humedad

La humedad juega un papel fundamental en la consistencia y textura del jabón, por lo que es necesario controlarla durante la producción. Puede decirse que, salvo por el jabón N° 3, los jabones elaborados presentan una humedad menor al 30 %, siendo este un valor relativamente alto para la obtención de virutas de jabón, en donde se desea cierta facilidad para rallar el producto, atributo encontrado en sólidos menos húmedos.

4.2.-  Producción de jabón lavaplatos a partir de virutas de jabón

El principio activo empleado en la formulación del jabón lavaplatos corresponde a la mezcla tensoactiva sintetizada en las virutas de jabón. Partiendo de una proporción fija 5:10 entre el agua y las virutas de jabón se elaboraron 6 jabones lavaplatos variando únicamente el tipo aceite del cual proviene el principio activo.

A fin de conocer el efecto de una variable de composición sobre la formulación, adicionalmente se elaboró un duplicado de los jabones 70% Coco – 30% Oliva, 70% Palpa – 30% Oliva y 80% Soya – 30% Cera, pero empleando una proporción 4:10 entre el agua y las virutas de jabón. El primer estudio realizado sobre el producto terminado consistió en un análisis sensorial de las características que definen la efectividad del jabón lavaplatos como un producto de uso común para la limpieza de superficies.

Las características sensoriales estudiadas fueron la apariencia, textura, consistencia, olor, suavidad, detergencia y espumabilidad de las formulaciones que presentan un duplicado. Una muestra conformada por 17 personas hizo uso del producto bajo las mismas condiciones de limpieza, y su percepción respecto a cada característica sensorial se estratificó en una escala de enteros con rango 5-1 referida a las clases muy bueno, bueno, regular, malo y muy malo respectivamente. De esta manera a partir de la frecuencia obtenida y el valor de la clase se determinó una puntuación para el producto respecto a la característica estudiada, que luego fue normalizada a una escala con rango 100-0, que define  el “atributo” o “calificación” del producto.

En las figuras Nº1, Nº2 y Nº3 se resume el atributo determinado en las características sensoriales apariencia, textura y consistencia para los formulaciones 70% Coco – 30% Oliva, 70% Palma – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera, definidas en términos de la longitud promedio de la cadena hidrocarbonada del grupo lipofílico del surfactante (HC prom.), con proporciones de agua inicial 5:10 y 4:10. Al considerar condiciones idénticas en el protocolo de elaboración de cada jabón puede generalizarse que el producto terminado con surfactantes de longitud de cadena mayor (HC prom. igual a 17,6) presenta la mejor apariencia, una consistencia aceptable para su empleo y textura suave al tacto, seguido de las formulaciones con HC prom. de 16,6 y 13,8. Se destaca que la apariencia de los jabones mejora en más de 10 puntos cuando se varía la proporción de agua inicial de 4:10 a 5:10 tanto en la formulación con HC prom. de 17,6 como en la de 13,8.

Figura Nº 1. Estudio sensorial de la apariencia del jabón lavaplatos elaborado

Figura Nº 2. Estudio sensorial de la textura del jabón lavaplatos elaborado

Figura Nº 3. Estudio sensorial de la consistencia del jabón lavaplatos elaborado

En la figura Nº 4 se muestra el atributo del olor en cada jabón elaborado. Como es de esperar el jabón que parte del aceite de coco presenta el mayor atributo debido al agradable olor que posee este aceite esencial, seguido del jabón de aceite de soya y finalizando con el jabón de aceite de palma, cuyo  atributo es menor a 50 puntos ya que este aceite representa el caso contrario al del aceite de coco puesto que su olor natural no es agradable. Se destaca que durante la elaboración del producto se incluyó la adición de una fragancia de mandarina, sin embargo su incorporación resultó compleja debido a la dificultad que supone la captación de este aceite en la matriz del jabón.

Figura Nº 4. Estudio sensorial del olor del jabón lavaplatos elaborado

El efecto abrasivo del jabón se consideró por medio de la característica suavidad, que cuantifica que tan poco agresivo resulta el jabón a la piel; en la figura Nº 5 se muestra el atributo en esta característica para cada formulación. En general los jabones 70% Coco – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera son menos abrasivos que el jabón 70% Palma – 30% Oliva, que visto en una escala de suavidad resulta en una diferencia de aproximadamente 20 puntos. Los resultados obtenidos no se corresponden completamente con lo esperado, ya que en una escala relativa se espera que mientras menor sea la longitud hidrocarbonada del surfactante más agresivo resulte para la piel, esto ya que es más hidrofílico y por lo tanto puede difundirse más fácilmente en un medio acuoso. Sin embargo debe considerarse que en este caso se tiene una mezcla de surfactantes y además se desconocen posibles fenómenos de sinergia entre la mezcla y el ambiente fisicoquímico que podría generar efectos opuestos.

Figura Nº 5. Estudio sensorial de la suavidad del jabón lavaplatos elaborado E

La figura Nº 6 corresponde a la detergencia, parámetro que define la efectividad del  jabón como producto de limpieza. Se evidencia una tendencia similar a la obtenida para la suavidad, ya que en general los jabones 70% Coco – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera poseen mejor acción detergente que el jabón 70% Palma – 30% Oliva, al presentar una diferencia en la escala de detergencia de 22,5 y 17,5 puntos respectivamente. Lo anterior permite  corroborar que el jabón cuya mezcla tensoactiva posee la cadena hidrocarbonada más corta presenta la mayor acción detergente, destacándose además que el cambio en la proporción inicial de agua no tiene un efecto significativo sobre la detergencia del jabón.

Figura Nº 6. Estudio sensorial de la detergencia del jabón lavaplatos elaborado

Finalmente en la figura Nº 7 se muestra el atributo cuantificado para la espumabilidad de los jabones elaborados. De manera marcada el jabón 70% Coco – 30% Oliva posee la máxima espumabilidad (84 puntos), resultando superior en más de 30 puntos respecto al jabón 80% Soya – 20% Cera y en más de 40 puntos respecto al jabón 70% Palma – 30% Oliva, por lo que la acción espumante de este jabón rico en laureato de sodio se verifica a partir del análisis sensorial. En la sección siguiente de esta investigación se presenta un estudio de la espumabilidad de las formulaciones realizadas y se describen las implicaciones teóricas que guarda este comportamiento.

Figura Nº 7. Estudio sensorial de la espumabilidad del jabón lavaplatos elaborado

Con el objeto de determinar la mejor formulación con la proporción de agua inicial adecuada, se definió mediante una escala porcentual la importancia relativa que posee cada una de las características sensoriales estudiadas sobre la percepción-uso-efectividad del jabón lavaplatos, quedando de la siguiente manera: 8% apariencia, 12% textura, 12% consistencia, 12% olor, 25% detergencia, 16% espumabilidad y 15% suavidad. De esta manera se determina que el jabón lavaplatos que posee el mejor desempeño es el elaborado a partir de la mezcla 70% de aceite de coco y 30% de aceite de oliva con una proporción de agua a virutas de jabón de 5:10.

Figura Nº 8. Desempeño de los jabones elaborados

4.3.- Estudio de espumabilidad para jabones y espumas

Tal y como se observa en la figura N° 9, las formulaciones hechas a base de 70% aceite de coco – 30% aceite de oliva y 70% aceite de palma – 30% aceite de oliva mostraron la mayor espumabilidad entre los jabones estudiados. Es importante resaltar que la tendencia esperada no se corresponde con los resutados obtenidos, ya que se conoce que a medida que aumenta la cadena del grupo lipofílico del surfactante, la espumabilidad disminuye lo que no ocurrió en esta experiencia.

Figura N° 9. Espumabilidad versus Longitud promedio cadena hidrofílica

En la figura N° 10 se estudia la variación de la espumabilidad en función del tiempo, es decir, la estabilidad de la espuma. La espuma formada por la formulación 60%  palma – 40% soya es muy inestable, en tan sólo 20 segundos disminuyó en un 70% su volumen de espuma. La formulación 80% soya-20% cera de  abeja disminuyó su tamaño rápidamente hasta un 40% de su volumen inicial y se mantuvo constante por algunos segundos, para luego sufrir una nueva degradación rápida hasta colapsar. Para las formulaciones 70% coco – 30% oliva y 70% palma – 30% oliva se observó que en el tiempo estudiado, las espumas fueron estables, ya que la etapa de drenaje fue más lenta en comparación con las otras formulaciones.  De este modo, puede afirmarse que un menor número de carbonos promedio en la cola lipofílica del surfactante contribuye a una mayor estabilidad en la espuma formada.

Figura N° 10: Fracción de espuma rota versus tiempo

Se conoce que lo que permite la formación de la espuma es la disminución de la tensión superficial debido al agente tensoactivo, a mayor tensión superficial disminuida, mayor será el área superficial o interfacial creada. De tal forma, se intuye que las formulaciones 70%coco-30%oliva y 70%palma-30%oliva disminuyen mucho más la tensión superficial con respecto al resto de formulaciones debido a que se formó mayor cantidad de espuma. Es posible que debido a la gran disminución de tensión superficial en estas dos formulaciones, el efecto de inestabilidad de Marangoni sea más pronunciado, por lo que parte de líquido que no se encuentre en las zonas estiradas burbuja-burbuja (mayor tensión) tenderá a fluir hacia estas zonas para compensar la diferencia de fuerzas, lo que permite que las espumas sean muy estables, ya que mantienen una capa gruesa de líquido que no permite que una burbuja se vacíe en otra, ni permite el drenaje de líquido.

Para el estudio de espumabilidad de las espumas llevado a cabo se consideró la variación de la composición de uno de las sustancias que integran la mezcla de tensoactivos dejando fija la fracción de coco en 30% según se muestra en la figura N° 11. Se empleó carbopol como sustancia estabilizante de la espuma, la cual actúa en sinergia junto al pentanol y a la mezcla de surfactantes en el sistema fomentando el efecto de Gibbs-Marangoni que permite la restitución de la película delgada drenada por un gradiente de tensión en la interfase gas-líquido. Este hecho se evidenció en la gran estabilidad existente para ambos sistemas formulados que impidió la realización de un estudio de colapso de la espuma. A su vez, se aprecia que el sistema formulado con 70% Palma – 30% Oliva presentó una mayor espumabilidad respecto a su equivalente formulado con 70% Coco – 30% Oliva. Tal comportamiento puede atribuirse al efecto que tiene la mayor longitud promedio en la cadena lipofílica del surfactante en el desarrollo una mayor sinergia junto al carbopol, polímero reticulado del ácido acrílico, que permite una mayor estabilización de la interfase gas-líquido.

Figura N° 11. Espumabilidad versus Longitud promedio cadena hidrofílica

4.4.- Barridos de formulación. Estudios de estabilidad

Finalmente, se realizaron una serie de barridos de formulación considerando la variación en la salinidad de la fase acuosa. Para tal fin se emplearon distintas sustancias tensoactivas constituyendo el ternario surfactante-agua-aceite objeto de estudio.  De esta manera se formularon sistemas con la misma relación agua-aceite (WOR=1), 10% de jabón y pentanol, alcohol que actuó como cosurfactante facilitando la dinámica del tensoactivo en el sistema, llevándose a cabo una variación del porcentaje de cloruro de sodio (%NaCl) desde 3,0%, 3,5%, 4,0% y 4,5%. La mezcla de sustancias tensoactivas con los cuales realizó el barrido, obtenidas mediante la saponificación de aceites triglicéridos se muestran a la tabla N° 5.

Tabla N° 5. Sustancias tensoactivas empleadas en barridos de formulación

Las medidas de estabilidad para los tubos realizadas a partir del seguimiento del volumen de fase oleosa coalescida se muestran en las Figuras N° 12, 13, 14 y 15 para la mezcla de tensoactivos previamente indicada.

Figura N° 12. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 60% Ac. Palma – 40% Ac. Soya

Figura N° 13. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Coco – 30% Ac. Oliva

Figura N° 14. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Palma – 30% Ac. Oliva

Figura N° 15. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 80% Ac. Soya – 20% Cera de abeja

Al representar la fracción de volumen coalescido de la fase oleosa versus el tiempo se aprecia que en general la curva de estabilidad presenta un comportamiento sigmoidal iniciando en una zona de coalescencia lenta, seguida por un aumento en la pendiente brusco que corresponde con una coalescencia rápida del querosén, y finalizando con un una suavización en la pendiente que corresponde a una zona de coalescencia muy lenta del volumen de aceite que se encuentra estabilizando en la fase acuosa debido a la presencia de la mezcla de tensoactivos en el sistema.

Se evidencia además que para los barridos N° 1, 2 y 4 según se aumenta la fracción de sal añadida la estabilidad del sistema se ve afectada teniéndose que para 3,0% y 4,5% de NaCl los sistemas presentan la mayor estabilidad, mientras que para 3,5% y 4,0% de NaCl el sistema presenta una estabilidad menor. Para el caso del barrido N° 3, tal comportamiento se rompe por la curva de estabilidad correspondiente a una fracción de sal de 4,0%, sistema que según el barrido presenta mayor estabilidad que su homólogo para fracciones de 3,5 y 4,5%, tendencia que no se corresponde con el comportamiento conocido para este tipo de sistema de surfactantes aniónicos y que por lo tanto se atribuye a un error de tipo experimental durante la realización del barrido para este tubo.

Las Figuras N° 16, 17, 18 y 19 muestran para cada sistema en estudio la curva de estabilidad versus la fracción porcentual de NaCl en fase acuosa construidas para una relación de volumen coalescido de 0,70.

Figura N° 16. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 60% Ac. Palma – 40% Ac. Soya

Figura N° 17. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Coco – 30% Ac. Oliva

Figura N° 18. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Palma – 30% Ac. Oliva

Figura N° 19. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 80% Ac. Soya – 20% Cera de abeja

Se aprecia que según se aumenta el contenido de sal en la fase acuosa la estabilidad del sistema disminuye, pasando por un mínimo de estabilidad para posteriormente constituir un sistema nuevamente estable. En la primera zona de estabilidad el sistema constituye un ternario Winsor I, en donde se tiene una fase externa acuosa con la fase oleosa dispersa y estabilizada por la mezcla de surfactantes.  Para el caso de la segunda zona de estabilidad el sistema constituye un ternario Winsor II con el aceite como fase externa y el agua dispersa como fase interna estabilizada nuevamente por el conjunto de tensoactivos.

Tal comportamiento se atribuye a la influencia sobre la formulación físicoquímica que representa la adición de sal en el comportamiento del sistema. La presencia de iones en la fase acuosa genera una disminución en las interacciones surfactante-agua, debido a una mayor tendencia del agua a solubilizar los iones Na+ y Cl-, situación que trae consigo una inversión transicional del surfactante hacia la fase oleosa según aumenta la concentración de iones en solución, viéndose favorecidas las interacciones aceite-surfactante en esta fase.

Se evidencia que la zona de estabilidad mínima para los sistemas en estudio existe para un porcentaje de NaCl comprendido entre 3,5 y 4,0% según la tendencia encontrada. Se tiene por lo tanto que la formulación óptima deberá encontrarse en este intervalo de composición constituyendo un sistema ternario Winsor III, en el cual coexiste la fase acuosa, la fase oleosa y una fase microemulsión en la cual se encuentran las sustancias tensoactivas en su mayoría. Bajo tales condiciones el sistema presenta un radio de curvatura cero según explica la teoría de la cuña, lo cual permite una “libre” segregación de las fases y por lo tanto la presencia de tal mínimo de estabilidad.

Capítulo 5

Conclusiones y Recomendaciones

5.1.- Conclusiones

Las principales aplicaciones industriales de grasas y aceites se centran en la fabricación de jabones y de polímeros para la preparación de pinturas y barnices, si bien están siendo desplazados  por productos derivados del petróleo que resultan más competitivos.

Los diversos análisis físicos y químicos realizados a las diversas formulaciones de jabón, nos permiten generar una serie de conclusiones, de manera tal, de adecuarnos para la producción de un producto de gran calidad comercial.

• Del análisis sensorial pudo notarse que la formulación (lavaplatos) que poseía mejor consistencia, apariencia y mayor poder de lavado lo presentó la formulación que presentó el surfactante de mayor longitud (aceite de 80% soya – 20% aceite de cera).
• Mientras menor es la longitud hidrocarbonada del surfactante más agresivo resulta para la piel, esto ya que es más hidrofílico y por lo tanto puede difundirse más fácilmente en un medio acuoso.
• La formulación que contiene la mezcla tensoactiva de cadena hidrocarbonada más corta, presenta la mayor acción detergente (70% coco- 30% oliva), debido a que existe mayor presencia de grasas insaturadas.
• Pudo observarse que al existir un menor número de carbonos en la cadena lipofílica del surfactante, existirá tendencia hacia una mayor estabilidad en la espuma formada (formulación de 70% aceite de coco- 30% aceite de oliva y 70% aceite de palma- y 30% aceite de oliva)
• La formación de la espuma se favorece al disminuir la tensión superficial, debido a la acción del tensoactivo, lo cual favorece el aumento del área interfacial. La formulación que representa mejor este fenómeno son las formulaciones de 70% de aceite de coco- 30% aceite de oliva y 70% de aceite de palma- 30% aceite de oliva.
• Pudo observarse que la formulación que presenta mayor espumabilidad es la de 70% aceite de palma- 30% aceite de oliva, en contraste a la de 70% aceite de coco- 30% oliva, esto se debe a la presencia de mayor longitud en la cadena lipofílica del surfactante.
• En los estudios de estabilidad (barridos de formulación), las curvas que representan este fenómeno son del tipo sigmoidal, en dichas curvas pueden apreciarse las coalescencia de fases, unas más lentas que otras, esto se debe a la presencia de tensoactivos en el sistema. Además, al aumentar la presencia de sal (NaCl), la estabilidad del sistema se verá disminuida, esto se debe a que el agua tiene mayor afinidad química a los iones Na+ y Cl-.

5.2.- Recomendaciones

• A los jabones a base de aceite de palma, es recomendable agregarle alguna esencia para mejorar su olor, ya que en las pruebas realizadas, el olor de los jabones a base de palma no fue el más agradable.
• Realizar las mismas pruebas pero en jabones a base de aceites usados para poder apreciar si hay alguna diferencia en los productos obtenidos y así mejorar la investigación, a la vez de poder hacer una comparación de los resultados obtenidos en ambos jabones.

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Él se sentó a esperar bajo la sombra de un árbol florecido de lilas.

Pasó un señor rico y le preguntó: ¿Qué hace sentado bajo este árbol, en vez de trabajar y hacer dinero?

Y el hombre le contestó:
Espero.

Pasó una mujer hermosa y le preguntó: ¿Qué hace sentado bajo este árbol, en vez de conquistarme?

Y el hombre le contestó:
Espero.

Pasó un niño y le preguntó: ¿Qué hace Usted, señor, sentado bajo este árbol, en vez de jugar?

Y el hombre le contestó:
Espero.

Pasó la madre y le preguntó: ¿Qué hace este hijo mío, sentado bajo un árbol, en vez de ser feliz?

Y el hombre le contestó:
Espero.

DOS

Ella salió de su casa.

Cruzó la calle, atravesó la plaza y pasó junto al árbol florecido de lilas.

Miró rápidamente al hombre.

Al árbol.

Pero no se detuvo.

Había salido a buscar, y tenía prisa.

El la vio pasar,
alejarse,
volverse pequeña,
desaparecer.
Y se quedó mirando el suelo nevado de lilas.

Ella fue por el mundo a buscar.
Por el mundo entero.

En el Este había un hombre con las manos de seda.
Ella preguntó:

¿Sos el que busco?
Lo siento, pero no,

dijo el hombre con las manos de seda.
Y se marchó.

En el Norte había un hombre con los ojos de agua.
Ella preguntó:

¿Sos el que busco?
No lo creo, me voy,

dijo el hombre con los ojos de agua.
Y se marchó.

En el Oeste había un hombre con los pies de alas.
Ella preguntó:

¿Sos el que busco?
Te esperaba hace tiempo, ahora no,

dijo el hombre con los pies de alas.
Y se marchó.

En el Sur había un hombre con la voz quebrada.
Ella preguntó:

¿Sos el que busco?
No, no soy yo,

dijo el hombre con la voz quebrada.
Y se marchó.

TRES

Ella siguió por el mundo buscando, por el mundo entero.
Una tarde, subiendo una cuesta, encontró a una gitana.
La gitana la miró y le dijo:

El que buscas espera, bajo un árbol, en una plaza.

Ella recordó al hombre con los ojos de agua, al que tenía las manos de seda, al de los pies de alas y al que tenía la voz quebrada.
Y después se acordó de una plaza, de un árbol que tenía flores lilas, y del hombre que estaba sentado a su sombra.

Entonces se volvió sobre sus pasos, bajó la cuesta, y atravesó el mundo. El mundo entero.
Llegó a su pueblo, cruzó la plaza, caminó hasta el árbol y le preguntó al hombre que estaba sentado a su sombra:

¿Qué hacés aquí, sentado bajo este árbol?

Y el hombre dijo con la voz quebrada:

Te espero.

Después él levantó la cabeza y ella vio que tenía los ojos de agua,
la acarició y ella supo que tenía las manos de seda,
la llevó a volar y ella supo que tenía también los pies de alas.

Fuente:http://www.imaginaria.com.ar/11/1/andruetto3.htm

1. 1_Introduccion-a-los-Materiales

2. 2_Organización-atómica

3. 3_Defectos-e-Imperfecciones + 4_Difusion1

Estos aspectos son:

Parte 1: Introducción a los Materiales

1) Tipos de Materiales 2) Propiedades-estructura-procesamiento 3) Estructura de materiales cerámicos, vítreos y poliméricos 4) Propiedades y aplicaciones 5) Resistencia de los Materiales 6) Efecto de la temperatura 7) Relación resistencia-densidad

Parte 2: Organización atómica

1) Celdas unitarias 2) Relación entre radio atómico y parámetros con figuras. 3) Ecuaciones 4) Planos y direcciones 5) Sitios intersticiales 6) Estructura de materiales cerámicos e iónicos 7) Ley de Bragg

Parte 3: Defectos y difución

1) Tipos de defectos 2. Defectos puntuales 3. Dislocaciones de borde 4. Límites de grano 5. Ejemplos de todos los defectos 6. 1ra Ley de Fick 7. 2da ley de Fick. Explicarlas

El martes 29 de mayo llevaré los exámenes para quienes quieran revisarlos al final de la sesión de clase. Se les agradece revisar en caso que estén seguros que faltó algo por corregir, de no ser así se les agradece la colaboración porque a las 5 debo estar en el Firp. Recordar que en este examen no es si una respuesta está más o menos bien, es que se haya escrito y además esté bien. Gracias

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SEGUNDA PARTE

PROFESOR: Ronald Márquez
ESTUDIANTES: Molina Zinaí C.I: 19.995.157                                                                                                                                                                                          Morales Franklin C.I: 18.578.900                                                                                                                                                                                Noguera Yoselin C.I: 19.486.661                                                                                                                                                                                  Zambrano Jonathan C.I: 19.487.053
GRUPO 2

Mérida, 10 de Octubre de 2014.

Purificación de la Cera de Abeja

La cera de abejas, tal como se encuentra en los panales, es amarilla y tienen un olor particular análogo al de la miel. Para su purificación existen varios procedimientos:

En primer lugar, Midgley (1993) plantea que para purificar la cera se debe fundir en agua y después se le blanquea exponiéndola al sol. Para esto se vierte la cera fundida sobre un cilindro de madera, sumergido en parte de agua fría- caliente y se hace que gire con lentitud sobre su eje; la cera se reduce de este modo a laminas delgadas, que no se adhieren a la madera mojada; se le expone en seguida al sol colocada sobre un lienzo, y se le cubre con un tela clara para impedir que se ensucie.

De esta forma, el sol y la humedad atmosférica blanquean poco a poco la cera, a la que es necesario rociar con agua cuando no cae rocío durante la noche. Pero rara vez sucede que resulte completamente blanca en toda su masa, si no se repite este procedimiento varias veces. Cuando aparece blanca se hace pasar por agua caliente y se vierte en moldes. La cera que ha sido purificada de este modo es blanca y trasluciente en los bordes delgados; carece de olor y sabor y tiene un peso especifico de 0.96 a 0.966. Se funde entre 64 y 65ºC , pero a 30ºC se vuelve blanda y flexible siendo así fácil de moldear. A 0ºC y por debajo es dura y quebradiza.

En contraparte, Orantes (2012) patenta un proceso industrial de descontaminación de la cera de abejas, mostrado a continuación en la figura 1, en el cual se introduce la cera en un tanque de agitación a 90 °C, manteniéndola en este estado por unos 30 minutos para eliminar la humedad que esta pueda contener. Seguidamente, con la ayuda de un dosificador son agregadas al tanque tierras de diatomeas y carbón activado para que adsorban impurezas y blanqueen la cera, durante 30 minutos más con una agitación de 250 rpm. Después, la cera es pasada por unos filtros de placas y una laminadora.

Figura 1 Proceso Industrial de descontaminación de la cera

Fuente: Orantes (2012).

Asimismo, Nascimento (2008) explica que un método de purificación natural consiste en colocar la cera de abejas en baño maría a no más de 65ºC para fundirla, luego dejarla enfriar y raspar las impurezas de las caras del bloque formado con un cuchillo, repitiendo el proceso varias veces. También, comenta que se puede utilizar el proceso químico que consiste en la adición de ácido sulfúrico. El mismo, utiliza el 10% de ácido sulfúrico, el cual hace precipitar todas las impurezas y lo más importante, no deja ningún residuo.

Análisis para la Identificación de Contaminantes en la Cera de Abejas

Según el Instituto Nacional de Normalización de Chile (2007), para el control de calidad de la cera de abeja se deben realizar los siguientes análisis con el fin de detectar posibles contaminantes:
a) Identificación de parafina.
b) Identificación de acido esteárico
c) Identificación de almidón
d) Identificación de grasa
e) Identificación de resinas
f) Identificación de minerales
g) Identificación de colorantes

Cremas y Pomadas de Cera de Abeja

Una crema según describe Lieberman (1989), se trata de una preparación líquida o semisólida que contiene el o los principios activos y aditivos necesarios para obtener una emulsión generalmente aceite en agua, con un contenido de agua superior al 20%. De esta manera, Villarreal (2004) agrega que son formas farmacéuticas, formadas por dos líquidos no miscibles, en el que uno de ellos está disperso en el otro en forma de pequeñas gotas, estabilizadas por la presencia de surfactantes o emulsificantes que actúan en la interfase.

Además, suelen ser sistemas con una consistencia blanda y flujo newtoniano o pseudoplástico debido al contenido acuoso, que tienen como finalidad proteger la epidermis de la agresión de agentes externos y devolverle a la piel, el conjunto de nutrientes necesarios para darle un aspecto sano y luminoso. Así mismo, según su formulación pueden propiciar efectos antibióticos, contribuir con la cicatrización de lesiones y el alivio de dolores.

Por su parte, para Irache (2012), una pomada es una preparación semisólida que consta de una base en una sola fase en la que se pueden dispersar sustancias líquidas o sólidas. Dicho de otro modo, a diferencia de la crema que es un sistema bifásico, la pomada presenta una sola fase, lo que origina que esta fluya con mayor dificultad en comparación con las cremas que lo hacen más fácilmente. No obstante, el mismo autor expone que ambas preparaciones tienen un aspecto homogéneo y se formulan para conseguir una liberación local o transdérmica de los principios activos, o para generar una acción emoliente o protectora.

En este sentido, en el caso de las cremas y pomadas con cera de abeja, son diversos los estudios que confirman su poder antibiótico y cicatrizante sobre lesiones, en especial en las originadas por quemaduras, ya que atacan directamente a las bacterias Klebsiella spp. y otras Enterobacterias que originan la infección sobre este tipo de lesiones. Esto, en concordancia con Aguilera y otros (2006), para quienes las bacterias inhiben su crecimiento en las zonas donde se aplican los productos de colmena como miel y cera. Así mismo, Abdulrhman (2012), explica que las lesiones de mucosis oral pueden ser tratadas con formulaciones a base de miel y cera de abeja, con resultados equiparables a los medicamentos comerciales, porque la cera es insoluble con el agua y la saliva, generando con ello que la formulación permanezca durante un mayor tiempo sobre las lesiones.

Sin embargo, la aplicación antibiótica y sanadora de lesiones de quemaduras o heridas no es la única, según la formulación, las cremas y pomadas de cera de abejas también pueden estar destinadas a nutrir la piel, tratar estrías, arrugas, celulitis, acné y viejas cicatrices, para devolverle la lozanía, limpieza, presentación y con ello mejorar su esteticidad.

Clasificación de las Cremas

De manera general, las cremas pueden ser de dos tipos según la disposición de las fases en el sistema:

1.- Hidrófobas o Emulsiones W/O: La fase continua o externa es la fase lipofílica debido a la presencia en su composición de tensoactivos tipo Agua en aceite (W/O). Para Torres (2013), deben usarse en casos de piel seca o dermatosis crónica, puesto que la fase interna consiste en gotitas de agua rodeadas por la fase oleosa, que no se absorben con tanta rapidez en la piel y que tienen un efecto oclusivo que reduce la pérdida transepidérmica de agua en la piel.

2.- Hidrófilas o Emulsiones O/W: La fase externa es de naturaleza acuosa debido a la presencia en su composición de tensoactivos tipo aceite en agua (O/W), tales como jabones sódicos o de alcoholes grasos sulfatados y polisorbatos. Según Torres (2013), se recomienda para casos de piel normal o presencia de ligera resequedad, ya que las gotas oleosas que se sitúan dentro de la fase acuosa, se absorben rápidamente en la piel engrasándola sin dejar un rastro oleoso, mientras la parte acuosa se evapora generando un efecto refrescante.

Características de las Cremas

Según Torres (2013), las cremas deben caracterizarse por presentar:

a) Buena tolerancia en la piel, para que no cause irritación o sensibilización.
b) Facilidad para transferir rápidamente a la piel las sustancias activas.
c) Caracteres organolépticos agradables al consumidor (color, olor, textura).
d) Estabilidad con el medio ambiente para que pueda conservarse.
e) Invariabilidad del principio activo, es decir compatibilidad física y química entre los ingredientes y al material de almacenamiento.
f) Consistencia conveniente para que pueda ser extendida fácilmente sobre la piel.
g) Capacidad para incorporar sustancias solubles en agua y en aceite.
h) Capacidad para actuar en piel grasa o seca.
i) No propiciar la deshidratación o desengrase de la piel.

Función de los Componentes de una Crema

Miñana y Goncalves (2011), justifican la presencia de los componentes de una crema de la siguiente manera:

1.- Constituyentes Oleosos:

Pueden ser de origen orgánico o mineral y se utilizan bien sea para que actúen como una barrera protectora contra la pérdida de humedad luego de la aplicación del producto sobre la piel, porque poseen características terapéuticas o porque pueden intervenir en el transporte de sustancias liposolubles como perfumes y pigmentos.

1.1.- Aceites minerales, vaselina y ceras minerales: Los aceites minerales son hidrocarburos líquidos, las vaselinas hidrocarburos insaturados que humectan la piel y las ceras minerales hidrocarburos saturados de peso molecular elevado. Estas últimas, son utilizadas para modificar el comportamiento reológico de las formulaciones o para inhibir la cristalización de otros componentes.

1.2.- Aceites y Grasas Vegetales y Animales: Contienen triglicéridos de ácidos grasos, insaturados o saturados, que presentan capacidad de penetración en los tejidos y contienen vitaminas, esteroides, lecitina que le confieren propiedades nutritivas y emolientes a la piel.

1.3.-Ceras animales y vegetales: Son esteres de ácidos grasos naturales, de esteroles o de alcoholes triterpénicos, que cuentan con una buena capacidad de penetración a través de la piel. Entre ellas se destacan la cera de abeja y la lanolina. La cera de abeja es un agente solidificante, antibiótico y cicatrizante. Mientras que la lanolina es un agente emulsificante, transportador de sustancias liposolubles y emoliente, que reemplaza la grasa natural de la piel y contribuye con su elasticidad.

1.4.-Alcoholes grasos y esteroles: Son usados como emolientes por su poder de penetración en la piel, neutralizan parcialmente el poder de oclusión de constituyentes menos polares y disminuyen la fluidez de muchas preparaciones, sin alterar sus propiedades reológicas.

2.- Agua y constituyentes polares:

2.1.- Agua: Es el más utilizado por su compatibilidad y se usa en su forma destilada o desionizada, ya que ciertos iones pueden causar efectos como enranciamiento de aceites vegetales y animales, desestabilización de emulsiones, coloración indeseable y desarrollo de bacterias.

2.2.- Alcoholes: Son utilizados como solventes, desinfectantes y astringentes. Su evaporación rápida le proporciona a la piel un efecto refrescante. Poseen una buena capacidad de penetración de la piel y mejoran las propiedades reológicas.

3.-Agentes viscosantes:

Se trata de compuestos hidrófilos de origen vegetal, animal o sintético. Son empleados para espesar las preparaciones que tienen baja viscosidad y para estabilizar las emulsiones de fase continúa acuosa. Los más comunes son: los mucílagos vegetales (goma arábiga, goma tragacanto), los alginatos, los derivados de la celulosa (metilcelulosa y carboximetilcelulosa), las proteínas y los productos de degradación (gelatina) y ciertas sustancias vegetales como la bentonita.

Pruebas de Control de Calidad de las Cremas

Para garantizar la calidad de las cremas, Torres (2013) presenta el siguiente listado de pruebas:

a) Estabilidad de activos.
b) Estabilidad de coadyuvantes.
c) Comportamiento reológico: consistencia, extensibilidad.
b) Pérdida de agua y otros componentes volátiles.
c) Homogeneidad: separación de fases, formación de exudados.
d) Tamaño de partícula de la fase dispersa: distribución de tamaño.
e) pH.
f) Contaminación por partículas extrañas o microorganismos.

Formulación de Cremas y Pomadas de Cera de Abeja

De manera general, para obtención de la crema, se deben mezclar por separado los componentes de cada fase en caliente, luego incorporar una fase en la otra, mezclar, enfriar y homogeneizar. No obstante, para las pomadas, la preparación es un poco más sencilla, pues se prepara una sola fase, tal como se visualiza seguidamente en las figuras 2 y 3.

Fuente: Irache, J. (2012).

En este sentido, los componentes de las cremas o pomadas se elegirán de acuerdo al objetivo que se persiga con la aplicación de la crema, pues como ya se ha discutido en apartados anteriores, las cremas con cera de abeja según su formulación, pueden presentar diversos beneficios para la piel. Así, la cera puede emplearse como componente en cremas humectantes, para quemaduras, estrías, arrugas, celulitis, bálsamo labial y hasta para protector solar.

En el caso de las cremas hidratantes, Solé (2014), propone una crema (O/W) formulada con 68% de agua, 23,7% de aceite de coco, 30% de cera de abeja y 0,3% de esencia, que busca humectar y devolverle la lozanía a la piel, producida a partir del calentamiento en baño de maría y mezclado por separado de cada una de las fases, para posteriormente, integrar poco a poco en forma de hilo la fase oleosa a la acuosa mediante el mezclado permanente en un equipo especial. Esta formulación puede ser mejorada, si se adicionan otros componentes antibióticos y beneficiosos para la nutrición de la piel como el gel de aloe vera y la vitamina E.

También, se ha elaborado según la Revista del Consumidor (2005), a partir del uso aproximado de 67,7% aceite de almendras (puede sustituirse por algún otro aceite vegetal, como aceite de oliva puro, de aguacate o germen de trigo), 23,7% de lanolina, manteca de cacao 2,2 %, cera de abeja 6,5 %, agua caliente y esencia de rosas (o cualquier tipo de aroma), una crema humectante para piel seca. Desde la perspectiva más general, el proceso para la obtención de dicha crema, consiste en agregar a un recipiente la cera de abeja y la manteca de cacao, llevarlo a baño María, remover hasta fundir y posteriormente, añadir la lanolina y el aceite de almendras. Luego, se retira del baño de maría, se le adiciona el agua caliente, se mezcla de manera constante hasta que tome una apariencia cremosa y finalmente, se incorpora la esencia.

Por su parte, en cuanto a las quemaduras, Remiro (2000) presentó una patente de una pomada para quemaduras, cuyo objetivo es regenerar heridas causadas por quemaduras, con un efecto cicatrizante que no deja marcas posteriores. Para la misma, empleó 77 % de aceite de oliva, 8 % de cera de abeja y 15 % de ramas de sauco. En su elaboración, se calienta el aceite de oliva a 180 °C, luego se adicionan las ramas de sauco, previamente troceadas, se deja a cocción hasta extraer todo el zumo de sauco y se filtra en caliente. Posteriormente, se añade la cera de abeja y se mezcla hasta homogeneizar.

Algunas variaciones en la formulación de la pomada para quemaduras son las propuestas por Lombardero (2011) y Herrero (2000). El primero usa 20% de aceite de oliva, 20% de cera de abeja, 15% de corteza de saúco y 45 % de castañas peladas, logrando una pomada que alivia el dolor y picor del paciente con quemaduras. Para su obtención, las castañas troceadas y las raspaduras de corteza de sauco, son mezcladas con el aceite de oliva y calentadas durante el tiempo apropiado hasta conseguir una buena cocción, luego es integrada la cera de abeja y finalmente la formulación es filtrada.

Mientras que Herrero (2000), patentó una pomada hecha por triturado, cocción y posterior filtrado, en la que intervienen las siguientes materias primas: aceite de oliva 45%, cera de abejas 5%, colofonia 5%, ajo 5 %, romero 4%, celidonia 5%, sauco 7%, laurel 3%, siempreviva 8%, cañada de huesos 4 %, diaquilón, celidonia 4%, aceite de almendras 2 %, sulfato de aluminio 2 %, oxido de zinc 2 % y sulfato de potasio 2%, para el tratamiento tópico de quemaduras, obteniéndose una rápida curación libre de cicatrices.

Dentro del mismo contexto, se ha conseguido evidencias del uso de la cera de abejas en una crema fría de limpieza (cold cream), propuesta por Goncalves y Miñana (2011). Este tipo de crema es utilizada como agente de limpieza y humectante, presenta un contenido elevado en componentes lipídicos y como variante de las formulaciones anteriores, emplea como la cera de abejas y el bórax, en las siguientes proporciones: aceite 50%, cera de abejas 6-7%, bórax 1-3%, agua 40%.

Dentro de este marco, Campos (2013) plantea también una crema para estrías, que incluye entre sus componentes 90% de cera de abeja, 10% de aceite de almendras dulces, una relación de gotas por cada 100 gramos de cera de abeja: 10 gotas de tintura madre de cola de caballo y de 5 gotas de rosa mosqueta. Para su elaboración, se procede a derretir la cera de abeja en un recipiente en baño de maría, una vez derretida, se añade el aceite de almendras dulces y la tintura de cola de caballo, se mezcla y finalmente se agrega el aceite de rosa mosqueta.

Cabe mencionar, que García (2013) presenta una crema similar, pero esta vez destinada al tratamiento de la celulitis, constituida por aceite de coco, cera de abejas rallada, hamamelis, aceite de enebro, aceite de romero, aceite de pomelo y aceite de ciprés.

Ahora bien, otra variante que se presenta, es un protector solar formulado por González (2014), cuya composición aproximada es 60% Aceite, 40% cera de abejas y óxido de zinc de grado USP. La técnica aplicada, es similar a lo anteriormente expuesto y consiste en derretir la cera en el aceite y agregarle polvo de óxido de zinc.

Por otra parte, Guerra (2014) describe un bálsamo labial a base de cera, que aunque se desvía de la idea principal de la elaboración de una crema, se vincula porque la fórmula se constituye principalmente de cera de abeja, combinado con aceite de almendras dulces, aceite de vitamina E y aceite esencial. El procedimiento aplicado, es semejante a los anteriores, con la variación que se agrega más cera de abeja, con la finalidad de que tenga un aspecto más sólido.

Resulta interesante mencionar, que una vez culminado el proceso de obtención de la crema es necesario proceder a envasarla, para su conservación y posterior comercialización. Para ello, la crema es depositada en recipientes con tapa y conservada en un lugar fresco, seco y oscuro. El envase deberá contener una etiqueta con el nombre del producto, la fecha de elaboración y la fecha de caducidad.

Cera de Moldear de Abeja

La cera de moldear o plastilina, según describe el portal web Ecuared (2014), es un material moldeable plástico de colores variados que contiene entre sus componentes: aceite, cera, cinc, azufre y cadmio. Es un polímero; es decir, un compuesto formado por una larga cadena de pequeñas moléculas idénticas unas de otras. De acuerdo con las características de las moléculas los polímeros pueden ser sólidos o líquidos; en este caso, la plastilina es sólida pero si se expone al calor se derrite y se vuelve líquida para volverse a solidificar al enfriarse.

La plastilina, como plantea la Secretaría de Cultura, Recreación y Deporte (2010), es usada frecuentemente por los niños y las niñas de todas las edades para jugar, también para realizar maquetas o trabajos del colegio o el jardín infantil. Según estudios que se han hecho, trabajar con plastilina ayuda a que los pequeños mejoren su desarrollo y destreza con las manos, también la imaginación. Los niños nunca van a tener miedo de dañar un pedazo de plastilina: eso permite que se acerquen a este material con total confianza y libertad.

De igual manera, la cera de moldear además de ser formulada para el uso de los infantes, según su composición tiene diversas aplicaciones, entre las que destacan la utilización en el modelado de esculturas y piezas odontológicas. Esto, gracias a que se puede mezclar un tipo de cera con otras o con sustancias que ayuden a reforzar, ablandar o modificar cualquiera de las propiedades mecánicas de este producto con fines muy diversos. La cera de abeja es una sustancia natural con una larga historia como medio escultórico, habiéndose utilizado desde siempre para los modelos de los vaciados en bronce.
De este modo, Midgley (1993) expone que la cera de abeja virgen exenta de aditivos, se puede utilizar como material de modelado, siendo necesaria tan solo la ayuda de espátulas metálicas o similares calentadas con hornillo de alcohol o mediante otros procedimientos parecidos. Con mucha frecuencia y para facilitar esta labor, se emplean compuestos en los que se utilizan productos que dan mayor plasticidad a la cera, como la vaselina, la manteca, el aceite o la esencia de trementina: al ablandar la cera, esta se puede modelar con más facilidad, hasta el punto de poder dar forma con el calor de las manos.
Por su parte, en la elaboración de mezclas céreas se puede improvisar en cuanto a la cantidad de los distintos componentes, pero conviene adquirir previamente un mínimo conocimiento con la observancia y el respeto por formulas tradicionales como base inicial. En general, según el mismo autor, la preparación del compuesto suele ser la misma para casi todos los casos: se funde la cera al baño de maría y luego se agregan los demás productos que se tendrán que fundir y mezclar con la cera, mientras se remueve el producto, mezclando bien durante algunos minutos para evitar la formación de grumos.
En ciertas fórmulas se suministra el color al añadir pigmentos en polvo y en algunas ocasiones la cera de abejas se puede sustituir por parafina, la manteca por aceite (e incluso margarina) y la esencia de trementina por aguarras simil. Por supuesto, no es un material apropiado para formas de grandes dimensiones debido a sus propias limitaciones de carácter mecánico, pero puede servir para configurar modelos de tamaño medio o como superficie de recubrimiento.
Por otro lado, debe comentarse que hasta hace muy poco, para el modelado se utilizaba en gran medida la cera de abeja, sin embargo, debido a su alto costo, se ha visto ampliamente remplazada por las ceras micro cristalinas, mas económicas, estos nuevos tipos de cera son subproductos de la industria del petróleo y se produce en diversas mezclas, proporcionando al escultor ceras duras, blandas y dúctiles, apropiadas para los diversos tipos de modelado, aunque estas son más contaminantes.

Tipos de Ceras para Moldear

a) Cera roja: Es una cera dura y como es muy apropiada para vaciados, se modela normalmente sobre un macho. Es una cera para todo uso, que se modela como si fuera una arcilla para hacer una figura capa a capa.
b) Cera blanca: Es un medio solo para modelado y su fórmula proporciona un fino detalle.
c) Cera de abeja: Es una sustancia natural con una larga historia como medio escultórico y modelado.

Propiedades de la Cera de Moldear

Para Navarro (2005), las plastilinas o ceras de moldear, deben contar con las siguientes propiedades:
• Ser utilizable más de una vez.
• Ser maleable, pero de una manera que los objetos modelados no pierden su forma después de modelados.
• Ser adecuados para el modelado de objetos grandes y pequeños.
• No ser pegajosa ni desmoronarse durante el uso.
• Totalmente saludable para las personas y el ambiente.

Formulaciones de la Cera de Moldear

El reconocido portal web Formoso Procesos industriales, presenta la fórmula de una pasta semisólida o plastilina, destinada al uso de los niños, en la que se emplea como constituyentes: cera de abejas, lanolina, aceite de oliva y colorantes naturales. Para su elaboración, primeramente la cera y la lanolina son fundidas en aceite de oliva al baño de maría. Luego son mezclados hasta homogeneizar y el producto es vertido en un recipiente plano donde se le integrará el colorante deseado. Finalmente, es dejado enfriar a temperatura ambiente y es cortado en láminas o barras.

De igual manera, Ybarra (2010) expone algunas formulas para la obtención de la cera para moldear, empleando el mismo procedimiento anterior, pero con algunas variaciones en los ingredientes. La primera formulación, emplea los mismos ingredientes e integra un copal blanco que se adiciona al mismo tiempo de la cera de abeja para que se funda.

Por su parte, la segunda usa cera de abejas, parafina y brea en iguales composiciones, 33,3 %, añadiendo para que funda la brea antes que la cera y la parafina. Mientras que en la tercera posibilidad, plantea la utilización de una mezcla de cuatro partes de cera, tres de trementina blanca y un poco de aceite de oliva y minio o arcilla roja para colorearla y hacerla opaca. Es importante mencionar que la cera obtenida puede ser mejorada al agregarle petrolato para brindarle una mayor maleabilidad.

Asimismo, Franco (2010), describe tres ceras de moldear con diferentes durezas, las cuales varían de acuerdo a la composición de sus ingredientes, tal y como se muestra seguidamente en la tabla 1. Para su preparación, la cera es triturada y puesta a fundición en baño de maría a temperaturas entre 63 y 67° C, luego es añadida y mezclada de forma constante la parafina a 58° C, posteriormente, es adicionada la calofonia con agitación permanente a 90° C y una vez fundida la calofonia es agregada la brea en la composición deseada. Seguidamente, el producto es filtrado en un colador de hierro y vaciado sobre un molde de yeso hasta que alcance la temperatura ambiente.

Tabla 1. Ceras de moldear de diferentes durezas.
Componente Cera dura Cera media Cera blanda
Cera de abeja     40%              45%              40%
Parafina               40%             30%               30%
Colofonia             20%            20%               20%
Aceite Mineral    -                 10%                    -
Brea Opcional al gusto Opcional al gusto Opcional al gusto
Fundición       60/67°C        50/57°C      Menos de 93°C
Fuente: Franco (2010).
Además, la empresa Stockmar utiliza en la fabricación de su cera de modelar las siguiente materias primas: parafina 64 %, cera de abeja 30%, trementina de Venecia 3 % y 3% de pigmento, obteniendo un producto con excelentes propiedades de modelado, seguro para la salud de los consumidores y el medio ambiente con una amplia paleta de colores.

Creyones de Cera de Abeja

Los creyones de cera o barras de cera, según Rena (2008) están compuestos por un pigmento de colorante y cera, que se utilizan de la misma manera como si fuesen lápices de colores. Forman trazos anchos y suaves, pueden afilarse aunque no duren mucho afilados y si se utilizan suavemente formarán señales granuladas que se mostrarán en gran proporción en el papel blanco. Este efecto se puede aprovechar para colorear objetos con textura.
Asimismo, Ecuared (2014) agrega que los creyones son un instrumento indispensable para el fomento de la imaginación en el niño puesto que con ellos pueden estimular sus capacidades artísticas y son la mejor opción para promover el desarrollo la motricidad fina en los más pequeños. Además, a los niños les gusta cubrir con suavidad y rapidez amplias superficies y experimentar una gran gama de colores.
Por lo general, los creyones están hechos de dos productos básicos: cera de parafina y pigmento en polvo. De este modo, Gil (2013) expone que la cera se almacena en tanques calentados donde se añaden los pigmentos y se mezclan. A continuación, la mezcla se vierte en moldes de lápices de colores a partir de la punta y se llenan hacia arriba. Una vez que la mezcla de cera se enfría, se inspecciona cada lápiz y si el lápiz no pasa la inspección, se envía de nuevo a ser fundido y moldeado, mientras que el resto de los lápices de colores se introducen en un cilindro. Por su parte, las etiquetas se incorporan después en un cilindro giratorio, mientras que un rodillo las presiona contra pegamento, envolviéndola alrededor del lápiz dos veces para dar fuerza al creyón.

Es de resaltar, que la incorporación de cera natural de abeja en la fabricación de creyones, es de suma importancia para que el producto no sea tóxico, en virtud de que los principales usuarios son niños en su más temprana edad. Así, como materia prima esencial la cera de abeja puede llegar a constituir hasta el 60 % del total de la formulación y es conveniente que contenga pigmentos orgánicos vegetales.

Características y Propiedades de los Creyones de Cera

Según comenta Ecuared (2014) y Cinvestav (2013), los creyones de cera deben presentar las siguientes propiedades:

• Consistencia y plasticidad (suavidad o dureza), es decir, deben ser resistentes a la rotura por manipulación.

• Adherencia al papel, dicho de otro modo, que durante los trazos no queden residuos en forma de grumos sobre el papel.

• Capacidad de deslizamiento sobre el papel para facilitar la pintura.

• Vivacidad y brillo de los colores.

• Marca y nombre del fabricante, país de origen y, lo más importante, el empaque debe indicar con un claro distintivo que no son tóxicos.

• Lavable fácilmente de las mesas, paredes o cualquier superficie.

Calidad de los Creyones de Cera

Para Gaytan (2005), las pruebas para el control de calidad de los creyones de cera deben ser:
• Grado de toxicidad.
• Dureza.
• Suavidad en la escritura.
• Calidad cromática.
• Punto de fusión.

Formulación de los Creyones de Cera

En lo que respecta a técnicas o procedimientos realizados para la elaboración de crayones utilizando cera de abeja, se ha encontrado lo siguiente:

Gaytan (2005) presenta la elaboración de crayones a partir del cerote, donde la materia prima es obtenida de la planta de candelilla. Los crayones básicamente están compuestos de cera de candelilla entre 50 y 90%, cera de abeja o parafina en un porcentaje de 7 a 43% y un colorante vegetal o sintético de composición entre 3 y 7%. Cabe destacar, que la cera de candelilla, permite aprovechar su calor latente de fusión para fundir otras ceras que sean adicionadas a la composición, disminuyendo con ello el uso de energía.

En tal sentido, para la técnica de obtención de creyones con parafina y cera de abeja, se procede a fundir la cera de candelilla (65-69°C), una vez completado el proceso, se filtra y se decanta la cera resultante. Luego, en proporción de 70% de cera de candelilla, se coloca en una marmita con control de temperatura, se le adiciona cera de abeja al 13%, 10% de `parafina y 7% de colorante, se agita la mezcla hasta homogeneización, se vierte en moldes adecuados y se enfría a temperatura ambiente.

Por otro lado, Johnson (2013) da a conocer una formulación de creyones de cera con jabón rallado, cera de abejas y pasta colorante para alimentos. En ella, funde partes iguales de cera de abeja y jabón rallado a alta temperatura por unos 30 minutos, se remueve hasta que la mezcla esté suave y se le adiciona el pigmento poco a poco. Posteriormente, se vierte la mezcla en un molde de aluminio, previamente rociado con aceite, con el propósito de que el aceite permita remover fácilmente los crayones del molde cuando se enfríen.

De igual manera, Martínez (2013) formula la fabricación de creyones a partir de una composición aproximada de 90% cera de carnauba (cera de palma) y 10% de cera de abeja, complementada con pequeñas proporciones del colorante seleccionado, como pigmentos de la tierra, colorantes cosméticos, tiza o gel colorante alimentario. El proceso consiste en fundir en un recipiente la cera carnauba completamente antes de añadir la cera de abeja, adicionar el pigmento en la cera y mezclar hasta homogeneizar. Luego, se deposita la cera de color en el molde. Es importante destacar, que los lápices de colores se endurecen a temperatura ambiente durante al menos 2 horas.

REFERENCIAS

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Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Departamento de Química Industrial y Aplicada

Laboratorio de Química Industrial

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA PARTE I

GRUPO 1

León. Reina

C.I:18.906.332

Lema. Carlos D.

C.I:18.966.090

Nava. Nohely

C.I:20.571.344

Quintero Amanda

C.I:20.198.729

Mérida,  Octubre de 2014

CERA DE ABEJAS

El término “cera” se refiere a mezclas de diferentes compuestos como: ésteres, hidrocarburos de cadena larga, cetonas, entre otros, que forman materiales con altos puntos de fusión y gran resistencia al agua. Existen ceras de origen animal, vegetal y de microorganismos. Químicamente las ceras son los ésteres de ácidos grasos saturados e insaturados de cadena larga (14 a 36 carbonos) con alcoholes grasos, que son alcoholes alifáticos monohidroxílicos de elevada masa molecular (12 a 40 carbonos) [1].

La cera de abeja es un producto graso producido por las abejas para construir sus panales. Las abejas segregan la cera de entre 12 y 30 días de edad en forma de pequeñas escamas redondeadas en las cuatro glándulas ventrales que tienen en la parte inferior del abdomen, y se sintetiza como una reducción de azúcares de origen alimenticio. La cera recién producida por las abejas, tiene un color blanco, pero va adquiriendo un color amarillento a medida que entra en contacto con las abejas, la miel, el polen y el propóleo.

Las fases del proceso de fabricación de la cera de abejas son: las abejas comen miel, y en el intestino se absorben las moléculas de los azúcares (6 carbonos). De allí pasan al interior de su cuerpo, donde son trans­formados en fragmentos pequeños (2 carbonos). Luego, en las glándulas cereras, se re combinan de diferente manera para formar por un lado los ácidos grasos y los hidrocarburos (entre 14 y 41 carbonos), y por otro los esteres y los alcoholes de la cera (entre 28 y 54 carbonos). La mezcla de estos productos es lo que se conoce como cera de abejas [2].

La fabricación de cera a partir de la miel tiene un costo de entre 4 y 12 Kg de miel por cada Kg de panal construido por las abejas. Parte de este costo es el cambio químico que se produce en el organismo de la abeja de los componentes de la miel a los de la cera. La otra parte es que para moldear la cera y hacer los panales se necesita una temperatura de “moldeo”, unos 40º C [2].

La obtención de la cera de abejas se hace mediante la práctica de la apicultura, actividad dedica a la crianza y cuidado de las abejas con el fin de recolectar y aprovechar los productos que se obtienen del trabajo de dichas abejas.

USOS Y APLICACIONES

La cera de abeja ha jugado un papel importante en la historia y la tradición popular desde hace muchos años. Históricamente la cera de abeja ha sido utilizada para la fabricación de velas, que con los avances tecnológicos como el descubrimiento de la electricidad han desplazado un poco el uso de velas, éstas ya no se usan como instrumento de iluminación para estudiar, trabajar o alumbrar caminos sino mas bien, son parte decorativas de diversos espacios. La cera de abeja en la antigüedad también era utilizada en los sellos de los sobres de las cartas, para hacer esculturas, para sellos de ataúdes entre otros.

En la actualidad debido a las características, propiedades y bondades  de la cera de abejas es utilizada tanto en productos artesanales como industriales:

• Productos industriales: La industrial actual utiliza la cera como componente aislante e hidrófugo de numerosos componentes. Por ejemplo se emplea en los cables eléctricos para aislar el cobre de la humedad, circuitos electrónicos, para proteger las pieles, en la confección de barnices, para pulimentos, tintas, colores, cerillas, ceras  de protección para los esquejes. [3]
• Cosmético y Farmacéutico: Entra en la composición de pomadas y cremas, como base grasa y como espesante. En este caso suele utilizarse cera de opérculos, de la mejor calidad, para evitar problemas de residuos y de alergias. El uso mayoritario en este campo es la cera de depilar, que es una mezcla de cera de abejas con resinas. La cera de abeja posee propiedades antiinflamatorias y cicatrizantes una de las razonas por las que es muy utilizada en productos cosméticos y farmacéuticos.
• Impermeabilización y protección: Para recubrir cordones de costura en zapatería, carto­najes, incluso en algunas culturas la carne seca (tipo mojama).
• En la fabricación de betunes y cremas de zapatos.
• Para proteger recipientes del ataque de los ácidos de los zumos de frutas y de otros agen­tes corrosivos.
• Velas artesanales y aromáticas.
• Joyería y modelado de escultura: Para realizar modelos de piezas, por su maleabilidad [2].
• La cera de abejas en algunos países de Asia y África es utilizada para crea tejidos de batik, y en la fabricación de pequeños adornos de metal por medio del método de cera fundida [4].
• Actualmente empresas como Stockmar y Filana utilizan la cera de abejas para la fabricación de creyones de cera.
• Stockmar también fabrica cera de moldear a partir de la cera de abejas.

PROPIEDADES FISICAS

La cera de abeja, es un material inerte con alta plasticidad a temperatura relativamente baja (alrededor de 32ºC) [5]. Su punto de fusión no es constante, ya que la composición varía levemente dependiendo de su origen. Los valores citados típicos se encuentran entre (62ºC a 65ºC). Su densidad relativa a 15ºC se reporta entre ( 0.958 mg/m³ a 0.970 mg/m³), mientras que su conductividad térmica estable como (0.25 W/mK) aproximadamente [6].

También se conoce que la viscosidad a 100 ºC reporta un valor menor a 20mPa. El punto de ebullición es desconocido y presenta un punto de inflamación a temperaturas mayores de 180 ºC [7].

PROPIEDADES QUIMICAS

Las ceras son ésteres de los ácidos grasos con alcoholes de peso molecular elevado, es decir, son moléculas que se obtienen por esterificación; reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol, que en el caso de las ceras se produce entre un ácido graso y un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Son sustancias insolubles en agua pero solubles en disolventes no polares, orgánicos. Todas las ceras son compuestos orgánicos, tanto sintéticos y de origen natural además son las sustancias más eficaces para reducir el nivel de humedad y permeabilidad debido a su alta hidrofobicidad y ácidos grasos insaturados. [8]

Partiendo de este concepto podemos inferir que existen varios tipos de ceras cuyas composiciones químicas varían ligeramente.

La cera contiene una alta proporción de diversos ésteres de cera: C40 a C46 especies moleculares, sobre una base de 16:0 y 18:0 en ácidos grasos, algunas con grupos (hidroxilos) en las posiciones omega-2 y omega-3. Además contiene algunos diésteres con hasta 64 carbonos los cuales pueden estar presentes junto con triesteres, hydroxypolyesteres y ácidos libres. Uno de estos compuestos es el triacontanol palmitato. [8]

Los esteroles están molecularmente dispersos en la cera compuestos entre 27 a 29 átomos de carbono.

El Acido ursolico es un compuesto triterpénico pentacíclico, es decir, de 30 carbonos que está conformado por 5 anillos, el cual se encuentra en una menor proporción en la cera, alrededor de un 2%. [8]

Se pueden destacar algunos tipos de ceras como lo es la cera de abejas la cual es alta en diversos ésteres de cadenas largas y cortas. Los ácidos grasos libres en la cera de abeja tienen un total como máximo de 9 a 10%. La cera de abejas se compone principalmente por una mezcla de hidrocarburos, ácidos grasos libres, monoésteres, diésteres, monoésteres, hidroxi- poliésteres, poliésteres de ácidos grasos y algunos compuestos no identificados. Cada clase de compuestos consiste de una serie de homólogos que difieren en longitud de cadena de carbono por dos átomos. [8]

La cantidad de pares n alcanos (C22-C32) aumenta de color más oscuro en comparación con cera de abejas de color claro, probablemente debido a la acumulación de residuos de abejas que se encuentran en las células de peine de color más oscuro. También el tratamiento térmico aplicado durante la purificación puede resultar en cera de abejas un cambio significativo en su composición dependiendo de la temperatura y tiempo de calentamiento. [9]

Finalmente la cera de abeja suele contener: ácido esteárico en abundancia, ácidos grasos saturados (palmítico y tetracosanoico), ácidos insaturados (palmitoleico, oleico, linoleico, linolénico), además de alquenos como el z-9-tricoseno que está en menores cantidades que los n-alcanos presentes. [10]

La cera de Jojoba es líquida con un punto de fusión de 7 C, la cual contiene principalmente C38 a C44 ésteres metílicos con un enlace doble en cada fracción de los grupos alquilo, debido a los altos niveles de alcoholes esterificados con ácidos grasos de cadena larga (más del 98%) de 18:1, 20:1 y 22:1.

La Cera de salvado de arroz y la cera de girasol tienen la más alta temperatura de fusión, debido a los niveles más altos o de cadena larga de ésteres. La Cera de salvado de arroz contiene ésteres de ácidos grasos (26:0 -30:0 átomos de carbono) y alcoholes de cadena larga (C26-C30). La Cera de girasol (16:0 -20:0 átomos de carbono) está vinculada a los ácidos grasos C30-C34, dando C46-C54 especies moleculares. Como ya se ha mencionado, los ésteres de cera de abeja son un poco más cortos (de ahí la temperatura de fusión inferior), que consiste de C40-C46 especies moleculares. [8]

En las definiciones prácticas de las ceras se emplean propiedades físicas, en lugar de químicas; una cera debe ser sólida a 20°C (68°F), ser cristalina, fundir arriba de 40°C (140°F) sin descomposición; tener una viscosidad relativamente baja por arriba del punto de fusión, tener propiedades de consistencia y de solubilidad que dependan estrechamente de la temperatura y poder pulirse con la aplicación de una presión ligera. [11]

PROPIEDADES FARMACEUTICAS

Los esteroles son terapéuticamente útiles compuestos con eficacia para disminuir los niveles de colesterol. La Incorporación de los esteroles a los diferentes alimentos  puede ser conveniente. Sin embargo, la incorporación de esteroles en los alimentos es complicado por las propiedades físicas que poseen, además son difícilmente solubles en grasa o aceite. Los esteroles se encuentran como cristales en los productos alimenticios, estos cristales están menos disponibles para reducir el colesterol en sangre que los llamados dispersos o “libres”. [8]

En cosmetología se emplea para cuidar la piel delicada, especialmente cuando está seca. Limpia la epidermis, suaviza y alimenta la dermis, previniendo de esta manera el envejecimiento cutáneo. Los productos que contienen cera de abejas suavizan la piel. La cera blanca entra normalmente en la composición de cremas nutritivas, astringentes, delimpieza, y en mascarillas para el cutis.
Se usa ampliamente en la preparación de cremas, pomadas, emplastos, crayones labiales, cremas limpiadoras y astringentes, mascarillas faciales y cremas de belleza. En la preparación de moldes para prótesis dentales, en la confección de pulimentos, así como en otros múltiples usos farmacéuticos, cosméticos, médicos e industriales.

Las propiedades terapéuticas de la cera de abejas eran conocidas ya en la antigüedad. Avicena en su famoso “Canon de la medicina” cita cierto número de fórmulas de medicamentos, en cuya composición figura la cera de abejas. La cera reblandece los tumores duros, también se dice que la cera succiona los venenos, por eso se aplica en forma de pomada sobre las heridas ocasionadas por el extremo envenenado de las flechas y así el veneno no aporta ningún daño.

Hoy día, la cera de abeja sigue ocupando un destacado lugar en la preparación de medicamentos. Según la Farmacopea Estatal de la URSS, los emplastos, pomadas y cremas deben prepararse en las farmacias a base de cera de abeja. Sin esta sustancia no pueden ser preparados los emplastos: adhesivo, mercurial, de meliloto y de jabón; las pomadas: alcanforada, de cantáridas para usos veterinarios, de cera, de plomo, de zinc, etc. La cera de abejas es rica en vitamina A: 100 G de aquélla contienen 4096 U.I. (Unidad Internacional. 1 mg. de vitamina A corresponde a 3300 U.I.) mientras que la carne de res contiene tan sólo 60 U.I. de esta vitamina. Al usar preparados a base de cera de abejas, el cutis se hace suave y aterciopelado. La cera blanca figura en la composición de cremas, astringentes, de limpieza, blanqueadoras, así como de máscaras para el rostro. Constituye una excelente sustancia que sirve de base concentradora para la mayoría de los cosméticos. En Estados Unidos, al chicle (cera de los panales) se le atribuye ciertas propiedades útiles, entre otras, la de activar la secreción de saliva y de jugo gástrico, así como la de eliminar los cálculos dentarios y las concentraciones de nicotina en los fumadores.

Mascar los caramelos de miel y de cera, sin duda, es cosa muy eficaz pues excita, por un lado, una fuerte secreción de saliva, favoreciendo la actividad secretoria y motriz del estómago y, por otro lado, eleva el metabolismo, ejerciendo una influencia benéfica sobre la circulación sanguínea y la capacidad de trabajo muscular. Además  fortifica las encías. [12]

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE  LA CERA DE ABEJAS

La cera de abejas comprende al menos 284 compuestos diferentes, de los cuales 21 compuestos principales representan el 56% de la composición total de la cera, [13] dicha composición principal se presenta en la tabla 1. [14]

Tabla 1. Composición de la Cera de Abeja

Fig. 1. Estructura general de la cera de abeja [15]

El análisis químico de la composición química de la cera de abeja presenta un enorme desafío debido a la diversidad de componentes de la naturaleza de los lípidos; [16]  es necesario realizar algunos análisis para reconocer las estructuras presentes en la cera de abeja por ello cabe destacar que para dichos análisis es necesario utilizar cera de abejas sin refinar ya que la cera comercial podría haber sido afectada por el blanqueamiento y la refinación.

ü  La etanólisis, es usada para la escisión de ésteres de cera ya que el progreso de la reacción puede ser seguido por cromatografía en capa fina (TLC) y los productos convenientemente separados por cromatografía en columna

ü  La cromatografía de columna permite el fraccionamiento de la cera de abeja, las cuales se examinan mediante TLC, pero las fracciones no se identifican adecuadamente; por ello es esencial el uso de compuestos modelo para la identificación de diésteres, triésteres y hidroxiésteres.

ü  Durante el análisis de cromatografía en capa fina de ceras, las mezclas de benceno dan mejores resultados particularmente a Temperatura arriba de la temperatura ambiente. Después de la preparación del modelo de ésteres, se encuentran cloroformo libre de alcohol para dar una mejor resolución de más componentes polares. Cloroformo comercial contiene 1-2% v/v de etanol que tiene un gran efecto en la separación TLC.

ü  Las estructuras se determinaron por TLC y cromatografía de líquidos de gas (GLC), y también por espectroscopia de NMR que es útil en la identificación de los ésteres gracias a los terminales CH₃ (de un número de compuestos modelo y ésteres de ceras).

Monoésteres, representan alrededor de la mitad de los ésteres presentes en la cera de abejas. Mediante un análisis por cromatografía de líquidos de gas (GLC) mostró ésteres C₃₈- C₅₂, C₄₆ y C₄₈ con los mejores componentes. La hidrólisis dio C₁₆ y una pequeña cantidad de ácidos C₁₈ y Alcoholes C₂₄-C₃₄.

Diésteres, la GLC mostró que eran compuestos C₅₆-C₆₄. Las composiciones de los productos de hidrólisis  mostraron que los diésteres se componen de aproximadamente el 80% acido éster de hidroxi-acilado (estructura 1) y alrededor del 20% de diol-ésteres (estructura 2)

(1)

(2)

Triésteres, El Rf  de los triésteres fue el mismo que el de C₇₆ sintética triéster. Las cantidades relativas de productos de hidrólisis sugirieron la presencia de alrededor de 70% de triéster (estructura 3) y de aproximadamente 30% de triéster (estructura 4), donde el ácido hidroxi ha sido reemplazado por diol y alcohol por un ácido graso.

(3)

(4)

Hidroximonoésteres, los productos de hidrólisis confirmaron la estructura del componente principal como (5) y sugirió que alrededor del 20% de los hidroximonoésteres es dioles de monoésteres, estos tienen la estructura (6). El análisis por GLC, después de la acetilación, confirmado que los hidroximonoésteres son compuestos C₄₀-C₅₀.

(5)

(6)

Hidroxipoliéster, el análisis por Cromatografía en capa fina (TLC) mostró que pocos hidroxidiéster estaban presente; el espectro de NMR mostró una proporción de hidroxilo libre de hidroxilo acilado de aproximadamente 1:3 hidroxi sugiriendo tetraéster como una composición media. De nuevo son posibles dos tipos; estructuras (7) y (8).

(7)

(8)

Acido de monoésteres, la GLC y la comparación con el metilo 17-L-octadecanoyloxyoctadecanoate mostró la presencia de componentes C₃₂-C₄₄. La estructura (9) fue apoyada por los productos de hidrólisis.

(9)

Ácidos de poliésteres, la TLC y el espectro NMR confirmó que el éster metílico estaba presente pero GLC mostró material volátil. Alrededor del 20% del no identificado material es probablemente presente.

Ácidos libres, los ácidos libres de la cera de abejas son principalmente C₂₄-C₃₄ ácidos con C₂₄ el componente principal y ausente ácido palmítico.

Los alcoholes y dioles, los componentes de ácido son principalmente C₁₆, por lo tanto se refleja la composición de la Alcoholes C₂₄-C₃₂, aunque modificados por los derivados de los dioles C₂₄-C₂₈; la composición de diol difiere de la esperada por tener diol C₂₄ como componente principal en lugar de diol C28. [14]

REFERENCIAS

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[2] Gómez Pajuelo, Antonio (2002, 9 de febrero). La Cera de Abeja Control y Factores de Calidad. Consultado el día 18 de septiembre de 2014 de la World Wide Web:http://www.mieldemalaga.com/asociacion/jornadas/ponencias/texto04-4.pdf

[3] La Cera de Abeja. Consultado el día 18 de septiembre de 2014 de la World Wide Web: http://www.botanical-online.com/ceradeabeja.htm

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[7] Propiedades físicas de la cera de abejas. Consultado el día 29 de septiembre de 2014de la World Wide Web:http://www.gustavheess.com/pdf_esp/5025seg.pdf.

[8] Michel Mellema (10 July 2008), Co-crystals of Beeswax and Various Vegetable Waxes with Sterols. Studied by X-ray Diffraction and Differential Scanning Calorimetry,500.

[9] Miguel Maia, Fernando M. Nunes (2012), Authentication of beeswax (Apis mellifera) by high-temperature gas chromatography and chemometric analysis, 961-962.

[10] Robert Buchwald, Michael D. Breed, Louis Bjostad, Bruce E. Hibbard, Alan R. Greenberg.(2009), EL PAPEL DE LOS ÁCIDOS GRASOS EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA CERA DE ABEJAS.

[11] Propiedades químicas de la cera día de consulta 27 de Septiembre de 2014de la World Wide Wed: http://www.ecured.cu/index.php/Cera

[12] Usos terapéuticos de la cera de abeja. día de consultaconsultado 27 de Septiembre de 2014 de la World Wide web: http://www.apiservices.com/articulos/cera_abeja_2.htm

[13] Morgan, J., Townley, S. y Smith, R.  (01 April 2002). Measurement of physical and mechanical properties of beeswax. Materials Science and Technology, (18), 463-467.

[14] Tulloch, A. (1971). Beeswax: Structure of the esters and their component hydroxy acids and diols. Chemistry and Physics of Lipids, (6), 235-265.

[15] Capitulo 11: Aceite-Grasa-Estructuras. Consultado el día 27 de Septiembre de 2014. De la World Wide Web http://slideplayer.es/slide/1095529/

[16] Maia, M. y Nunes, F. (2013). Authentication of beeswax (Apis mellifera) by high-temperature gas chromatography and chemometric analysis. Food Chemistry, (2), 961-968.

Laboratorio de Química Industrial

Grupo 3: Experimental

Sub Gerente: Santo Balsamo

Cronograma de Actividades

Fecha Actividad Contenido

Semana 2 Investigación y preparación Limpieza de la cera Reunión Organización

Semana 3 Primera práctica Purificación de la cera

Semana 4 Práctica de prueba. Elaboración de 2 productos.

Semana 5 Segunda práctica

Semana 6 Práctica de prueba. Elaboración de 1 de producto.

Semana 7 Tercera práctica

Semana 8 Elaboración teórica Todas las prácticas.

Semana 9 Entrega de la parte experimental.

En las practicas de prueba, el grupo 3 asistirá al laboratorio y llevara a cabo una prueba piloto de la practica a realizarse la semana siguiente, esto con el fin de preparar bien el procedimiento experimental y a su vez poderlos guiar mejor para tratar de evitar errores que ocasionen perdida de la materia prima.

Departamento de Química Industrial y Aplicada.

Semestre U-2014

Cronograma de actividades

Grupo IV

Ana Montes

Jesús Cañizales

Jesús Araujo

Jorge Avendaño

Holaya Peña

Departamento de Química Industrial y Aplicada.

Semestre U-2014

Cronograma de actividades

Grupo I                                                       Grupo II

Reina León.                                                 Franklin Morales.

Nohely Nava.                                               Zinai Molina.

Amanda Quintero.                                      Jonathan Zambrano

Carlos Lema.                                               Yoselin Noguera.

Estamos ahora entrando a la segunda semana de actividades, y el proyecto en grupo será anunciado el jueves a mediodía.

La primera tarea – tu mapa mental de observación – debe ser entregado antes del jueves a mediodía y publicado en el grupo de facebook luego de la 1 pm. Al mismo tiempo, la primera parte del proyecto en grupo será anunciado.

Gracias a quienes participaron en la encuesta de VIA survey y la encuesta de mitad de curso, fueron 15 en total, también en el juego de colocar en el mapa de donde eres. Ojalá haya más participación para que puedas interactuar con tus compañeros de clase.

El curso que les mencioné “Solid State Chemistry” se encuentra en el enlace https://www.edx.org/course/mitx/mitx-3-091x-introduction-solid-state-1751#.U2jnTSZphR0 es un curso introductorio en la Universidad de Stanford a Química, más orientada a Materiales, les recomiendo que lo observen y si no lo pueden hacer ahora, aprovechen la oportunidad cuando cursen Materiales para IQ.

A continuación se encuentran los resultados de la encuesta de mitad de curso, en forma de nube de palabras y en el enlace pueden leer cada una de las respuestas.

Crear es lo máximo!

Ronald

¿Qué es lo que ha disfrutado más del curso Fisicoquímica para IQ?

¿Qué has aprendido hasta ahora?

¿Qué podemos mejorar acerca del curso?

Todas las respuestas las puedes encontrar en el enlace:

http://questionpro.com/s/5-2468545-3861074