Formulación y caracterización de emulsiones de de limoneno estabilizadas por un tensioactivo polimérico

Esta tesis está encuadrada dentro de la ejecución del proyecto ¿Caracterización Reológica y Estabilidad Física de Emulsiones Formuladas con Disolventes Verdes¿ (CTQ2011-27371) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y con fondos de la Comisión Europea (Programa FEDER). La realización de esta tesis fue posible gracias a la concesión de la beca ¿IV Plan Propio Universidad de Sevilla¿ a Luis Mª Pérez Mosqueda. El papel de los disolventes en la industria es cada vez más significativo. Muchos disolventes orgánicos han sido retirados, o se espera que sean prohibidos, en los próximos años debido a su toxicidad y a su contribución a las emisiones atmosféricas de compuestos orgánicos volátiles (VOC). De esta manera, los disolventes más dañinos para el medio ambiente están siendo sustituidos gradualmente por compuestos conocidos como ¿disolventes verdes¿ (Höfer, 2007). El D-limoneno, es un hidrocarbono natural, un monoterpeno cíclico, que se encuentra comúnmente en la cáscara de cítricos como pomelo, limón, lima y sobre todo en las naranjas. El D-limoneno presenta una buena biodegradabilidad y por este motivo puede ser presentado como una interesante alternativa a los disolventes orgánicos tradicionales. Además, presenta un peso molecular y estructura similar a la del ciclohexano y el tolueno, por lo que sus propiedades como disolvente son parecidas, haciéndole ser un prometedor candidato para sustituir a estos VOCs (Kerton, 2009). El principal objetivo de esta tesis es la formulación de una emulsión submicrónica estable que puede ser empleada en formulaciones con potencial uso industrial sustituyendo los disolventes orgánicos tradicionales. El copolímero tribloque, PE 9400, se ha empleado como emulsificante debido a su baja toxicidad y a la esperada adsorción irreversible en la interfaz D-limoneno-agua. Además, la adición de un biopolímero lipofílico (goma rosín) inhibe el crecimiento del tamaño de gota por Ostwald ripening obteniéndose un sistema coloidal altamente estable. Esta tesis está formada por cinco capítulos. El primer capítulo introduce los principales concepto de la ciencia y tecnología de emulsiones así como el estado del arte de los principales compuestos empleados: D-limoneno, pluronics y goma rosín en relación con su aplicación en sistemas coloidales (Alexandridis, 1997; Alexandridis 2000, Binks, 1998; Dickinson, 1992; McClements, 2005; McClements, 2007; Tadros, 2005; Tadros, 2009). El segundo capítulo está dedicado a la caracterización interfacial del surfactante polimérico no-iónico, PE 9400. Se ha estudiado la isoterma de adsorción, reología dilatacional, y los procesos de desorción obteniendo información interesante respecto al proceso de adsorción y las conformaciones del surfactante en la interfaz D-limoneno-agua. El tercer capítulo muestra detalladamente un estudio de la influencia de dos de las principales variables en emulsificación; la fracción de fase dispersa, ¿, y la relación tensioactivo/aceite, R, en la distribución del tamaño de gota (DTG) y en la estabilidad física de emulsiones de D-limoneno en agua estabilizadas por el pluronic PE 9400. Usando metodología de superficie de respuesta se ha obtenido un óptimo de las dos variables llegando a tener una emulsión submicrónica en un proceso de homogenización de una etapa en un homogenizador rotor/stator. Sin embargo, esta emulsión sufre un rápido crecimiento del tamaño de partícula debido al proceso de Ostwald ripening. En el cuarto capítulo de la tesis se muestra como el óptimo obtenido en la formulación en el capítulo previo puede ser mejorado por la adición de una goma lipofílica (goma rosín). Se muestra como una concentración de goma de en torno al 10% m/m inhibe casi completamente el proceso de Ostwald ripening. Además, la combinación de medidas reológicas, difacción láser y dispersión múltiple de luz muestran la influencia de la concentración de surfactante en la estabilidad física de las emulsiones. El quinto capítulo recoge las principales conclusiones. BIBLIOGRAFÍA Alexandridis, P. (1997). Poly (ethylene oxide)/poly (propylene oxide) block copolymer surfactants. Current opinion in colloid & interface science, 2(5), 478-489. Alexandridis, P., & Lindman, B. (2000). Amphiphilic block copolymers: self-assembly and applications. Elsevier. Binks, B.P. (1998) Modern Aspects of Emulsion Science. The Royal Society of Chemistry Publication Dickinson, E. (1992). Introduction to food colloids. Oxford University Press. Höfer, R., & Bigorra, J. (2007). Green chemistry¿a sustainable solution for industrial specialties applications. Green Chemistry, 9(3), 203-212. Kerton, F. M., & Marriott, R. (2013). Alternative solvents for green chemistry (No. 20). Royal Society of chemistry. Mcclements, D. J. (2007). Critical review of techniques and methodologies for characterization of emulsion stability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 47(7), 611-649. Mcclements D.J. Food Emulsions Principles, Practices and Techniques. (2005) Boca Raton, Florida Tadros, T. F. (2005). Applied surfactants: principles and applications. John Wiley & Sons. Tadros, T. F. (2009). Emulsion science and technology: a general introduction. Emulsion science and technology. Wiley-VCH, Weinheim, 1-56