Proyecto de investigación
Evaluación de la Homogeneización por Microcanales para la Preparación y Caracterización de Emulsiones Submicrónicas de Aceites Esenciales
Responsable: José Muñoz García
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Estatal 2013-2016 Excelencia - Proyectos I+D
Referencia: CTQ2015-70700-P
Fecha de Inicio: 01-01-2016
Fecha de Finalización: 31-12-2018
Empresa/Organismo financiador/es:
- Ministerio de Economía y Competitividad
Equipo:
- Equipo de Investigación:
- Equipo de Trabajo:
- María del Carmen García González
- Goran T. Vladisavljevic
- María José Martín Piñero (alta: 07/04/2017)
- Jenifer Santos García (alta: 01/01/2016)
- Luis Alfonso Trujillo Cayado (alta: 01/01/2016)
Contratados:
- Investigadores:
- José Antonio Carmona Gallego
- María José Martín Piñero
Resumen del proyecto:
El proyecto se centra en la evaluación de la idoneidad de la técnica de homogeneización por microcanales, basada en tecnología Microfluidizer, en la preparación de emulsiones aceite en agua de aceites esenciales de origen vegetal con un porcentaje mayoritario de diámetros de gota submicrónicos. Uno de los objetivos del proyecto será, para formulaciones seleccionadas, la comparación con el rendimiento ofrecido por otras técnicas de emulsificación disponibles, tales como la homogeneización rotor/estator, por válvula a presión, membranas y ultrasonido. La calidad de las emulsiones se determinará a partir de la distribución de tamaños de gotas conseguida, la microestructura, propiedades reológicas y estabilidad física.
Se incluye como objetivo la formulación de las emulsiones con tensioactivos (surfactantes) compatibles con el desarrollo sostenible y aprobados para ecolabel a nivel europeo. Uno de los aspectos más innovadores del proyecto será el estudio de las aplicaciones de tensioactivos no iónicos comerciales tipo alquil polipentósido derivado de biomasa de trigo y alquil amida etoxilada derivada de aceite de semilla de colza, así como mezclas de ambos. Las propiedades emulsionantes de estos tensioactivos se evaluarán mediante estudios de tensión superficial, interfacial y de reología interfacial.
El estudio sistemático del proceso de emulsificación requiere la caracterización de las propiedades de flujo viscoso en cizalla de las fases dispersa y continua para lo que se realizarán además estudios físicoquimicos de fases. Además se evaluarán posibles respuestas viscoelásticas. En lo que respecta al procesado, se prestará especial atención a la variable temperatura de alimentación de las fases dispersa y continua, considerando que el alquil polipentósido de menor HLB debe fundirse para permitir su función emulsionante.
El procesado por microcanales requiere la formación de una emulsión primaria, siendo uno de los objetivos más innovadores de este proyecto, el estudio de la influencia de la energía aplicada en la emulsificación primaria en los resultados obtenidos tras la emulsificación final. Serán también objeto de estudio la influencia de la presión, temperatura de salida, número de pasadas, relación de viscosidades fase dispersa/fase continua y comparación del rendimiento de cámaras de cizalla del homogeneizador por microcanales.
En una fase posterior del proyecto se abordará, para formulaciones seleccionadas, la mejora de la estabilidad y aumento de la viscosidad de las emulsiones mediante el uso de biopolímeros y arcillas capaces de formar geles débiles. Los resultados esperables del proyecto incluyen:
a) conseguir una relación entre las propiedades físicoquimicas de los sistemas aceite/tensioactivos/agua y las propiedades de las emulsiones,
b) la determinación de los valores óptimos de las variables de procesado de las emulsiones por microcanales,
c) la confirmación de que es la técnica más puntera para conseguir emulsiones submicrónicas monomodales, contando con la cámara de interacción adecuada,
d) las formulaciones de emulsiones de aceites esenciales más adecuadas en función de la concentración de fase dispersa, e) avances significativos en la caracterización de las emulsiones mediante la combinación de las técnicas utilizadas.
