Polímeros de Soya: adhesivos para etiquetas de botellas

Los adhesivos de caseína se usan comúnmente para aplicar etiquetas a la superficie de botellas de vidrio de cerveza, vino y champaña. Aunque proporcionan el desempeño adhesivo deseado los adhesivos de caseína poseen varios atributos indeseables: calidad de producto inconsistente, situaciones de abastecimiento impredecibles y fuertes fluctuaciones en precio.

Polímeros de soya reconoció la oportunidad de ayudar a los productores de adhesivos a reducir estos aspectos trabajando en una alternativa de la caseína que pueda asegurar producción estable, proveer calidad adhesiva consistente y mejor control de costos. Los polímeros de soya pueden ofrecer esa solución.

¿Por qué proteína de soya? . . . .

Los polímeros de soya se derivan de proteína natural, basada en la planta de soya. Procesos de fabricación especial, incluyendo modificaciones químicas patentadas, han resultado en productos con beneficios funcionales específicos, diseñados para necesidades de usuarios individuales.

Usar polímero de soya en una formulación de adhesivo para etiqueta de botella de vidrio como un reemplazo parcial de la caseína (20-30%), ofrece:

• Calidad de producto consistente / predecible,
• Disponibilidad confiable del producto de un recurso renovable,
• Precio estable,
• Ahorros Potenciales en costo, y, por supuesto,
• Desempeño deseado del adhesivo.

Por ejemplo, comparado con la típicamente fuerte fluctuación del precio de la caseína, la proteína de soya es consistentemente estable. Esto permite a los clientes mejor control de costos de manera más predictiva.

Comparación de Precio Indexado

1989 – 2006, Base 1989

Se encuentra disponible una línea de polímeros de soya soluble al agua, desarrollada para cumplir los requerimientos específicos de aplicaciones industriales particulares. Para adhesivos de etiqueta de botella de vidrio, se recomienda el Polímero de Soya para adhesión optima y comportamiento reológico:

De acuerdo a nuestra experiencia, las formulaciones para adhesivos de etiqueta de botella de vidrio deben cumplir los siguientes requerimientos típicos:

• Contenido de sólidos: 35-40 %, pH 7.0–9.0
• Viscosidad objetivo: 40,000-80,000 cps a 20 rpm y 25º C

Con objeto de lograr el desempeño mencionado, una formulación típica de adhesivo de etiqueta para botella de vidrio conteniendo proteína de soya puede ser como sigue:

El adhesivo puede prepararse usando el siguiente procedimiento de elaboración:

La prueba detrás de nuestra afirmación . . . .

Estudios comparativos entre formulaciones de adhesivos 100% caseína con los que contienen 20% de proteína de soya y 80% de caseína llevan a las siguientes conclusiones:

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La diatomita es una roca silícica, sedimentaria de origen biogénico, compuesta por esqueletos fosilizados de las frústulas de las diatomeas.

Se forma por la acumulación sedimentaria de los esqueletos microscópicos de algas unicelulares y acuáticas. Está compuesta de esqueletos opalinos fosilizados de la diatomea; los esqueletos se componen de la sílice amorfa.

La diatomita se forma por la acumulación sedimentaria hasta formar grandes depósitos con un grosor suficiente para tener un potencial comercial.

Propiedades físicas:

• Aspecto macroscópico: Roca purulenta, fina y porosa con aspecto margoso.
• Color por lo regular blanco brillante (en el caso de alta pureza)
- Pueden estar coloreadas
- Blanco (calcinado con fundente)
- Rosa (calcinado)
- Gris (sin calcinar)
• Alta porosidad
• Volumen de muy baja densidad
• Capacidad para absorber líquidos muy alta
• Capacidad abrasiva suave
• Conductividad térmica muy baja
• Alta resistencia a la temperatura
• Punto de fusión entre 1,400° a 1,750°C
• Peso específico 2.0 (la calcinación la incrementa a 2.3)
• Área superficial 10 a 30 m2/g (la calcinación la reduce a 0.5 a 5 m2/g)
• Índice de refracción 1.4 a 1.46 (la calcinación la incrementa a 1.49)
• Dureza (Mohs) 4.5 a 5 (la calcinación la incrementa a 5.5 a 6)
• Químicamente inerte
• El porcentaje de humedad varía de acuerdo al depósito (entre 10% hasta un 60%)

 

PRINCIPALES USOS

Filtro-ayuda

La mayor demanda de filtro ayuda se da en la industria de la bebida en general, principalmente en la industria cervecera.

De acuerdo a su proceso de elaboración en general se ofrecen tres grupos con diferentes tamaños de partículas y aplicaciones:

Natural

Sus aplicaciones son en la industria de la cerveza, metales preciosos, vinos, separación de sólidos ultramicroscópicos, etc. Brinda mayor claridad en el líquido filtrado así como menor flujo.

Calcinados

Sus aplicaciones son en los extractos alcohólicos, cerveza, sidra, jugos de frutas en general, adhesivos, productos farmacéuticos, jarabes, tratamiento de agua, vino, levadura, antibióticos, etc.

Calcinados con fundente

Sus aplicaciones son en los aceites vegetales y grasas animales, químicos orgánicos e inorgánicos, aceite para corte de metales, solvente para limpieza en seco, colorantes y pinturas, aceites lubricantes, glucosa, lacas y barnices, jabón, maltosa, pectina, adhesivos, caseína, ésteres de celulosa, sidra, dextrina, grasas, gomas sintéticas, mosto de cerveza, etc.

Carga funcional

Sus aplicaciones son en mayor medida en la industria de la pintura y del plástico.

En la industria de la pintura la diatomita es un eficiente extendedor de pigmentos y agentes mateantes. Con su infinita variedad de formas, las diatomeas se entrelazan con la película de la pintura dándole mayor tenacidad y mejores propiedades de lijado. Sus formas microscópicas irregulares al difundir la luz permiten controlar el grado de brillo al nivel deseado.

La porosa estructura de las diatomeas reduce la tendencia a la formación de ampollas y asegura al mismo tiempo un secado más rápido debido a la mejor evaporación de los solventes.

Es materia prima importante en productos para limpieza y pulimento; en la industria del hule se utiliza en hules naturales y sintéticos para la elaboración de neumáticos, suelas, tacones, rodillos, guantes, empaquetaduras, etc.

OFERTA NACIONAL

La oferta nacional de diatomita está concentrada por el corporativo internacional ubicado en el estado de Jalisco. Su producción se dirige a la fabricación de filtro ayuda de un 60% a 70% en promedio, la producción restante es usada como carga funcional principalmente en la industria de la pintura y plástico.

ESTRUCTURA DE LA OFERTA

La principal empresa productora de diatomita genera el 99.9% de la producción nacional, con una reducida presencia (0.1%) de pequeñas beneficiadoras.

La empresa líder se localiza en el municipio de Zacoalco de Torres, Jalisco; está integrada verticalmente, es decir, comprende los procesos de explotación, beneficio (incluyendo la calcinación) y comercialización. Cuenta con los más grandes yacimientos del país; por su gran capacidad de producción puede abastecer el mercado nacional; establece su liderazgo en términos de calidad y disponibilidad de productos, presenta los precios más elevados pero cuenta con la mayor variedad de presentaciones además de brindar asistencia técnica a sus clientes. Es la única empresa que ofrece diatomita calcinada y mantiene una utilización total de su capacidad productiva. Está conformada de capital 100% extranjero y gran parte de su producción se dirige a la exportación.

Existen ejidos de diatomita que abastecen a pequeñas empresas beneficiadoras y comercializadoras de minerales, cuyos procesos se limitan a la trituración y molienda del mineral. Satisfacen una pequeña parte del mercado, sus ventas son sólo locales, carecen de mercados alternativos de exportación y adolecen de variedad de productos y marcas establecidas en el mercado.

A pesar de existir un gran número de yacimientos de diatomita en el país, son pocos los que están en explotación. En los últimos tres años los pequeños mineros han ido desapareciendo por el control del mercado por parte de la empresa líder.

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GOMA XANTHAN

La Goma Xanthan es un polisacárido natural de alto peso molecular. Es industrialmente producido por la fermentación de cultivos puros del microorganismo Xantomonas campestris.El microorganismo es cultivado en un medio bien aireado que contiene carbohidratos como fuente de nitrógeno, y trazas de elementos esenciales. El cultivo de Xanthomonas campestris es rigurosamente controlado en sus diferentes etapas de fermentación, el caldo se esteriliza para prevenir la contaminación bacteriana, y la goma Xanthan se recupera mediante precipitación con alcohol, secado y su posterior molienda hasta convertirla en polvo fino.

Características químicas

La Goma Xanthan contiene D-glucosa y D-mannose como unidades dominantes de hexose, junto con ácido D-glucuronico. El columna del polímero es hecha de unidades de B-D glucosa unidas en las posiciones 1- y 4- (idéntico a la estructura de la cadena principal de celulosa). Unido a cada otra unidad de glucosa en la posición 3- hay una rama del trisaccarido que consiste de una unidad de ácido glucuronico entre dos unidades de mannose.La rigidez estructural de la molécula de Goma Xanthan produce varias propiedades funcionales inusuales como estabilidad al calor, tolerancia buena en soluciones fuertemente agrias y básicas, viscosidad estable en un rango amplio de temperatura, y resistencia a degradación enzimática.

Características físicas

La Goma Xanthan existe como un polvo color blanco-crema, fácilmente soluble en agua caliente o fría. Sus soluciones son neutras. Solubilidad Generalmente no soluble en solventes orgánicos, Goma Xanthan es soluble en glycerol o etilen-glycol a temperaturas mayores a 65 °C. Soluciones acuosas de Goma Xanthan tolerarán hasta un 50% a 60% de concentración de solventes miscibles con agua, como isopropanol o etanol. Concentraciones superiores de alcohol producirán gelación o precipitación de la goma. Para mejores resultados, Goma Xanthan debe disolverse primero completamente en agua, y después debe agregarse el solvente lentamente bajo agitación continua. Viscosidad Soluciones acuosas de Goma Xanthan son altamente viscosas en comparación con otras soluciones de polisacaridos preparadas a la misma concentración. El siguiente grafico muestra la relación concentración / viscosidad en soluciones de Goma Xanthan. Para las mediciones se usa un viscosímetro Brookfield LVF a 60 r.p.m.

 

Relación de temperatura

La temperatura virtualmente no tiene efecto sobre la viscosidad de soluciones de Goma Xanthan. Por consiguiente, soluciones de Goma Xanthan mantienen una viscosidad constante mostrando características de flujo uniformes durante el almacenamiento bajo condiciones climáticas variadas. El gráfico siguiente muestra el efecto de temperatura sobre la viscosidad de una solución de Goma Xanthan al 1%.

Efecto de pH

La viscosidad de soluciones de Goma Xanthan que contienen cantidades mínimas de sal no muestran ningún cambio significante dentro de un amplio rango de valores de pH.

Propiedades Reológicas

Soluciones de Goma Xanthan son muy seudo-plásticas, característica muy importante en la estabilización de suspensiones y emulsiones. Cuando una fuerza de corte es aplicada, la viscosidad se reduce en proporción directa a la fuerza de corte aplicada. Las operaciones de mezclado, bombeado y vertido de las soluciones se facilitan de esta manera requiriéndose gastos mínimos de energía para estos procesos. Cuando la fuerza de corte se detiene, la viscosidad aparente se recupera de inmediato.Soluciones de Goma Xanthan son extraordinariamente resistentes a la pérdida de viscosidad causada por prolongadas fuerzas de corte aplicadas a las soluciones, comparado con otro espesantes.

Compatibilidades

Ácidos

Goma Xanthan se solubiliza rápidamente y es estable con acidulantes usados normalmente en productos alimenticios, como ácido cítrico, ácido fumárico y ácido acético.

Sales

Soluciones de Goma Xanthan son compatibles y estables en presencia de la mayoría de las sales utilizadas en alimentos tales como las sales de potasio, sodio, calcio y magnesio. Encima de un pH 10, soluciones de Goma Xanthan se gelifican en presencia de iones de calcio. Con sales de Aluminio se forman geles con un pH cerca de cuatro.

Espesantes

Goma Xanthan muestra una excelente estabilidad con alginatos y almidones. Cuando Goma Xanthan es mezclada con dextrina, goma guar o goma de algarrobo, un aumento de la viscosidad ocurre de una forma sinérgica. Goma Xanthan es compatible con Goma Tragacantho, Goma Karaya y pectina.

Preservativos Como con otros polisacáridos, soluciones de Goma Xanthan apoyarán el crecimiento de microorganismos. Por consiguiente, se recomienda el uso de un preservativo conveniente para asegurar la estabilidad de soluciones durante almacenamiento prolongado.

Aplicaciones

Generalmente, la función de Goma Xanthan es la de actuar como colloide hidrofilico para espesar, suspender, y estabilizar emulsiones y otros sistemas basados en agua. Las únicas y poco usuales propiedades funcionales de esta goma la hacen sumamente útil en las formulaciones en el área de alimentos, farmacéuticos y cosméticos:

• Proporciona una alta viscosidad en solución a concentraciones bajas.

• Fácilmente soluble en agua caliente o fría.

• Viscosidad estable de las soluciones en amplios rangos de temperatura.

• Viscosidad de las soluciones no es afectado por el pH• Resistente a degradación enzimática.

• Los sistemas estabilizados con goma xanthan son muy estables a las variaciones de agitación.

• Estabilidad excelente en sistemas ácidos.

• Soluciones de Goma Xanthan son estables y compatibles con la mayoría de las sales.

• Soluciones de Goma Xanthan incrementan su viscosidad en presencia de soluciones de goma guar y/o algarrobo por desarrollar características sinergisticas o de potenciación una a otras, es decir podrían alcanzarse mayores viscosidades a dosis similares.

Aderezos

Comparado con otras gomas comerciales, se requiere un menor cantidad de Goma Xanthan en la fabricación de aderezos o salsas. Niveles de 0,2% a 1% Goma Xanthan dan un resultado excelente en la manufactura de salsas para ensaladas con excelente estabilidad de la alta concentración de sólidos de estas últimas. El producto resultante desarrolla buena estabilidad, excelente sabor o palatabilidad y una adherencia al contacto buena. Los productos desarrollados a base de Goma Xanthan se vierten fácilmente a temperatura de refrigeración, manteniendo excelente sabor sin cambios en los mismos. En salsas mas espesas tipo quesos fundidos etc. que necesitan ser sacadas con cucharilla es posible mejorar el sabor de las mismas usando Goma Xanthan sustituyendo parte de los almidones.

Salsas, aderezos, encurtido y preparaciones secas para Sopas

A niveles de uso de 0,2% a 1.0%, productos desarrollados con Goma Xanthan exhiben buena estabilidad de las suspensiones o emulsiones, resistiendo perfectamente los ciclos de frió o calor a los que son sometidos regularmente. La estabilidad de salsas a base de almidones modificados pueden mejorarse mucho con el uso de pequeñas porciones de Goma Xanthan. En la preparación de salsas dónde la Goma Xanthan se usa a niveles de 0,2% a 1.0%, no se requiere cocción, minimizando así la pérdida de líquidos durante el proceso de llenado. Esto resulta en mejor adherencia a perros calientes y hamburguesas y humedad reducida de panecillos y bollos.

Enlatados

Excelentes resultados se pueden obtener en los procesos de manufactura de conservas alimenticias enlatadas aprovechando las características plásticas de la viscosidad, la cual cae dramáticamente al someterse a fuerzas de corte permitiendo de una manera fácil el bombeo de estas mezclas con gran ahorro de energía. Pequeñas sustituciones de Goma Xanthan en productos fundamentalmente espesados con almidones se mejora el comportamientos de esto a los cambios de temperatura o aumento de la misma sin efecto sobre la apariencia y sin cambio en la propiedad nutritiva del producto

Comidas preparadas o congeladas

En la manufactura de aderezos, salsas y comidas preparadas que son sometidos a ciclos de calentamiento, congelamiento y descongelamiento, la goma xanthan provee una excelente estabilidad a los sólidos en suspensión de estos productos ya que la viscosidad se mantiene evitando separación de las fases. Pequeñas cantidades de Goma Xanthan ayudan a mantener la estabilidad de los productos que usan almidones como agentes espesantes.

Bebidas

En bebidas, el uso de goma Xanthan es muy efectivo a muy bajas concentraciones que van de (0.05% a 0.1%) para los periodo largos de tiempo en estanterías. El resultado de su uso provee a las bebidas buena consistencia, buena uniformidad del sabor y una buena estabilidad del sistema evitando las separaciones de fase. En bebidas en polvo a niveles de uso del 0.05% a 0.1% proporciona un aumento rápido de viscosidad en sistemas calientes o fríos, acortando el proceso de preparación de las mismas. En bebidas a base de jugos la Goma Xanthan es particularmente útil. A concentraciones bajas suspende la pulpa de fruta eficazmente durante largos periodos de almacenamiento, reforzando uniformidad en el sabor y manteniendo la consistencia y el buen sabor del producto.

Jarabes

A niveles de uso de 0.1% a 0.5%, la Goma Xanthan mejora la fluidez y adhesión de jarabes a frutas, helado, panqueques, y otras comidas. También se controlan escurrimiento y penetración.

Productos de panadería

La Goma Xanthan mejora las características de la masa y es útil en la fabricación de rellenos y emulsiones de sabor. Pueden prepararse los rellenos de panadería en estado frío y el producto resultante tendrá excelente textura y buen desarrollo del sabor. Igualmente importante, el sabor no se absorberá por el dulce. El nivel del uso es 0.1% a 0.5%. Goma Xanthan ahorra tiempo en la preparación, comparado con otros estabilizantes convencionales cuando se usa en sabores emulsionados para panadería. Un nivel del uso de 0.1% a 0.5% producirá un textura suave y excelente estabilidad en emulsiones de sabor.

Productos Farmacéuticos

La Goma Xanthan se usa como espesante de jarabes y estabilizador de emulsiones. Generalmente se usa a niveles del 0.1% a 0.5%. Cuando se usa para suspender los componentes activos, normalmente se requieren niveles más altos, en un rango de 0.2% a 1%.

Productos Cosméticos

Generalmente, la estabilidad de la Goma Xanthan al pH, temperatura, sales, ácidos, y estabilidad a los cambios de fuerzas de corte como la agitación permiten producción de emulsiones estables con un tamaño de partícula uniforme. Un nivel de 1% se usa para este propósito en las aplicaciones cosméticas.

Industrial

La Goma Xanthan se usa como agente de suspensión, estabilizante, y espesante en varias aplicaciones industriales.