El CO2 supercrítico: una técnica revolucionaria

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Posted by Idun Nature | Posted in ¿Sabías que...?, Un poco de química | Posted on 01-03-2021

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El respeto por el medio ambiente nos preocupa más cada día. De hecho, los productos ecológicos se han convertido en tendencia de moda porque los consumidores estamos más sensibilizados cada vez con la importancia de que los productos se fabriquen respetando el entorno.

El CO2 supercrítico es una técnica relativamente nueva y revolucionaria que cada vez se emplea más.

La tecnología utilizada para la extracción se basada en el uso de fluidos supercríticos; sustancias que, en determinadas circunstancias, se encuentran en un estado con propiedades intermedias entre líquido y gas. El CO2, un gas totalmente inocuo, ha demostrado tener la capiacidad de comportarse como un fluido en unas condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico, resultando ser un potente solvente con gran capacidad de extracción.

Aplicaciones en la industria

A nivel industrial, los fluidos supercríticos se utilizan en el sector agroalimentario, químico, farmacéutico y en cosmética.

Es una técnica que facilita la obtención de productos de origen natural, como por ejemplo en la obtención de extractos herbales a partir de plantas aromáticas. Tradicionalmente, los extractos herbales utilizados en cosmética natural se han obtenido macerando una planta en un disolvente (alcohol, aceite vegetal, agua, glicerina…) durante varios días o semanas.
La técnica del CO2 supercrítico consiste en bombear CO2 a presión en una cámara que contiene la planta seca triturada; se presuriza hasta que se convierte en un fluido de baja viscosidad que se esparce como el gas, pero con la densidad de un líquido. En esa forma es capaz de extraer la más amplia variedad de ingredientes liposolubles de una planta. Cuando se despresuriza, vuelve a su estado gaseoso, pierde sus capacidades como solvente y se separa de la nueva solución, dejando el extracto oleoso de la planta.

Otras aplicaciones son: el fraccionamiento de bebidas para la desalcoholización, la extracción de grasas o el colesterol de los alimentos, la descafeinización del café, la recuperación de la nicotina, operaciones de desinfección, descontaminación de aguas residuales, etc.

Tipos de extractos CO2 supercrítico

El CO2 supercrítico actúa como un solvente lipofílico, por lo que puede extraer los componentes oleosos de una planta (aceites esenciales, triglicéridos, tocoferoles, carotenoides, escualanos, etc).

El CO2 supercrítico permite obtener diferentes tipos de extractos según la planta y la parte de la planta empleada. Sus características y usos dependerán del tipo de extracto:

  • Extractos aromáticos: contienen principalmente moléculas aromáticas que no se extraen fácilmente durante la destilación o bien se desnaturalizan. La extracción mediante CO2 supercrítico permite extraer también una gama más amplia de ingredientes activos, como los compuestos «más pesados» que no son impulsados por vapor. Por ejemplo: los extractos aromáticos de romero, manzanilla alemana, jengibre, vainilla…
  • Extractos de tipo activo:  contienen principios activos de la planta que no se extraerían durante una destilación. Equivalen a los macerados tradicionales de plantas como la árnica, caléndula, zanahoria…
  • Extractos de tipo oleoso: Desde el punto de vista de la composición, son aceites vegetales, es decir, mezclas de triglicéridos de ácidos grasos e ingredientes activos liposolubles. La extracción mediante CO2 supercrítico permite obtener aceites vegetales que no pueden obtenerse por presión en frío o que tienen un rendimiento muy bajo. Por ejemplo: los aceites vegetales de rosa mosqueta, frambuesa o granada.

Ventajas e inconvenientes

  • Fácil separación de sustancias
  • Posibilidad de utilizar temperaturas suaves (alrededor de los 31º C) que no dañan a las sustancias
  • No hay oxígeno, por lo que los componentes sensibles a la oxidación permanecen intactos
  • Gran capacidad selectiva y mayor transferencia de componentes, por lo que hay un mayor rendimiento
  • Mayor vida útil del producto, en comparación con los métodos de extracción convencionales)
  • Los aromas de los extractos son muy frescos y fieles al aroma original de la planta
  • Es una técnica limpia, ya que no se emplean solventes derivados del petróleo como el hexano, y no genera residuos
  • El proceso de extracción es más costoso por los requerimientos tecnológicos necesarios, lo cualrepercute en el precio final del producto
  • El color del extracto puede ser más intenso y puede afectar al color del producto final
  • Los extractos que contienen materia volátil pueden contener alérgenos al igual que los aceites esenciales

En resumen, es una técnica más limpia y segura que los procesos convencionales, que nos lleva a la obtención de extractos de mayor calidad, muy puros y concentrados, sin alteración de los principios activos sus componentes.

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Sodium Lauryl Sulfate, Sodium Coco Sulfate y Sodium Laureth Sulfate ¿En qué se diferencian?

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Posted by Idun Nature | Posted in Ingredientes, Tensioactivos, Un poco de química | Posted on 04-09-2014

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El Sodium Lauryl Sulfate (SLS), el Sodium Coco Sulfate y el Sodium Laureth Sulfate (SLES) pertenecen al grupo de los tensioactivos aniónicos (es decir,  de carga negativa), muy utilizados en los productos de higiene y cuidado personal, especialmente de acción desengrasante, por su excelente capacidad limpiadora.

Los tres se obtienen a partir del aceite de coco, pero existen diferencias entre ellos que aclaramos a continuación:

El aceite de coco se compone de una amplia gama de ácidos grasos, los cuales pueden tener un mínimo de 8 átomos de carbono y un máximo de 20, siendo la mayoría de los ácidos grasos de la variedad 12 de carbono. Esto quiere decir que aproximadamente el 45-50% de los ácidos grasos de coco contienen 12 átomos de carbono.

Para obetener Sodium Coco Sulfate, se utiliza el aceite de coco puro (con todos sus ácidos grasos) y se somete a un proceso de sulfatación, haciédolo reaccionar primero con ácido sulfúrico y a continuación con carbonato sódico. De esta forma, se obtiene un detergente que no produce mucha espuma, lo cual puede variar según la calidad del cultivo de coco en cuestión.

El Sodium Lauryl Sulfate, o lauril sulfato de sodio, es una versión purificada del anterior. En este caso, se eliminan la mayor parte de los ácidos grasos del aceite de coco que no son de carbono 12. El material de partida es entonces un 80% de ácidos grasos de carbono 12 (principalmente ácido láurico) sometidos al mismo proceso de sulfatación que en el caso anterior.
Ambos productos, Sodium Coco Sulfate y Sodium Lauryl Sulfate, son principalmente lauril sulfato de sodio (porque en ambos casos predomina el alcohol láurico), siendo el Sodium Lauryl Sulfate más eficiente, y el Sodium Coco Sulfate una forma altamente diluida, y por lo tanto, más suave.

El Sodium Lauryl Sulfate puede ser irritante para la piel. Por ello, muchos fabricantes utilizan en su lugar Sodium Laureth Sulfate, o Lauril Éter Sulfato de Sodio. Este compuesto se prepara de forma similar al Sodium Lauryl Sulfate, pero pasando por un proceso de etoxilación del alcohol dedecílico (alcohol laúrico). La adición del óxido de etileno a los alcoholes grasos de la fórmula los hace más solubles en agua, reduciendo de esta manera el nivel de irritación. Así, el Sodium Laureth Sulfate resulta ser un detergente de alta compatibilidad con la piel, y gran capacidad humectante y emulsionante. Sin embargo, en el proceso de etoxilación del alcohol láurico (derivado del ácido láurico) con el óxido de etileno, se puede obtener como subproducto un ingrediente llamado 1,4-dioxane que se considera cancerígeno.

En resumen, El Sodium Coco Sulfate y el Sodium Lauryl Sulfate son similares, pero el primero es una versión más diluida y por lo tanto, más suave. Ambos están permitidos por los certificados de cosmética natural y ecológica controlada y son seguros. Sin embargo, el Sodium Laureth Sulfate no está permitido por los certificados y es potencialmente peligroso, por lo que no recomendamos el uso de productos que contengan este ingrediente.

 

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¿Qué son los tensioactivos?

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Posted by Idun Nature | Posted in Ingredientes, Tensioactivos, Un poco de química | Posted on 09-11-2013

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Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre las fases agua-aire, agua-grasa. También se denominan como emulgentes o emulsionantes porque son sustancias que permiten conseguir o mantener una emulsión.
Entre los tensoactivos se encuentran las sustancias sintéticas que se utilizan regularmente en el lavado, entre las que se incluyen productos como detergentes para lavar la ropa, lavavajillas, productos para eliminar el polvo de superficies, gel de ducha y champús.
Hoy día también se producen tensoactivos a partir de fuentes naturales por extracción, siendo algunos ámpliamente aceptados en cosmética natural y biológica.
 
Los tensoactivos tienen carácter anfifílico, es decir, se componen de una parte hidrófoba o hidrófuga (repele el agua) y un resto hidrófilo (soluble en agua). Al contacto con el agua las moléculas individuales se orientan de tal modo que la parte hidrofóbica sobresale del nivel del agua, encarándose al aire, mientras tanto la parte hidrofílica se queda sumergida.
 
CapasuperficialOtro fenómeno ocurre cuando las moléculas anfifílicas se alinean de tal manera que las partes hidrofílicas quedan a un lado y las partes hidrófobicas al otro lado, por lo que empiezan a formar burbujas de modo que las partes hidrófobas (solubles en aceite) quedan en el centro, y los restos solubles en agua quedan en la periferia disueltos en el agua. Estas estructuras en las que los tensioactivos rodean moléculas de aceite se denominan micelas.
 
Micelle
Propiedades de los tensioactivos:

 
Los tensioactivos tienen propiedades emulsionantes, humectantes, detergentes y espumantes.
  • Emulsionantes y Dispersantes: tienen la capacidad de formar emulsiones. Una emulsión es una dispersión de un líquido en otro, los cuales serían inmiscibles de no ser por el agente tensioactivo. por ejemplo, emulsión de aceite en agua, o emulsión de agua en aceite.

  • Humectantes: tienen capacidad para mojar una superficie. Al disminuir la tensión superficial, se facilita la humectación de las superficies a limpiar, mojando las manchas de grasa y penetrando en los poros con mayor facilidad.

  • Detergentes: tienen la capacidad de eliminar la suciedad en los cuerpos sólidos como la piel o los tejidos. Gracias a su carácter anfifílico, sus moléculas pueden orientarse de manera que disminuyen la tensión superficial del agua y pueden rodear las moléculas de grasa.

  • Espumantes: tienen la capacidad de formar espuma para ayudar a arrastrar las impurezas y partículas de grasa descompuestas por el surfactante, y por tanto a limpiar. Pero la espuma tiene principalmente una función comercial porque el consumidor a menudo demanda productos que formen abundante espuma ya que resultan más fáciles y agradables de aplicar, y también por la falsa creencia de que un producto espumoso limpia más. No todos los tensioactivos son espumantes y, como veremos más adelante, algunos lo son más que otros.

Tipos de tensioactivos:

Las propiedades generales y el comportamiento de los agentes tensioactivos se deben al carácter dual de sus moléculas (parte hidrófila que se une al agua, y lipófila).

Existen dos categorías principaless:

1. IÓNICOS:

Tienen fuerte afinidad por el agua. Según la carga que posea la parte que presenta la actividad de superficie serán:

Aniónicos (carga negativa)

Se conocen bajo esta denominación los tensioactivos que en solución acuosa se disocian originando iones orgánicos grasos con carga negativa, a los que se debe la tensioactividad, e iones negativos sencillos que confieren solubilidad al compuesto.

Son los ingredientes principales en los productos de acción desengrasante.
Sus principales ventajas son: excelente capacidad limpiadora en usos domésticos y en aplicaciones industriales, compatibilidad con los procesos de fabricación, flexibilidad en las formulaciones, bajo coste de fabricación, rápida y elevada biodegradabilidad, y baja toxicidad acuática.
En contrapartida, cabe mencionar que son los tensioactivos más agresivos para la piel y el cabello, alteran la barrera cutánea y pueden resultar irritantes.
 
El jabón es el tensioactivo aniónico más antiguo.

Otros tensioactivos aniónicos son:

  • Ammonium Laureth Sulfate
  • Ammonium Lauryl Sulfate
  • Ammonium Xylensulfonate
  • Disodium Cocoyl Glutamate
  • Sodium C14-16 Olefin Sulfonate
  • Sodium Cetearyl Sulfate
  • Sodium Coco-Sulfate
  • Sodium Cocoyl Glutamate
  • Sodium Cocoyl Sarcosinate
  • Sodium Laureth Sulfate (SLES)
  • Sodium Lauryl Sulfate (SLS)
  • Sodium Lauryl Sulfoacetate
  • Sodium Myreth Sulfate
  • Sodium Xylensulfonate
  • TEA-Dodecylbenzenesulfonate
  • Ethyl PEG-15 Cocamine Sulfate
  • Sodium Dioctyl Sulfosuccinate

Catiónicos (carga positiva)

Contienen carga positiva en solución acuosa. Tienen poca utilidad en limpieza porque la mayoría de las superficies tiene una carga negativa y los cationes se absorben sobre ellas en lugar de solubilizar la suciedad adherida. Sin embargo, debido a esta propiedad, tienen numerosas aplicaciones especializadas: por ejemplo las aminas y también los compuestos cuaternarios inhiben el crecimiento de organismos moleculares como las bacterias y las algas.

Estos tensioactivos son en general más costosos que los aniónicos y los no iónicos debido al número y al tipo de reacciones necesarias para su síntesis. Como consecuencia, sólo se utilizan en aplicaciones especificas: como antimicrobianos naturales o sintéticos de uso externo o como agentes de adsorción sobre sustratos biológicos inertes con carga negativa. En cosmética se suelen utilizar como acondicionadores.

Algunos tensioactivos catiónicos son:

  • Behentrimonium Chloride
  • Behentrimonium Methosulfate
  • Benzalkonium Chloride
  • Centrimonium Chloride
  • Cinnamidopropyltrimonium Chloride
  • Dicetyldimonium Chloride
  • Dicocodimonium Chloride
  • Didecyl Dimethyl Ammonium Chloride
  • Hexadecyltrimethylammonium Bromide (HTAB)
  • Laurtrimonium Chloride
  • Quaternium-15
  • Quaternium-18 Bentonite
  • Quaternium-18 Hectorite
  • Quaternium-22
  • Stearalkonium Chloride
  • Tallowtrimonium Chloride
  • Tetradecyl Trimethylammonium Chloride
  • Tricetyldimonium Chloride
Anfóteros (según el medio)

Tienen tanto una carga negativa como una carga positiva en la misma molécula, y tienen capacidad para formar un ion tensioactivo con cargas tanto negativas como positivas, según el pH de la solución en la que se utilicen.

Las estructuras típicas son las betaínas y los aminoácidos, que se comportan como catiónicos en solución ácida y aniónicos en solución básica.

La variedad de tensioactivos anfóteros es casi tan grande como la de tensioactivos no iónicos. Sin embargo su número se ve notablemente reducido debido a su coste o la complejidad de las reacciones implicadas. A pesar de su coste, presentan ciertas propiedades específicas que le dan cierta ventaja sobre los tensioactivos aniónicos. Estas ventajas incluyen su compatibilidad con tensioactivos catiónicos, aniónicos y no iónicos, su bajo potencial de irritación de la piel y de los ojos, o su poca sensibilidad a la dureza del agua. Es por ello que son ampliamente utilizados en formulaciones de artículos de baño y otras aplicaciones industriales.
En preparados cosméticos se utilizan para proporcionar limpieza suave. Algunos tensioactivos anfóteros producen un alto volumen de espuma, por lo que son empleados en la formulación de champús.
 
Algunos tensioactivos anfóteros son:
  • Cocamidopropyl Betaine
  • Cetyl Betaine
  • Coco Betaine
  • Disodium Cocoamphodiacetate
  • Disodium Cocoamphodipropionate
  • Lauramphopropinate
  • Sodium Cocoamphoacetate
  • Sodium Cocoyl Isethionate
  • Sodium Lauroamphoacetate

2. NO-IÓNICOS:

Son moléculas tensioactivas que no poseen carga eléctrica en solución acuosa ya que su grupo hidrófilo no se puede disociar y por tanto, no se ven afectados por el pH de la solución. Muchos tensioactivos no iónicos podrían ser clasificados como éteres o alcoholes.

Tienen menor capacidad espumógena y viscosizante que los tensioactivos aniónicos, pero tienen la ventaja de que son excelentes agentes humectantes y apenas alteran la función barrera cutánea.
Se utilizan para la limpieza suave y estabilización de la emulsión. Son compatibles tanto con aniónicos como con catiónicos y no son afectados por los iones calcio-magnesio del agua dura.

Algunos tensioactivos no iónicos son:

  • Coco Glucoside
  • Decyl Glucoside
  • Lauryl Glucoside
  • Laureth-10
  • Laureth-23
  • Laureth-4
  • PPG-1-Trideceth-6
  • PEG-10 Sorbitan Laurate
  • Polysorbate-(20, 21, 40, 60, 61, 65, 80, 81)
  • Sorbitol
  • Steareth-(2, 10, 15, 20)
  • C11-21-Pareth-(número entre 3 y 30. Cuanto más alto es el número, más soluble en agua y más alta es la porción hidrófila)
  • C12-20 Acid PEG-8 Ester
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