ES2205162T5 - Aditivo para materiales de construccion basado en amilopectina. - Google Patents

Aditivo para materiales de construccion basado en amilopectina. Download PDF

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Abstract

EL OBJETO DE LA INVENCION ES UN AGENTE DE ADICION DE MATERIALES DE CONSTRUCCION PARA SU UTILIZACION CON AGLOMERANTES HIDRAULICOS U ORGANICOPOLIMEROS, ASI COMO LAS MEZCLAS DE LOS MISMOS EN SISTEMAS ACUOSOS, QUE CONTIENE ALMIDON DE PATATA NATIVO O DERIVADO. AL RESPECTO, EL ALMIDON DE PATATA CONTIENE MENOS DE UN 20 % DE AMILOSA.

Description

Aditivo para materiales de construcción basado en amilopectina.
La presente invención trata de una composición que comprende aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o mezclas de los mismos, que contiene almidón de patata nativo o modificado.
En la industria de la construcción, el almidón y los derivados de almidón basados en las materias primas más diversas, se usan como aditivos tanto para aglutinantes hidráulicos como polímeros orgánicos en sistemas acuosos. El almidón o los derivados de almidón influyen en gran medida en la reología de los sistemas acuosos. Especialmente, actúan como eficaces espesantes, agentes para mejorar la retención de agua y coadyuvantes de procesamiento.
Los sistemas en los que se usan el almidón y los derivados de almidón van desde morteros y masas de hormigón de la más diversa índole que sirven para fabricar cuerpos en la construcción, hasta masas de enlucido, adhesivos y pinturas que se aplican superficialmente.
Por aglutinantes hidráulicos se entienden los aglutinantes inorgánicos a base de cemento, cal y yeso. Últimamente, éstos se usan a menudo mezclados con aglutinantes polímeros orgánicos. Estos aglutinantes polímeros orgánicos están a disposición para el uso práctico en forma de emulsiones acuosas o dispersiones. En algunos casos, pueden usarse también como aglutinantes únicos.
El almidón es un producto vegetal natural. Se compone esencialmente de un polímero de glucosa que contiene una pequeña cantidad de ácido fosfórico unida por enlace éster. Dependiendo de la planta de procedencia, el almidón representa una composición de dos componentes en distintas cantidades proporcionales: amilosa y amilopectina. La amilosa y la amilopectina tampoco son sustancias homogéneas, sino mezclas de polímeros con diferentes pesos moleculares. La amilosa se compone principalmente de polisacáridos no ramificados que contienen glucosa unida por enlace 1,4. En los granos naturales de almidón, la amilosa se encuentra normalmente en el interior del grano. Alrededor de este núcleo de amilosa, se agrupa la amilopectina. Se trata de un polímero de glucosa altamente ramificado que contiene unidades de glucosa en los puntos de ramificación unidas por enlaces 1,6.
Los almidones naturales suelen presentar un contenido de amilosa de 15% a 25%, independientemente del tipo de planta del que son obtenidos. Sólo una única variedad de maíz conocida proporciona un almidón que casi exclusivamente contiene amilopectina. El ámbito de aplicación de este almidón, el denominado almidón de maíz céreo, se limita casi exclusivamente al sector de los alimentos. Aquí, se valora como propiedad especial el hecho de que este almidón exento de amilosa, al transformarse en engrudo, forma hilos en mucho menor grado que un almidón rico en amilosa. De esta forma, en los alimentos producidos con almidón de maíz céreo, se obtiene una mejor sensación en la boca en comparación con productos con almidón convencional. En el ámbito técnico, el almidón de maíz céreo, debido a su precio relativamente elevado, ha tenido aún dificultades para implantarse.
Se conocen procedimientos para reducir químicamente el contenido de amilosa en el almidón. Sin embargo, son muy costosos y sólo pueden aplicarse cuando los criterios económicos lo permiten.
Para evitar los procedimientos químicos para separar la amilosa y la amilopectina, últimamente se han hecho intensos esfuerzos para modificar la planta de la patata de tal forma que el almidón producido por estas plantas tenga un mayor contenido de amilopectina comparado con el almidón de patata convencional. Efectivamente, mediante inhibición "antisense" de un gen GBSS (almidón sintasa unida a gránula) se ha conseguido tal modificación en el genoma de la patata, que el almidón generado prácticamente ya no contiene amilosa. Este procedimiento de modificación de la patata mediante tecnología genética se describe por primera vez en el documento WO 92/11376 (amilo-genes). El almidón obtenido se compone prácticamente en su totalidad de amilopectina. Un almidón con un contenido de amilosa reducido en comparación con el almidón convencional, se denomina almidón de amilopectina. La modificación de un almidón de este tipo se realiza según unos procedimientos principalmente conocidos.
Además de la inhibición "antisense" mencionada, son posibles otros procedimientos de biología molecular para modificar la planta de la patata dirigidos hacia la producción de un almidón que reduzca la amilosa.
En el documento EP-A1 0703314 (AVEBE) se propone el uso de almidón de patata de amilopectina en forma catiónica como almidón en masa para la fabricación de papel. Para ello, el almidón de amilopectina se obtiene preferentemente de patatas modificadas genéticamente. Exceptuando este sector de la fabricación de papel, en el sector de no-alimentación no se conoce ningún uso del almidón de amilopectina basado en transformación genética.
En el documento WO95/15849 a se menciona la amilopectina como componente adicional en composiciones de fraguado hidráulico.
En el documento Us 5 366 550 se mencionan ésteres y éteres de almidón en composiciones de cemento.
En el documento Us 4 287 103 se describe amilopectina hidroxipropilada como componente de una material de juntas.
Como derivados de almidón, se usan en la industria de la construcción éteres de almidón y ésteres de almidón. La forma de modificación y la materia prima base del almidón usado (patata, maíz) depende muy estrechamente del ámbito de aplicación específico de cada producto.
Un ámbito de aplicación especial para el almidón de patata lo constituye ahora el sector de los enlucidos aplicados por proyección, en el cual la reología de las masas proyectadas es muy importante. El almidón de patata y sus derivados son especialmente apropiados para influir en la procesabilidad de enlucidos aplicados por proyección.
La reología de las masas de enlucido está estrechamente relacionada con la sensibilidad al cizallamiento de los productos de almidón empleados bajo las condiciones de procesamiento ampliamente conocidos por los expertos en la materia. Por ello, el almidón se suele modificar para aumentar la estabilidad al cizallamiento, especialmente, se reticula en la mayoría de los casos, para presentar mayor resistencia a las condiciones de acizallamiento que se ocasionen. Los procedimientos pertinentes son conocidos.
Los derivados de almidón para la industria de materiales de construcción se suelen preparar de tal forma que sean solubles en agua fría. Los procedimientos que se usan con este fin también son conocidos. Se trata, entre otros, de la transformación en engrudo y el secado por laminación en capa fina. Durante el secado por laminación, mediante la influencia de la temperatura y de las fuerzas de cizallamiento, o bien se desintegra el almidón granular mismo, o bien se seca un engrudo desintegrado con anterioridad. En ambos casos, el secado por laminación provoca una desintegración de las estructuras nativas del almidón. Para que las propiedades de los derivados de almidón puedan desplegarse de modo óptimo para el sector de la construcción, el grado de desintegración correcto reviste gran importancia.
Las investigaciones en este ámbito han revelado ahora que, sorprendentemente, los granos de almidón de amilopectina del almidón de patata, en comparación con los granos de almidón de amilosa, tienen mayor estabilidad de lo que se podía esperar. Las propiedades físicas de la amilopectina, como por ejemplo, claridad y viscosidad del engrudo obtenido de ella, son extraordinariamente beneficiosas y muestran igualmente una estabilidad inesperadamente elevada. Durante el almacenamiento a temperatura ambiente, a los 7 días la viscosidad de un engrudo de almidón de amilopectina sólo aumenta como máximo en 10%.
La presente invención se refiere a un nuevo ámbito de aplicación para el almidón de patata de amilopectina, en el cual las propiedades beneficiosas de este almidón brindan ventajas especiales al producto.
Según la invención, la composición mencionada al principio se caracteriza porque el almidón de patata presenta un contenido de amilosa menor de 20%. Particularmente, el almidón de patata presenta un contenido de amilosa de 0% a 8%, preferentemente de 0% a 5%.
Una composición con un contenido de almidón o sus derivados obtenida de patatas modificadas por tecnología genética es una forma de realización especialmente ventajosa de la presente invención. Sin embargo, cualquier forma del almidón de amilopectina obtenida de otras modificaciones de plantas para suprimir la formación de amilosa puede emplearse igualmente.
El almidón en composiciones se emplea preferentemente en forma modificada. Durante la modificación del almidón, la mayor estabilidad del grano de la amilopectina mencionada permite simplificar la tecnología de fabricación. La amilopectina presenta menos sensibilidad al álcali y a la temperatura que la amilosa. De este modo, las reacciones de modificación convencionales, por ejemplo, las reacciones de eterificación y esterificación, que se emplean preferentemente para modificar el almidón, pueden intensificarse durante tiempos de reacción reducidos y el empleo de sales protectoras de la transformación en engrudo puede reducirse sensiblemente. El ahorro en el tiempo de reacción y la reducción sensible de agentes químicos de aplicación no se manifiesta tan sólo económicamente en la reducción de los costes de fabricación, sino también desde el punto de vista ecológico. Por un lado, se reducen sensiblemente las cargas de sal y de DQO en las aguas residuales de reacción y, por el otro lado, puede prescindirse completamente del empleo de reactivos reticulantes ecológicamente críticos, como por ejemplo la epiclorhidrina.
Preferentemente, el almidón se presentará como éter metílico, etílico, hidroxietílico, hidroxipropílico, hidroxibutílico, carboximetílico, cianoetílico, de carbamoilo o mezcla de los mismos.
La mayor estabilidad de los granos de almidón de patata de amilopectina proporciona numerosas ventajas para las propiedades de sustancia de los productos que pueden fabricarse, por ejemplo, mayor viscosidad y mayor efecto de espesamiento específico. De esta forma, la cantidad de espesante empleada en las masas de material de construcción en la nueva composición, por ejemplo en enlucidos mecánicos o adhesivos de baldosas, puede reducirse sensiblemente frente a espesantes convencionales a base de almidón de patata convencional. Esta reducción puede alcanzar cantidades de más de la mitad empleada hasta la actualidad. Ahora bien, una reducción de la cantidad empleada de esta magnitud, por ejemplo, del 50% significa un adelanto de los productos en cuanto a la calidad que actualmente no puede ser alcanzado por ningún otro sistema de espesamiento. Por lo tanto, es una característica especialmente ventajosa de la presente invención el que las nuevas composiciones presentan una cantidad empleada de almidón de amilopectina reducida en aproximadamente 50% en relación con el almidón de patata convencional.
Es beneficioso que el almidón, en la nueva composición, se presente en forma hinchable o soluble en agua fría.
La mayor estabilidad frente al cizallamiento de las masas de material de construcción fabricadas con las nuevas composiciones da lugar a excelentes propiedades de tecnología de aplicación. Entre ellas se encuentran la suavidad en el procesamiento, la muy elevada resistencia a la fluidez, el gran rendimiento y el comportamiento reológico.
De este modo, se emplea almidón de patata nativo o modificado con un contenido de amilosa de menos de 20%, como espesante, agente para mejorar la retención de agua o coadyuvante de procesamiento, conjuntamente con aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o mezclas de los mismos.
Adicionalmente al almidón de patata de amilopectina, la nueva composición puede contener también almidones nativos o modificados de otras fuentes vegetales, celulosa y/o derivados de celulosa y/u otros hidrocoloides.
La composición según la invención permite al procesador un manejo sencillo. Para el sector de los enlucidos finales, pueden introducirse también cargas, colorantes y otros aditivos en la proporción deseada, de modo que se obtienen enlucidos de una calidad constante y reproducible y que el procedimiento no presenta problemas y se simplifica al máximo.
Los dos ejemplos siguientes muestran claramente las mejoras obtenidas con la composición según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 1
Éter de almidón:
2-hidroxipropilalmidón
Base:
Almidón de patata convencional
Grado de substitución:
0,5
Viscosidad:
375 mPa\cdots Brookfield RVT,
\quad
20°C, 100 rpm, solución a 5%
Efecto de espesamiento:
a) enlucido de cal/yeso,
\quad
Wf=0,32
\quad
0,04% cantidad empleada
\quad
16,5 cm medida de expansión
Efecto de espesamiento:
b) enlucido para extender de yeso/cal,
\quad
Wf=0,40
\quad
0,07% cantidad empleada
\quad
17,0 cm medida de expansión
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
Éter de almidón:
2-hidroxipropilalmidón
Base:
Almidón de patata de amilopectina
Grado de substitución:
0,5
Viscosidad:
3440 mPa\cdots Brookfield RVT,
\quad
20°C, 100 rpm, solución a 5%
Efecto de espesamiento:
a) enlucido de cal/yeso,
\quad
Wf=0,32
\quad
0,02% cantidad empleada
\quad
15,3 cm medida de expansión
Efecto de espesamiento:
b) enlucido para extender de yeso/cal,
\quad
Wf=0,40
\quad
0,04% cantidad empleada
\quad
16,8 cm medida de expansión
De estos ejemplos, se desprende que al usar el almidón de patata de amilopectina, con la mitad de la cantidad empleada, se puede conseguir la misma medida de expansión.

Claims (12)

1. Composición que comprende aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o mezclas de los mismos en sistemas acuosos y almidón de patata nativo o modificado con un contenido de amilosa de menos de 20%, caracterizado porque el almidón de patata es del tipo obtenido de patatas modificadas por procedimientos de biología molecular.
2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el almidón de patata presenta un contenido de amilosa de 0% a 8%.
3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el almidón de patata tiene un contenido de amilosa de 0% a 5%.
4. Composición según la reivindicación 3, caracterizada porque el almidón de patata es del tipo obtenido de patatas modificadas por tecnología genética mediante la inhibición "antisense" de un gen GBSS.
5. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el almidón de patata se presenta en forma hinchable o soluble en frío.
6. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el almidón de patata se presenta en forma modificada.
7. Composición según la reivindicación 6, caracterizada porque el almidón de patata porta grupos éster y/o éter.
8. Composición según la reivindicación 7, caracterizada porque el almidón de patata se presenta como éter metílico, etílico, hidroxietílico, hidroxipropílico, hidroxibutílico, carboximetílico, cianoetílico, de carbamoilo o mezcla de los mismos.
9. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque adicionalmente al almidón de patata de amilopectina, contiene también almidones nativos o modificados de otras fuentes vegetales, celulosa y/o derivados de celulosa y/u otros hidrocoloides o sus derivados.
10. Composición según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende además cargas, colorantes y otros aditivos conocidos habituales en masas de este tipo.
11. Uso de una composición según una de las reivindicaciones 1 a 10 como masa de enlucido final.
12. Uso de almidón de patata de amilopectina dado el caso o modificado, obtenido de patatas modificadas por procedimientos de biología molecular como espesante, agente para mejorar la retención de agua o coadyuvante de procesamiento, conjuntamente con aglutinantes hidráulicos o polímeros orgánicos o mezclas de los mismos.
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