Cera de candelilla

En contraste, se han llegado a identificar biopolímeros con propiedades diferentes a las de los polisacáridos, presentando una importante hidrofobicidad, un rango de fusión bien establecido, así como una considerable cristalinidad que facilita su aplicación en el área alimenticia, farmacéutica, cosméticos, entre otras^75,76.

Un ejemplo es la cera de Candelilla, biopolímero altamente estudiado y utilizado en diferentes ámbitos industriales. Esta cera se extrae de la planta mexicana Euphorbia antisyphilitica que cuenta con una accesibilidad importante en la región del norte de México⁷⁷, y se encuentra primordialmente en los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango^78,79. También está disponible en el sur de los Estados Unidos. Sin embargo, la mayoría de las propiedades de dicha cera varían en función del lugar y época del año en la que fue extraida.

La producción consiste en someter la planta de Candelilla (Figura 15) a estrés bajo un medio extremo con gran exposición solar, calor excesivo, poca humedad en la atmosfera y escases de agua en el suelo, condiciones que son predominantes en la mayor parte del año en el desierto del norte de México^78,80. El proceso de obtención de la cera de Candelilla inicia colocando manojos de la planta de candelilla en una solución de agua y ácido sulfúrico, de ahí la cera se extrae en estado fundido mediante flotación. Sin

29 embargo, este proceso aprovecha solo el 50 % de la cera contenida en la planta. La producción de cera es de 700 kilogramos por hectárea⁷⁸.

La cera está mayoritariamente presente en la cutícula de la planta, está suele estar compuesta de un 45 a 52% de hidrocarburos, y la otra fracción restante está constituida por ésteres, ésteres ácidos, debido a sus enlaces y composición química (Tabla 2). La cera de Candelilla tiene la particularidad de presentar cristalinidad debido a su composición química, atribuyéndose a la presencia de los grupos ésteres, dejando a la cera con un color opaco en estado sólido. No se han reportado muchos estudios en relación a la cristalinidad por alguna técnica, solo se han hecho estudios de difracción de rayos-X, sin embargo se ha planteado para otros tipos de cera que la técnica de calorimetría diferencial de barrido (DSC) podría servir para semicuantificar dicha propiedad⁸¹.

Figura 15: Planta de Candelilla (Euphorbia antisyphilitica)³ Tabla 2: Composición de la cera de Candelilla^77,80

Contenido Cera cruda (%) Cera refinada (%)

Hidrocarburos 46 57

Alcoholes libres 13 14

Ácidos libres 7 7

Ésteres libres 2 21

30

Ésteres hidroxilados 8 8

Ésteres ácidos 10 0

Diésteres 9 0

La cera presenta alta insolubilidad en medios acuosos, baja permeabilidad selectiva al oxígeno y al dióxido de carbono, así como al agua. Se encuentra en estado sólido a 20°C y su punto de fusión oscila entre 68 y 72°C, muchas de sus propiedades características están correlacionadas con la edad de la planta. Algunas propiedades fisicoquímicas están expresadas en la Tabla 3. Esta cera cuenta con valores altos de dureza en comparación con otras ceras, y sirve normalmente como complemento de la fabricación de productos y aplicación de cera de abeja y de carnauba⁸⁰.

Tabla 3: Propiedades fisicoquímicas de la cera de candelilla^77,80 Propiedad fisicoquímica Cera cruda Cera refinada

Valor de acidez 12-24 12-22

Valor de yodo 19-45 14-27

Número de

saponificación 43-65 35-87

Punto de fusión 68-72°C 67-79°C

Índice de refracción 1.456 a 71°C 1.4545-1.462 a 85°C

Material no saponificable 65-67 67-77

Gravedad específica 0.982 0.885

Punto de flama 241°C -

El uso de la cera de candelilla se extiende a diferentes campos de la industria debido a su comportamiento hidrofóbico y protector ante la humedad⁷⁶, desde alimenticia, farmacéutica y cosmética principalmente, teniendo también aplicación en la producción de productos electrónicos, este último derivado de sus propiedades de transparencia a bajos espesores, dureza, brillo y fácil digestión. Sus características físicas, como su punto de fusión, impermeabilidad, bajo índice de contracción térmica y propiedades dieléctricas permiten que la cera de candelilla sea utilizada en la industria eléctrica. En la actualidad, se han aumentado las aplicaciones de la candelilla, considerándose

31 también en la producción de organógeles, matrices micro-encapsulantes, recubrimiento para conservar frutas, alimentos confitados, recubrimiento de cartón, elaboración de crayones, pinturas, tintas, velas, lubricantes, adhesivos, papel, impermeabilizantes, anticorrosivos y fuegos artificiales⁸⁰.

Por otro lado, dentro del grupo de investigación Sonomimetikos (Departamento de Materiales Avanzados del CIQA) se ha reportado el uso de la cera de Candelilla como matriz de encapsulamiento de fertilizantes base fósforo por medio de la tecnología de pulverización en frío (Spray Chilling). Navarro-Guajardo y colaboradores en 2018 obtuvieron micropartículas tipo matriz con una eficiencia de encapsulamiento cercana al 100% y a su vez, logrando retardar la solubilización del fertilizante en un medio acuoso³ (Figura 16).

Figura 16: Sistemas microencapsulados de fosfato monoamónico (MAP) con cera de candelilla utilizando la tecnología de Spray Chilling a) micrografía con un tamaño promedio de 45 μm (fracción cámara) y b) liberación lenta del MAP en un medio acuoso

(fracción ciclón con un tamaño de partícula promedio de 12 μm)³⁵.

Hasta la fecha, el trabajo realizado por Navarro-Guajardo y colaboradores, ha sido el único reporte de la cera de Candelilla como matriz de encapsulamiento mediante un proceso de atomización. Sin embargo, a pesar de su facilidad de procesar dicha matriz por esta técnica, las condiciones de procesamiento en estado fundido podrían limitar sus aplicaciones para el encapsulamiento de bioactivos en estado líquido, como lo son la mayoría de los sistemas agroquímicos. Es por ello que se requiere estudiar nuevas

32 estrategias de uso de la cera de Candelilla como matriz de encapsulamiento por medio de las tecnológicas de atomizado.

Es importante resaltar que a pesar de que distintos biopolímeros han sido estudiados como matrices de microencapsulamiento por secado por atomización, no se ha reportado el desarrollo de matrices de encapsulamiento con propiedades duales de hidrofobicidad y protección contra la radiación UV.

A continuación, se describirán algunas de las estrategias utilizadas para impartir capacidades de protección ultravioleta a matrices de encapsulamiento y/o recubrimiento utilizadas en métodos distintos a los de secado por atomización. Estas estrategias podrían entonces ser consideradas para su utilización, integración y/o adaptación en sistemas de microencapsulamiento mediante secado por atomización.

Protección de la radiación UV con agentes activos sintéticos y extractos naturales