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REPÚBLICA BOLIVARINA DE VENEZUELA




MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA, ESCUELA DE INGENIERÍA QUIMICA

DEPARTAMENTO DE QUIMICA INDUSTRIAL Y APLICADA



APROVECHAMIENTO TECNOLÓGICO DE LA CERA DE ABEJA PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS SINTÉTICOS ORGÁNICOS, NO TÓXICOS PARA EL SER HUMANO
COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial U-2014

PROFESOR: Ronald Márquez

APROVECHAMIENTO TECNOLÓGICO DE LA CERA DE ABEJA PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS SINTÉTICOS ORGÁNICOS, NO TÓXICOS PARA EL SER HUMANO
COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial U-2014

Proyecto RAIS ----- Química Industrial. 59 paginas.
RESUMEN

Una pomada es una preparación semisólida que consta de una base en una sola fase en la que se pueden dispersar sustancias líquidas o sólidas. En el caso de las cremas con cera de abeja, son diversos los estudios que confirman su poder antibiótico y cicatrizante sobre lesiones, en especial en las originadas por quemaduras. La cera de abejas se puede utilizar como fase oleosa para la formación de jabones por saponificación. El jabón es el resultado de mezclar un ácido con un álcali cáustico Con decir saponificación es suficiente Los jabones que contienen cera de abejas tienen muchas ventajas: se solidifican rápidamente, dan una textura sólida y agradable, su aroma se puede mejorar agregando esencias naturales, que proveen con propiedades de detergencia o de limpieza que son bien conocidas. En este trabajo se obtuvieron cremas dermocosméticas y jabones con distintas concentraciones a base de cera de abejas y aceite de ajonjolí. A partir de las bases teóricas y la naturaleza de la cera de abeja fueron aplicados procedimientos de purificación y posteriormente se realizaron formulaciones aceite de ajonjolí-cera de abeja. En este sentido, se fabricaron jabones con las mismas concentraciones con las que se formularon las pomadas. Se realizaron estudios de pH, espumabilidad y barridos de formulación a los jabones obtenidos. Finalmente se determinó que la mejor fórmula para la crema dermocosmética es 20% en cera, además, a concentraciones elevadas de cera la suspensión puede ser empleada como protector labial, a una mediana concentración para quemaduras y para masajes se emplean bajas concentraciones. Los jabones de concentración 20% y 35% de cera de abeja respectivamente son los más adecuados para el uso doméstico porque mantienen la acidez adecuada de la piel.



Palabras clave: Cera de abeja, crema dermocosmética, tensoactivo, jabón, espuma, barrido de salinidad


TABLA DE CONTENIDO PAG

INTRODUCCION……………………………………………………………………..

5

JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………. ……

7

OBJETIVOS…………………………………………………….……………………...

8

MARCO TEORICO




CERA DE ABEJAS……………………………………..……………………..

9

USOS Y APLICACIONES…………………....................................................

10

PROPIEDADES FISICAS………………………………………….................

11

PROPIEDADES QUIMICAS…………………………………………………

11

PROPIEDADES FARMACEUTICAS……………………….........................

13

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CERA DE ABEJAS…………………

15

PURIFICACIÓN DE LA CERA DE ABEJA………………………………..

19

ANÁLISIS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE




CONTAMINANTES EN LA CERA DE ABEJAS…………………………………..

21

CREMAS Y POMADAS DE CERA DE ABEJA……………………………………

21

CLASIFICACIÓN DE LAS CREMAS………………………………………………

22

CARACTERÍSTICAS DE LAS CREMAS…………………………………………..

23

FUNCIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA CREMA…………………………

24

PRUEBAS DE CONTROL DE CALIDAD DE LAS CREMAS……………………

25

FORMULACIÓN DE CREMAS Y POMADAS DE CERA DE




ABEJA……………………………………………………………………......................

26

CERA DE MOLDEAR DE ABEJA…………………………………..........................

29

TIPOS DE CERAS PARA MOLDEAR……………………………………………...

31

PROPIEDADES DE LA CERA DE MOLDEAR……………………………………

31

FORMULACIONES DE LA CERA DE MOLDEAR……………………………….

31

CREYONES DE CERA DE ABEJA………………………………………………….

33

CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS CREYONES DE




CERA…………………………………………………………………………………...

34

CALIDAD DE LOS CREYONES DE CERA…………………………......................

34

FORMULACIÓN DE LOS CREYONES DE CERA………………………………..

35

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL




PRACTICA1: PURIFICACIÓN DE LA CERA DE ABEJA……………….

36

PRÁCTICA 2: OBTENCIÓN DE CREMA A BASE DE CERA DE




ABEJA A DISTINTAS COMPOSICIONES…………………………………………

36

PRÁCTICA 3: ELABORACIÓN DE JABÓN A BASE DE CERA DE




ABEJA…………………………………………………………………………………..

38

PRACTICA 4. SISTEMAS DISPERSOS. ESPUMAS………………………………

39

RESULTADOS…………………………………………………………………………

42

DISCUSIÓN DE RESULTADOS……………………………………………………..

50

CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………

52

RECOMENDACIONES……………………………………………………………………

52

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………………..

53

ANEXOS………………………………………………………………………………

56


INTRODUCCIÓN

En el pasar del tiempo los humanos van evolucionando, se forjan cada vez más como seres pensantes es por ello la necesidad de hacer modificaciones en dicha marcha. Hoy día vivimos en un mundo globalizado donde todo parece estar un poco desequilibrado. El saber científico que se ha desarrollado en la humanidad ha dado lugar a notables innovaciones sumamente beneficiosas para la humanidad. Los productos de uso personal masivo como el jabón, cremas dermocosméticas, entre otros, en donde la mayoría de la materia prima que se utiliza tanto grasa animal como vegetal es importada, origina un grado de dependencia que genera cierta vulnerabilidad comercial. Por lo tanto, es necesario buscar fuentes alternativas que pudieran sustituir total o parcialmente estos productos importados. Una de estas opciones es la cera de abeja que, manipulada de manera ingeniosa y agregándole ciertos aditivos, puede nos generar productos de usos cotidiano muy ecológicos y versátiles a la hora de fabricar. En tiempos como los actuales la batalla parece ser económica por conseguir En la actualidad los pruductos formulados en la industria requieren el máximo beneficio con el mínimo coste.

La cera de abeja es un producto graso producido por las abejas para construir sus panales. La obtención de la cera de abejas se hace mediante la práctica de la apicultura, actividad dedica a la crianza y cuidado de las abejas con el fin de recolectar y aprovechar los productos que se obtienen del trabajo de dichos insectos. Las abejas segregan la cera de entre 12 y 30 días de edad en forma de pequeñas escamas redondeadas en las cuatro glándulas ventrales que tienen en la parte inferior del abdomen, y se sintetiza como una reducción de azúcares de origen alimenticio. La cera recién producida por las abejas, tiene un color blanco, pero va adquiriendo un color amarillento a medida que entra en contacto con las abejas, la miel, el polen y el propóleo.

Para que se produzcan esas transformaciones es imprescindible la presencia de ciertos componentes que están en el polen y que son otras grasas, enzimas, entre otros parámetros que actúan como iniciadores y catalizadores de esas reacciones químicas. Algunas de estas grasas no pueden ser “fabricadas” por las abejas, las han de tomar ya “formadas” en la dieta (polen), a este tipo de sustancias, no “fabricables”, se les llama vitaminas.

Las abejas encuentran hidratos de carbono en el néctar (80%) y en el polen (40%), y forman dos tipos de grasas a partir de estos azúcares: La cera (que es una grasa sólida a temperatura ambiente) y sus grasas internas, que acumulan en unas células vacías, llamadas trofocitos o adipocitos (del tejido adiposo). En el polen hay un 5% de grasas (en la miel no hay grasas). Las abejas necesitan un 5% de grasas en la alimentación para mantener el equilibrio.

Las ceras son ésteres de los ácidos grasos saturados e insaturados de cadena larga (14 a 36 carbonos) con alcoholes de peso molecular elevado que son alcoholes alifáticos monohidroxílicos de elevada masa molecular (12 a 40 carbonos), es decir, son moléculas que se obtienen por esterificación; reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol, que en el caso de las ceras se produce entre un ácido graso y un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Son sustancias insolubles en agua pero solubles en disolventes no polares orgánicos. Todas las ceras son compuestos orgánicos, tanto sintéticos y de origen natural además son las sustancias más eficaces para reducir el nivel de humedad y permeabilidad debido a su alta hidrofobicidad y ácidos grasos insaturados.

Las propiedades de la cera de abejas se encuentran directamente vinculadas con sus cualidades físicas y su composición química. La industria apícola es gran consumidora para fabricar láminas de cera estampada. En cosmetología se emplea para cuidar la piel delicada, especialmente cuando está seca. Limpia la epidermis, suaviza y alimenta la dermis, previniendo de esta manera el envejecimiento cutáneo. Los productos que contienen cera de abejas suavizan la piel. La cera blanca entra normalmente en la composición de cremas nutritivas, astringentes, de limpieza y en mascarillas para el cutis. Se usa ampliamente en la preparación de cremas, pomadas, emplastos, crayones labiales, cremas limpiadoras y astringentes, mascarillas faciales y cremas de belleza. En la preparación de moldes para prótesis dentales, en la confección de pulimentos, así como en otros múltiples usos farmacéuticos, cosméticos, médicos e industriales. Otros usos están en la fabricación de pomadas para calzados, en materiales para impermeabilización, industria de armamento, lustres para pisos, muebles, cueros y lentes telescópicos, en la fabricación de grasas, ungüentos, en la fabricación de cintas adhesivas, gomas de mascar, tintas, en injertos y barnices.

Una pomada es una preparación semisólida que consta de una base en una sola fase en la que se pueden dispersar sustancias líquidas o sólidas. Dicho de otro modo, a diferencia de la crema que es un sistema bifásico, la pomada presenta una sola fase, lo que origina que esta fluya con mayor dificultad en comparación con las cremas que lo hacen más fácilmente. Tiene un aspecto homogéneo y se formulan para conseguir una liberación local o transdérmica de los principios activos, o para generar una acción emoliente o protectora. En este sentido, en el caso de las cremas y pomadas con cera de abeja, son diversos los estudios que confirman su poder antibiótico y cicatrizante sobre lesiones, en especial en las originadas por quemaduras, ya que atacan directamente a las bacterias Klebsiella spp. y otras Enterobacterias que originan la infección sobre este tipo de lesiones. Las lesiones de mucosis oral pueden ser tratadas con formulaciones a base de miel y cera de abeja, con resultados equiparables a los medicamentos comerciales, porque la cera es insoluble con el agua y la saliva, generando con ello que la formulación permanezca durante un mayor tiempo sobre las lesiones.

El producto que conocemos como jabón es el resultado de mezclar un ácido con un álcali cáustico. La mayoría de los métodos para fabricar jabón utilizan grasas vegetales o animales como ácido e hidróxido de sodio (sosa caustica o leija) como álcali. Cuando el álcali es disuelto en agua y añadido al ácido, se produce una reacción llamada saponificación. Una vez que ocurre esto, el álcali está listo para ser neutralizado y después de hacer reposar el jabón varias semanas, ya no está presente. Por eso, el jabón se hace con hidróxido de sodio pero no lo contiene quedando con propiedades detergentes o de limpieza que son bien conocidas. Los jabones que contienen cera de abejas tienen muchas ventajas: solidifican rápidamente, dan una textura sólida y agradable, y su aroma se puede mejorar agregando esencias naturales. La espumabilidad de dicho jabón viene relacionada por la cantidad y la estabilidad de la espuma producida por una preparación, la cual está determinada por los factores que afectan el balance entre la parte hidrófila y lipófila del agente surfactante, por tanto la elección del tipo de tensoactivo depende de la necesidad de la preparación. La vida de dicha espuma dependerá de tres etapas: formulación, maduración y la persistencia a la película delgada.

En este trabajo se efectúan estudios para la elaboración de una crema dermocosmética y un jabón aprovechando las propiedades de la cera de abejas. Específicamente se hace un estudio reológico de los productos obtenidos haciendo uso de los surfactantes y otros aditivos demostrando su importancia en la formulación adecuada de dichos productos para obtener la consistencia apropiada y precisa de una crema y de un jabón en base a cera de abejas y aceite de ajonjolí cuya acidez sea compatible con la piel del ser humano.
JUSTIFICACIÓN

A través del tiempo el hombre ha desarrollado un sin número de herramientas tecnológicas cuyo enfoque ha sido siempre mejorar la calidad de vida de los seres humanos. De esta manera, el acelerado crecimiento y modernización pone de manifiesto la necesidad de estudiar las propiedades de los recursos naturales para ser utilizados o transformados y obtener productos terminados con el firme propósito de satisfacer las necesidades de la sociedad actual. En este sentido, la industria cosmética ha desarrollado una gran variedad de productos de cuidado personal (cremas, gel, jabones, entre otros) para cuidar la salud y apariencia física a base de esencias y productos de origen natural y en algunos casos a base de productos sintéticos derivados del petróleo.

En correspondencia con lo anterior, el trabajo experimental realizado se enfoca en la elaboración de una crema dermocosmética y un jabón aprovechando las propiedades de la cera de colmenas de abejas. La línea de producción, tiene sus bases en la purificación de la cera para eliminar los residuos y posteriormente se adecua en una suspensión en aceite de ajonjolí. En el jabón por su parte, la cera actúa como ácidos grasos, haciendo uso de doble afinidad de sus micros constituyentes.

Esta idea surge de la necesidad de crear un producto 100% natural, de tal manera de eludir el avasallante para disminuir el uso de los productos sintéticos que a largo plazo provocan daños sobre la salud. La cera de abeja es rica en humectantes, fomenta la reproducción de células y protege la piel de los factores dañinos del medio ambiente, crea una capa protectora de larga duración contra los elementos. Además, las propiedades organolépticas de la cera hacen que la nutrición sea natural e incluso, la cera es un producto no perecedero, esta cualidad hacen que biológicamente sus propiedades permanecen activas.


Por otro lado, la elaboración de pomadas y productos cosméticos a base de cera de abeja u cualquier otro producto sin aditivos químicos, favorece la absorción de los nutrientes sobre la piel.

El presente trabajo experimental se encuentra basado en el estudio de una serie de tópicos dentro de cuales se encuentran los surfactantes y su importancia en la formulación adecuada de mezcla para obtener la consistencia conveniente y precisa de un jabón cuya acidez sea compatible con la piel del ser humano. De igual manera, permite concluir que el proceso de elaboración de pomadas a base de cera de abeja, son de alta factibilidad, debido a que la cantidad de cera empleada no es elevada, siendo esta la materia prima de mayor costo.

Académicamente la revisión bibliográfica, experimentación y elaboración de un producto comercial, favorece el proceso de aprendizaje, ya que, permite aplicar los conocimientos teóricos y observar el comportamiento real de las soluciones y mezclas que son la base sobre la cual se fundamentan los procesos industriales.
OBJETIVOS

Objetivo general:


  • Aprovechar tecnológicamente la cera de abeja para la obtención de productos sintéticos orgánicos, no tóxicos para el ser humano.


Objetivos específicos:

  • Obtener una crema dermocosmética a partir de cera de abeja y aceite de ajonjolí.

  • Producir jabón utilizando como materia cera de abeja y aceite de ajonjolí.

  • Estudiar las propiedades químicas y físicas de los productos obtenidos para su correcta formulación.

MARCO TEÓRICO

CERA DE ABEJAS

El término “cera” se refiere a mezclas de diferentes compuestos como: ésteres, hidrocarburos de cadena larga, cetonas, entre otros, que forman materiales con altos puntos de fusión y gran resistencia al agua. Existen ceras de origen animal, vegetal y de microorganismos. Químicamente las ceras son los ésteres de ácidos grasos saturados e insaturados de cadena larga (14 a 36 carbonos) con alcoholes grasos, que son alcoholes alifáticos monohidroxílicos de elevada masa molecular (12 a 40 carbonos) [1].

La cera de abeja es un producto graso producido por las abejas para construir sus panales. Las abejas segregan la cera de entre 12 y 30 días de edad en forma de pequeñas escamas redondeadas en las cuatro glándulas ventrales que tienen en la parte inferior del abdomen, y se sintetiza como una reducción de azúcares de origen alimenticio. La cera recién producida por las abejas, tiene un color blanco, pero va adquiriendo un color amarillento a medida que entra en contacto con las abejas, la miel, el polen y el propóleo.

Las fases del proceso de fabricación de la cera de abejas son: las abejas comen miel, y en el intestino se absorben las moléculas de los azúcares (6 carbonos). De allí pasan al interior de su cuerpo, donde son transformados en fragmentos pequeños (2 carbonos). Luego, en las glándulas cereras, se recombinan de diferente manera para formar por un lado los ácidos grasos y los hidrocarburos (entre 14 y 41 carbonos), y por otro los esteres y los alcoholes de la cera (entre 28 y 54 carbonos). La mezcla de estos productos es lo que se conoce como cera de abejas [2].

La fabricación de cera a partir de la miel tiene un costo de entre 4 y 12 Kg de miel por cada Kg de panal construido por las abejas. Parte de este costo es el cambio químico que se produce en el organismo de la abeja de los componentes de la miel a los de la cera. La otra parte es la necesaria para moldear la cera y hacer los panales se necesita una temperatura de “moldeo”, de unos 40º C [2].

La obtención de la cera de abejas se hace mediante la práctica de la apicultura, actividad dedica a la crianza y cuidado de las abejas con el fin de recolectar y aprovechar los productos que se obtienen del trabajo de dichas abejas.



USOS Y APLICACIONES

La Cera de abeja ha jugado un papel importante en la historia y la tradición popular desde hace muchos años. Históricamente la cera de abeja ha sido utilizada para la fabricación de velas, que con los avances tecnológicos como el descubrimiento de la electricidad han desplazado su uso, éstas actualmente se usan como parte decorativas de diversos espacios. La cera de abeja en la antigüedad también era utilizada en los sellos de los sobres de las cartas, para hacer esculturas, para sellos de ataúdes entre otras aplicaciones.

En la actualidad debido a las características, propiedades y bondades de la cera de abejas, ésta es utilizada tanto en productos artesanales como industriales:


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